TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA v.XXXVIII Nr 3-4, 2007 (213-214)


Image

Jubileusz 80-lecia urodzin prof. dr. hab. inż. Ryszarda Marczaka

Jubilee prof Ryszard Marczak

Marczak Ryszard Józef urodził się 16 czerwca 1927 roku w Wicherniku, pow. Wieluń. W czasie okupacji, w latach 1941–1945, przymusowo pracował jako robotnik rolny (1 rok), potem jako pomocnik drogerzysty. Studia wyższe odbył na Wydziale Chemicznym Politechniki Gdańskiej w latach 1947–1952.
Doktorat obronił na Wydziale Budowy Maszyn Politechniki Poznańskiej w 1971 roku; kolokwium habilitacyjne – tamże w 1978 roku. Tytuł profesora nadzwyczajnego uzyskał w październiku 1983 roku. W 1999 roku Państwowy Doński Uniwersytet Techniczny nadał mu godność doktora honoris causa.
Pracę zawodową rozpoczął w 1949 roku jako nauczyciel fizyki, następnie pracował jako młodszy asystent w Zakładzie Fizyki Politechniki Gdańskiej. Od 16.08.1952 do 1.11.1983 r. służył w wojsku, w tym 4 lata w Wydziale Materiałów Pędnych i Smarów jako Kierownik Sekcji Technicznej i 27 lat w Wojskowym Instytucie Techniki Pancernej i Samochodowej, kolejno na stanowiskach: Szefa Wydziału Badań Laboratoryjnych, Kierownika Zespołu Zakładów Badań Materiałowych i Kierownika Zakładu. W ostatniej dekadzie XX wieku pracował także w IMP w Warszawie (do końca 1997 r.) oraz dodatkowo przez kilka lat w WITPiS.
W latach 1983–1999 był mianowanym, a później kontraktowym profesorem zwyczajnym Politechniki Radomskiej aż do przejścia na emeryturę z końcem lutego 2005 roku. Na Politechnice Radomskiej pełnił najpierw funkcję dyrektora Centrum Uczelniano-Przemysłowego Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, a od 1986 do 1997 r. – dyrektora Instytutu Eksploatacji Pojazdów i Maszyn.
W latach 1974–1978 jako Przewodniczący Zespołu Problemowego ds. Ochrony przed Korozją przy UGM kierował opracowaniem „Raportu o stanie ochrony przed korozją w Polsce” oraz 2 projektami państwowych aktów normatywno-prawnych z tej dziedziny. W latach 1965–1969 był Sekretarzem Naukowym Sekcji ds. Gospodarki Smarowniczej Komitetu Gospodarki Środkami Trwałymi NOT; także od 1965 roku datuje się jego udział w korporacyjnych organach PAN, w których pełnił kolejno następujące funkcje: Sekretarza Naukowego Sekcji Podstaw Eksploatacji, później jej wiceprzewodniczącego, a następnie przewodniczącego Zespołu Tribologii.
Jego naukowe zainteresowania koncentrują się na badaniach zjawisk i procesów zachodzących na powierzchni ciała stałego, prowadzących do chemicznego lub mechanochemicznego niszczenia materiału oraz na zapobieganiu niszczącym skutkom tych procesów (tribologia, ochrona przed korozją, inżynieria powierzchni).
Do oryginalnych naukowych osiągnięć profesora R. Marczaka należą:
− koncepcja wspólnej genezy tribologii i korozji, co pozwala na wykorzystanie formalnego aparatu fizykochemii do opisu przemian chemicznych zachodzących w procesach tribologicznych,
− inicjacja i organizacja wielu „Szkół tribologicznych” w Polsce, które przyczyniły się do rozwoju tribologii jako nauki,
− przedstawienie w referacie przygotowywanym na III Szkołę Jesienną pt.: „Trybologia jako nauka, kierunki i perspektywy jej rozwoju” mo delu tribologii jako nauki interdyscyplinarnej i jej powiązań z naukami podstawowymi, technicznymi i użytkowaniem (eksploatacją),
− wyjaśnienie mechanizmu zjawiska „bezzużyciowego tarcia” (zwanego także zjawiskiem Garkunowa),
− wykazanie ,że sygnał emisji akustycznej może być deskryptorem stanu systemu tribologicznego,
− propozycja zastosowania w tribologii metody falsyfikacji hipotez i te orii naukowych.
Profesor R. Marczak uważa się za tribologa od momentu, w którym postawił znak równości pomiędzy dwoma różnymi (należącymi do różnych dyscyplin) pojęciami, tj.: smarnością i ślizgowością.
Bogaty był też jego czynny udział w korporacyjnych organizacjach nauki i techniki, stowarzyszeniach krajowych i zagranicznych, radach programowych, np. w kraju:
− członek Komitetu Budowy Maszyn PAN (cztery kadencje do 1997 roku),
− członek Zespołu Inżynierii Powierzchni KBM PAN,
− członek Sekcji Inżynierii Powierzchni i Procesów Spajania KBN (IX, X i XI kadencji),
− członek Polskiego Towarzystwa Tribologicznego,
− wiceprzewodniczący Komitetu Naukowo-Technicznego NOT ds. Ochrony przed Korozją – do 1991 r.
− członek Rad Programowych: ZEM, Tribologii i Inżynierii Powierzchni,
za granicą:
− Wiceprezydent International Council Selective Transfer and Frictional Coating – Moskwa, Fed. Rosji – od 1999 roku
− członek Akademii Problemów Jakości (FR) od 1994 roku,
− członek European Materials Research Society (EMRS) od 1994–2003,
− członek Kolegium Redakcyjnego Effekt der Verschleisslosigkeit und Tribotechnologie, (FR) Moskwa.
Profesor R. Marczak jest autorem (lub współautorem): 211 publikacji naukowych i technicznych, 25 patentów; autorem rozdziału pt. „Tarcie, zużycie i smarowanie” w kilku wydaniach „Małego Poradnika Mechanika”, wielu dziesiątków recenzji prac doktorskich, habilitacyjnych, na stopnie i stanowiska naukowe i wypromował 23 doktorów nauk technicznych.
Profesor R. Marczak otrzymał wiele nagród i wyróżnień za prace naukowo-techniczne, badawcze i organizacyjne, w tym kilka nagród zespołowych MON, Przewodniczącego Komitetu Nauki i Techniki (II stopnia zespołowa), Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Państwową Nagrodę II stopnia (zesp.); został odznaczony: Złotym Krzyżem Zasługi, Krzyżem Kawalerskim i Oficerskim Orderu Odrodzenia Polski oraz Medalem Edukacji Narodowej. Jego hobby to myślistwo i brydż.
Jest emerytem wojskowym w stopniu pułkownika.
Z okazji Jubileuszu życzymy profesorowi Ryszardowi Marczakowi dobrego zdrowia oraz dalszych sukcesów naukowych.
Rada Programowa
XX Szkoły Tribologicznej
i Redakcja Tribologii
Tribo-07v38n3-4_p015.pdf (68.86 Kb)
Tribologia_03_04_2007_s_015_018_jubil.pdf (68.86 Kb)


Wiesław LESZEK ①

Rozważania o podstawach tribologii, cz 7 Ewolucja wiedzy tribologicznej

Discussion about fundamental problems of tribology, Part 7 The evolution of the tribological knowledge

Słowa kluczowe:

ewolucja dyscypliny naukowej, pratribologia, pretribologia, tribologia naukowa, prognoza

Key-words:

scientific discipline evolution, retro-tribology, pre-tribology, tribology, scientific prognosis
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W artykule przeanalizowano historyczne okresy ewolucji tribologii jako samodzielnej dyscypliny naukowej. Wyodrębniono okres pratribologii – wiedzy pierwotnej, pretribologii – okres wiedzy poprzedzającej powstanie wiedzy naukowej oraz okres wiedzy naukowej. Przedstawiono zbiór pytań problemowych, na które odpowiedzi warunkują postęp w tribologii naukowej.

Summary

The article presents the historical periods of tribology evolution as independent scientific discipline. There are specified the periods: retro-tribology – oryginal knowledge, pre-tribology – the periods preceding scientific knowledge appearance and scientific knowledge period. The set of the problematic questions, the answers to which is determined by development of scientific tribology, are presented.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-24-97.
Tribo-07v38n3-4_p019.pdf (76.34 Kb)


Stanisław NOSAL ①

Zacieranie a zużywanie adhezyjne skojarzeń ślizgowych

Scuffing and adhesive wear of sliding pairs

Słowa kluczowe:

zacieranie, zatarcie, sczepianie, zużywanie adhezyjne

Key-words:

scuffing, seizure, jointing, adhesive wear
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W artykule podjęto próbę uporządkowania takich pojęć, jak: zacieranie, zatarcie, sczepianie i zużywanie adhezyjne. Przeanalizowano pojęcie zacierania. Zaproponowano własne definicje zatarcia i zacierania. Zatarcie określono jako zatrzymanie ruchu węzła ślizgowego wskutek dominacji tarcia zlokalizowanego w głębi warstwy wierzchniej i powodującego trwałe jego uszkodzenie, natomiast zacieranie jako zbiór zjawisk występujących w węźle ślizgowym, zlokalizowanych głównie w głębi warstwy wierzchniej, powodujących zwiększone i niestabilne tarcie, których rozwój może doprowadzić do zatarcia. Biorąc pod uwagę dominujący rodzaj zjawisk inicjujących wyróżniono następujące modele zacierania: mechaniczny, adhezyjny i integralny.

Summary

The paper sets in a methodical arrangement such phenomena as: scuffing, seizure, jointing and adhesive wear. The concept of scuffing was analysed. Author proposed his own definitions of seizure and scuffing. Seizure was defined as stopped movement of a sliding pair as a result of domination of friction located deep in a surface layer and causing its permanent damage. Scuffing was defined as a set of phenomena inside a sliding pair, located mainly deep in a surface layer, causing increased and unstable friction, development of which may lead to seizure. Taking into account prevailing type of initiating phenomenon, following scuffing models were distinguished: mechanical, adhesive and integral.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Transportu, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-22-32. e-mail: stanisław.nosal@put.poznan.pl
Tribo-07v38n3-4_p029.pdf (85.41 Kb)


Stanisław NOSAL ①, Tomasz ORŁOWSKI ②

Wpływ parametrów technologicznych na właściwości hamulcowych materiałów ciernych

Influence of the technological parameters on the properties of the brake friction materials

Słowa kluczowe:

hamulce, materiał cierny, parametry prasowania i wygrzewania, współczynnik tarcia, zużycie

Key-words:

brakes, friction material, pressing and heating parameters, friction factor, wear
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W referacie przedstawiono wpływ parametrów technologicznych prasowania klocków hamulcowych do samochodów ciężarowych na ich właściwości fizykomechaniczne i tribologiczne. W tym celu przygotowano próbki zmieniając: ciśnienie prasowania co 30 daN/cm2 w zakresie od 290–470 daN/cm2, czas prasowania w przedziale od 17–23 s/1 mm grubości wypraski oraz stosując temperaturę prasowania wynoszącą 135–155°C. Próbki zostały utwardzone w piecu komorowym w temperaturze 180°C przez 10 godzin. Ponadto sprawdzono wpływ temperatury i czasu wygrzewania próbek na ich właściwości. Badano: gęstość, twardość, wytrzymałość na ścinanie materiału ciernego oraz jego połączenia z blachą, ściśliwość i właściwości tribologiczne na stanowisku Kraussa. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że dobór parametrów prasowania ma istotny wpływ na funkcjonowanie końcowego wyrobu. Materiał cierny uzyskiwał najlepsze właściwości dla następujących parametrów prasowania: ciśnienie w zakresie od 380–440 daN/cm2, czas – 21 s/1 mm grubości wypraski i temperatury wynoszącej 135°C.

Summary

Influence of the technological pressing parameters for braking padsused in commercial vehicles on the physics-mechanics and tribological properties has been presented in that paper. Prepared samples were subjected to: variable pressing load from 290–470 daN/cm2 with interval 30 daN/cm2, pressing time from 17–23 s/1 mm thickness and finally changing pressing temperature from 135 to 155°C. Samples have been hardened in chamber furnace (180°C, 10 hours). In addition, influence of the temperature and heating time on the samples properties have been tested (density, hardness, shear strength of the friction material and its adhesive force to the backing plate, friction behavior – Krauss testing machine). It turned out that mentioned pressing parameters have great influence on the final product. Satisfying results have been obtained for pressure range from 380–440 daN/cm2, time 21 s/1mm thickness and temperature 135°C.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Transportu, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-22-32. e-mail: stanisław.nosal@put.poznan.pl
② Lumag Sp. z o.o., os. Cechowe 23, 68-840 Budzyń, tel. (067) 284-48-27, e-mail:
Tribo-07v38n3-4_p039.pdf (97.93 Kb)


Edyta OSUCH-SŁOMKA ①, Remigiusz MICHALCZEWSKI ①, Marian SZCZEREK ②

Ocena odporności na zużywanie powłok PVD/CVD metodą ball-cratering

The evaluation of the wear resistance of PVD/CVD coatings using ball-cratering method

Słowa kluczowe:

zużycie ścierne, metoda ball-cratering, powłoki niskotarciowe: WC/C, Dymon-iC, MoST

Key-words:

abrasive wear, ball-cratering method, low friction coatings: WC/C, Dymon-iC, MoST
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne wybranych niskotarciowych powłok przeciwzużyciowych. Badania wykonano nową metodą ball-cratering na opracowanym w ITeE – PIB testerze oznaczonym T-20, służącym do wyznaczania zużycia ściernego materiałów stosowanych na węzły tarcia ze szczególnym uwzględnieniem powłok przeciwzużyciowych przeznaczonych na trące elementy maszyn.
Badaniom poddano próbki z naniesionymi powłokami niskotarciowymi bazowanymi na węglu a-C:H:W (WC/C) i a-C:H (Dymon-iC) oraz z powłoką mającą w swym składzie dwusiarczek molibdenu MoS2/Ti (MoST).
Ślady wytarcia obserwowano przy użyciu optycznego mikroskopu pomiarowego, natomiast głębokości kraterów śladów zużycia zmierzono za pomocą profilometru.
Z przeprowadzonych badań zużyciowych wynika, że metoda ball--cratering jest efektywną metodą oceny odporności na ścieranie cienkich powłok niskotarciowych. Powłoki DLC charakteryzowały się wyższą odpornością na zużycie ścierne niż powłoka MoS2/Ti.

Summary

In this article the results of research wear resistance of low friction coatings was presented. The abrasive wear test based on the ball-cratering technique has been used to evaluate the wear resistance of PVD/CVD coatings.
The research were performed using T-20 testing machine with ball on plate tribosystem. T-20 device is intended for tribological testing of engineering materials and surface coatings. The tested materials were ranked with regard to wear properties. Linear wear was measured continuously by a displacement transducer, whereas volumetric wear can be calculated after the run on the base of the crater depth measured using a profilometer.
To the research chose the carbon based coatings DLC (WC/C – thickness 2,0 µm and Dymon-iC - thickness 1,6 µm) and MoST coating with molybdenum disulphide (MoS2/Ti - thickness 1,2 µm). The Dymon-iC, WC/C and MoS2/ Ti coatings were deposited on WCL (DIN X38CrMoV5-1) polished steel, and several tribological tests were performed in order to evaluate coatings performance.
Carbon based WC/C (a-C:H:W type) was deposited by reactive sputtering method (Physical Vapour Deposition PVD technique). The Dymon-iC (a-C:H type) coating was deposited using a Teer hybrid unbalanced magnetron sputter ion plating/PECVD deposition system (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) and molybdenum disulphide based MoST (MoS2/Ti type) deposited in CFUBMSIP (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating) process.
The MoST coating didn’t reduce wear but the carbon based coating reduced the overall wear dramatically (a principally WC/C coating).
The ball-cratering is effective method of evaluation of resistance to abrasion of thin low friction coatings. On the base of the testing of various coatings the authors have concluded that the new test method has a very fast and precision.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 364-39-03.
② Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 364-39-03, Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny,
Tribo-07v38n3-4_p047.pdf (2.07 Mb)


Dariusz OZIMINA ①, Monika MADEJ ①, Irena POKORSKA ②, Edyta OSUCH-SŁOMKA ③

Właściwości tribologiczne metalowo-ceramicznych powłok kompozytowych

Tribological properties of metallic-ceramic composite coatings

Słowa kluczowe:

powłoka kompozytowa, właściwości tribologiczne, scratch test, identacja

Key-words:

composite coatings, tribological properties, scratch test, identation
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Sreszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań kompozytowych warstw powierzchniowych typu Ni-P i Ni-P-Al2O3. Warstwy te wytwarzano sposobem bezprądowym na podłożu ze stali 100Cr6. Badania obejmowały porównanie mikrotwardości, właściwości tribologicznych oraz adhezji powłok metalowych Ni-P oraz kompozytowych Ni-P- Al2O3. Testy tribologiczne realizowano w skojarzeniu kula–tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego. Wyniki badań potwierdziły pozytywny wpływ korundu na mikrotwardość oraz właściwości tribologiczne warstw.

Summary

The article discusses results of tests of the composite surface coatings type Ni-P and Ni-P-Al2O3 with a metallic matrix. The Ni-P-Al2O3 composite layers were superimposed on steel elements, 100Cr6, using the electroless plating technique. The investigations included the comparison of the microhardness, tribological properties and adhesion, for the Ni-P coatings and the composite material, i.e. Ni-P- Al2O3.
The tribological tests were realized on a T-01M tribological ball-disc tester in technically dry friction. The results of the investigations confirmed the positive influence of corundum on the microhardness and tribological properties of the layers.
① Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Katedra Inżynierii Eksploatacji, Al. 1000-lecia Pp7, 25-314 Kielce.
② Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa.
③ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-07v38n3-4_p059.pdf (1.38 Mb)


Marta PACZKOWSKA ①, Łukasz WOJCIECHOWSKI ①

Badania zużycia adhezyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego borowanych laserowo

Adhesive wear tests of nodular iron parts after laser boronizing

Słowa kluczowe:

obróbka laserowa, borowanie laserowe, żeliwo sferoidalne, zużycie

Key-words:

laser treatment, laser boronizing, nodular iron, wear
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Artykuł dotyczy wpływu obróbek laserowych elementów wykonanych z żeliwa sferoidalnego na ich zużycie. Wykonano trzy różne obróbki laserowe na elementach z żeliwa sferoidalnego EN-GJS-500: hartowanie, przetapianie i borowanie laserowe. Badania zużyciowe wykonano na maszynie Amsler. Badaniu poddano również próbki nieobrobione i klasycznie hartowane objętościowo.
W każdym zastosowanym wariancie zaobserwowano ślady zużycia. Pomiar śladów wielkości zużycia (głębokości i szerokości) oraz ubytku masy pozwoliły stwierdzić, że największym zużyciem charakteryzuje się żeliwo nieobrobione. Badania wykazały, że wszystkie zastosowane warianty obróbki laserowej elementów z żeliwa sferoidalnego, tzn. hartowanie laserowe ze stanu stałego, przetapiane, jak i borowanie laserowe w znaczący sposób zmniejszyły zużycie adhezyjne. Niemniej jednak najniższe zużycie odnotowano dla próbek po borowaniu laserowym. Ubytek masy w tym przypadku był aż 19-krotnie mniejszy dla próbek nieobrobionych.
Niniejsze badania pozwalają stwierdzić, że celowa jest laserowa modyfikacja warstw powierzchniowych elementów z żeliwa sferoidalnego w celu poprawy ich odporności na zużycie.

Summary

In this paper laser treatment effect on the nodular iron wear resistance has been studied. Laser treatment has been chosen because it provides possibility of modifying properties of localized surface regions. Nodular iron 500-7 having a pearlite - ferrite matrix that contains graphite nodules was selected as the test material. Nodular irons are widely used in practice because of their good castability, machinability and relatively low price. Nevertheless, some parts of nodular iron elements are exposed to intensive wear and corrosion during their work. Thus, appropriate surface layer properties are required.
The aim of this paper is to present the influence of surface layer laser modification on nodular iron wear resistance.
Tree different types of laser treatment have been applied on nodular iron: hardening (from solid state), remelting (hardening from liquid state) and boronizing (alloying). Laser treatment was performed with molecular CO2 continuous Triumph TLF 2600t laser with 2.6-kW output power and TEM0,1 mode. Furthermore, untreated and full hardened samples have been investigated too.
In this research Amsler tester has been used as wear machine. Depth and width of wear trace has been measured. Mass loss has been examined, as well.
In all five cases trace after wear test has been observed. It has been found all nodular iron laser treatments: hardening, remelting and boronizing increase wear resistance. Nevertheless, the most effective treatment is laser boronizing. In case of this treatment mass loss is 19 times reduced comparing to untreated samples. Laser boronizing samples have 2 times wear trace width and 8 times wear trace depth smaller comparing to untreated samples. Laser hardening and laser remelting reduce 8 and 11 times of mass loss, respectively. Whereas full hardening causes 5 times reduce of mass loss.
This research allow to state it is possible to improve ware resistibility of nodular iron by laser treatment.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-07v38n3-4_p071.pdf (901.76 Kb)


Maciej PASZKOWSKI ①

Wpływ zawartości zagęszczacza na zjawisko tiksotropii smarów plastycznych

The influence of contents of thickener on thixotropy of lubricating greases

Słowa kluczowe:

tiksotropia, smar litowy, zagęszczacz, naprężenia styczne, lepkość strukturalna

Key-words:

thixotropy, lithium grease, thickener, shear stress, structural viscosity
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Praca dotyczy wpływu udziału procentowego zagęszczacza na zjawisko tiksotropii smarów plastycznych. Badaniom poddano czyste (bez dodatków) smary litowe zagęszczane 12-hydroksystearynianem litu na bazie oleju mineralnego. Wyniki eksperymentu pokazały, że zarówno udział procentowy zagęszczacza, jak i gradient prędkości ścinania mają istotny wpływ na odbudowę mikrostruktury zagęszczacza litowego po procesie ścinania. Badania zostały przeprowadzone z wykorzystaniem reometru rotacyjnego – Rheotest 2.1 ze zmodyfikowaną głowicą pomiarową.

Summary

The paper deals with influence of thickener fraction on thixotropy of lubricating greases. The research was done on pure (without any additives) lithium greases thickened by lithium 12-hydroxystearate with mineral base oil. The results of the experiment showed that both the thickener fraction and shear rate have a significant influence on reconstruction of lithium thickener microstructure after the shearing process. The research was carried out by means of a rotary rheometer – Rheotest 2.1 with modified measuring head.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Ignacego Łukasiewicza 7/9, 50-370 Wrocław. e-mail:
Tribo-07v38n3-4_p085.pdf (539.09 Kb)


Paweł PIEC ①, Marek LITWIŃSKI ①, Grzegorz ZAJĄC ①

Badania starzenia oleju silnikowego

Testing deterioration of the motor oil

Słowa kluczowe:

olej silnikowy, zużycie

Key-words:

motor oil, wear
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Praca dotyczy badań zużycia oleju silnikowego. W badaniach uwzględniono próbki oleju pobrane przed wlaniem do silnika spalinowego oraz podczas jego wymiany po obowiązującym przebiegu pojazdu. W badaniach uwzględniono olej syntetyczny.

Summary

Deterioration of the motor oil has been tested. The samples of the new oil and ones after the specified operation period of the internal combustion engine have been analysed. Synthetic oil samples have been also analysed.
① Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Szynowych, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków.
Tribo-07v38n3-4_p097.pdf (90.63 Kb)


Witold PIEKOSZEWSKI ①

Wpływ oleju bazowego na powierzchniową trwałość zmęczeniową modelowego tocznego węzła tarcia

Influence of the base oil on the surface fatigue life of the model rolling friction contacts

Słowa kluczowe:

pitting, oleje bazowe, powłoki niskotarciowe, technologie próżniowe

Key-words:

pitting (rolling fatigue), oil bases, low-friction coatings, PVD technologies
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu oleju bazowego pochodzenia mineralnego, syntetycznego oraz roślinnego na powierzchniową trwałość zmęczeniową (pitting) modelowego tocznego wysokoobciążonego węzła tarcia. Przebadano bazy olejowe o zbliżonych lepkościach scharakteryzowanych w temperaturze 40°C oraz różne skojarzenia materiałowe (stal-stal oraz stal skojarzona z elementami z powłokami niskotarciowymi nanoszonymi technologiami próżniowymi). W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono istotny wpływ oleju bazowego na trwałość zmęczeniową badanych skojarzeń. Wpływ ten był zróżnicowany i zależny w dużym stopniu od badanego skojarzenia materiałowego.

Summary

Paper presents the influence of various base oils (mineral, synthetic, and vegetable) on the rolling contact fatigue (pitting) life of highly-loaded, model friction joints. The research was performed using the base oils with similar viscosity (measured at 40°C) and various friction pairs (uncoated pair steel steel, steel rubbing PVD low-friction coated steel). The research results indicate that there is a substantial influence of the oil base type on rolling contact fatigue life of investigated friction pairs. That influence of base oil is different for various friction pairs.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom tel. (048) 364-39-03, e-mail:
Tribo-07v38n3-4_p105.pdf (2.02 Mb)


Hubert PIKOSZ ①

Ocena stanu warstwy wierzchniej elementów ze stali łożyskowej z wykorzystaniem szumu Barkhausena

Evaluation of the state of bearing steel elements surface layer by means of Barkhausen noise

Słowa kluczowe:

szum Barkhausena, stal łożyskowa, warstwa wierzchnia

Key-words:

Barkhausen noise, bearing steel, surface layer
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy przedstawiono badania zmierzające do opracowania sposobu oceny stanu warstwy wierzchniej elementów ze stali łożyskowej, charakteryzowanego poziomem naprężeń własnych oraz mikrotwardością, poprzez analizę wielkości charakteryzujących szum Barkhausena. Celem prezentowanych badań było wyznaczenie zależności opisujących relacje między naprężeniami własnymi i mikrotwardością warstwy wierzchniej elementów ze stali łożyskowej a wybranymi parametrami charakteryzującymi natężenie szumu Barkhausena.
Badania zrealizowano na elementach z obrobionej cieplnie stali łożyskowej, charakteryzujących się różną mikrotwardością oraz poziomem naprężeń własnych. Oceniono wartość tych wielkości oraz zmierzono natężenie szumu Barkhausena badanych elementów w każdym ze stanów.
Dokonano analizy wpływu naprężeń i mikrotwardości na natężenie szumu Barkhausena oraz oceny korelacji między mikrotwardością oraz naprężeniami własnymi w warstwie wierzchniej elementów ze stali łożyskowej a wielkościami charakteryzującymi szum Barkhausena.
Wykorzystując estymację nieliniową wyznaczono zależności opisujące relacje między naprężeniami oraz mikrotwardością warstwy wierzchniej elementów ze stali łożyskowej a wybranymi parametrami charakteryzującymi natężenie szumu Barkhausena. Wyznaczone zależności umożliwiają oszacowanie wartości naprężeń i mikrotwardości z błędem porównywalnym z uzyskiwanym przy pomiarach metodami referencyjnymi.

Summary

This paper presents studies aimed at developing a method of evaluation of state of the bearing steel elements surface layer characterised by residual stress and microhardness. The method is based on Barkhausen noise analysis. The objective of the research was to determine the relation between selected Barkhausen noise parameters and residual stress and microhardness of bearing steel elements surface layer.
The research were conducted on heat treated bearing steel specimens of various microhardness and residual stress level. Both residual stress and microhardness were measured. Barkhausen noise intensity measurements at every state were taken.
The influence of stress and microhardness on Barkhausen noise intensity was analysed. The correlation between both microhardness and residual stress of bearing steel elements surface layer and Barkhausen noise intensity parameters was determined.
By means of nonlinear estimation methods the equations describing relations between both stress and microhardness of bearing steel elements surface layer and selected parameters of Barkhausen noise intensity were determined. They allow to evaluate the value of stress or microhardness with accuracy comparable to reference methods.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (0-61) 665-27-09; e-mail:
Tribo-07v38n3-4_p121.pdf (177.33 Kb)


Jacek PRZEPIÓRKA ①, Marian SZCZEREK ②

Poprawa charakterystyk tribologicznych skojarzeń polimerowo-metalowych

Improvement of the tribological characteristics of the polymer-metal contacts

Słowa kluczowe:

model węzła tarcia, polimer, kompozyt, modyfikacja, powłoki

Key-words:

model, friction pair, polymer, composite, modification, coatings
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Wykorzystanie polimerowo-metalowych węzłów tarcia w budowie maszyn, dzięki możliwości pracy bez udziału środka smarowego w warunkach tarcia techniczne suchego oraz pracy przez cały okres eksploatacji, jest powodem wzmożonych badań mających na celu opracowanie coraz lepszych i trwalszych rozwiązań uwzględniających dobór materiałów i konstrukcji. Przedstawione w pracy koncepcje polimerowo-metalowych węzłów tarcia prezentują stan techniki w tym zakresie oraz rozwiązania autorów, pozwalające konstruować węzły tarcia charakteryzujące się zwiększoną trwałością oraz mogące pracować przy większych obciążeniach. Poprawa warunków współpracy została osiągnięta dzięki ograniczeniu oddziaływań występujących w strefie styku poprzez odpowiedni dobór modyfikatorów polimerów i powłok nakładanych na element stalowy. Zastąpienie elementu polimerowego elementem stalowym z naniesioną cienką powłoką polimerową jeszcze bardziej przyczyniło się do zwiększenia obciążalności polimerowo-metalowych łożysk ślizgowych poprzez zwiększenie ilości ciepła odprowadzanego ze strefy styku.
Przeprowadzone badania tribologiczne, uwzględniające rozwiązania klasyczne tarcia oraz rozwiązania zaproponowane przez autorów potwierdziły słuszność proponowanych koncepcji poprawy charakterystyk tribologicznych polimerowo-metalowych węzłów tarcia.

Summary

The application of metal-polymer friction contacts in machine engineerig, thanks to the possibility of operating without presence of lubricants (i.e. it can operate in dry friction regime for the whole life of machinery) is the reason of intensive research in this area. Currently extended study of the selection of materials and construction is carried out.
The examples of metal-polymer friction contacts presented in the paper show the state of the art as well as current engineering solutions. The new friction joint solutions enables the longer life and operating under higher loads.
The improvement in operating conditions were achieved by the reduction of interactions existing in the tribosystem, by proper selection of polymer modifiers and coatings deposited steel element. The replacing of polymer element with polymer coated steel element makes possible to increase the load-carrying capacity of metal-polymer sliding friction contacts by better heat dissipation.
The performed tribological experiments, taking in consideration classical solutions and solutions proposed by the authors confirmed the correctness of proposed solution of improvement of metal-polymer friction contacts.
① Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia, ul. Chrobrego 33, 26-600 Radom.
② Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 364-39-03;
Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-07v38n3-4_p133.pdf (128.95 Kb)


Stanisław PYTKO ①, Paweł PYTKO ①

Napięcie powierzchniowe a efekt Rebindera

Physical surface tension and Rebinder's effect

Słowa kluczowe:

tarcie, zużycie, pitting, efekt Rebindera, absorpcja

Key-words:

friction, wear, pitting, Rebinder’s effect, absorption
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W publikacji przedstawiono fizyczne podstawy napięcia powierzchniowego, jakie występuje w parach tribologicznych. Zjawiska napięcia powierzchniowego i swobodnej energii powierzchniowej stanowią podstawę teorii nazwanej „efektem Rebindera”. Tym efektem wyjaśniano między innymi wcześniejsze zużycie przez pitting kulek w przypadku, gdy następuje absorpcja aktywnych pierwiastków z otoczenia, np. olejów w czasie badań na aparacie czterokulowym. Przeprowadzona analiza wyników badań pozwoliła na stwierdzenie, że absorbowane związki pierwiastków (znajdujące się w oleju z dodatkami typu EP) w warstwę wierzchnią elementów tocznych, tak zmieniają swobodną energię powierzchniową, że powierzchniowe zużycie zmęczeniowe (pitting) zachodzi przy mniejszych naprężeniach stykowych niż w przypadku czystych olejów bez dodatków.
Wyjaśniono też od strony fizycznej, jakie są przyczyny tego zjawiska. W oparciu o analizy literaturowe wskazano, jak należy dobierać materiały par tribologicznych, żeby opory ruchu i zużycie przy smarowaniu współpracujących elementów były jak najmniejsze.

Summary

The paper presents the physical foundations of the surface tension, which can be observed in the tribological conples. The phenomenon of the surface tension and free surface energy are the bases of Rebinders theory known as the Rebinders effect. Among others, this effect explains the early (fast) appearance of pitting (rolling fatigue wear) on bearing balls, in case of existence of absorption of active elements from environment (for example from oils), during the tests by means of four-ball test-machine.
The performed analysis of received results allows to state, that the compounds from the oils with EP additives, absorbed on the superficial layer, change the free surface energy. That change results in appearance of pitting at contact stresses lower than in case of oils without additives.
The physical causes of this phenomenon are also explained. By means of literature analyses it is also determined how the tribological pairs should be selected to achieve maximal decrease of the friction and wear of mating lubricated parts.
① Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail:
Tribo-07v38n3-4_p143.pdf (137.55 Kb)


Aleksandra REWOLIŃSKA ①

Analiza mechanizmów uszkodzeń pierścieni ślizgowych uszczelnień czołowych pomp wirowych

Analysis of the failure mechanisms of the face seals in centrifugal pumps

Słowa kluczowe:

uszczelnienie czołowe, pierścień ślizgowy, mechanizm uszkodzenia

Key-words:

mechanical seal, face seal ring, failure mechanism
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Uszczelnienia czołowe stanowią istotny węzeł konstrukcyjny pomp wirowych decydujący o ich niezawodności. Podstawowym elementem uszczelnienia jest para ślizgowa pierścieni, w której zachodzi proces dławienia uszczelnianego czynnika. Pierścienie te stanowią jedyny element uszczelnienia, który ma prawo ulec naturalnemu zużyciu. Jednak, jak wynika z danych literaturowych, około 85% uszczelnień czołowych po demontażu posiada pierścień ślizgowy zużyty w niedopuszczalny sposób. Rozpoznanie tych procesów niszczących prowadzących do przedwczesnej utraty zdatności uszczelnień czołowych umożliwia wprowadzenie zmian w zakresie konstrukcji, technologii oraz eksploatacji tych uszczelnień. W pracy przeprowadzono analizę mechanizmów uszkodzeń pierścieni ślizgowych uszczelnień czołowych stosowanych w pompach wirowych linii rozlewniczych piwa.

Summary

Mechanical seals significantly influence the reliability of centrifugal pumps, in which these seals are assembled. The basic elements of mechanical seals are face rings (thrust and washer). The rings are the only elements of seals which can go wear and tear. Unfortunately, in many cases – about 85% – face rings of mechanical seals, after disassembly, are worn in unacceptable way. It is very important to know the destructive process leading to premature loss of suitability of mechanical seals.
The aim of the article is analysis of the failure mechanisms of the mechanical seals in centrifugal pumps in beer filling lines.
Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych,
① ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-21-10, e-mail:
Tribo-07v38n3-4_p155.pdf (1.82 Mb)


Grzegorz ROTTA ①

Analiza przepływu oleju przez rowek smarowy wzdłużnego łożyska ślizgowego

Analysis of the lubricant flow through the hydrodynamic thrust bearings groove

Słowa kluczowe:

łożyska wzdłużne, smarowanie hydrodynamiczne, temperatura wlotowa, obliczenia MES

Key-words:

thrust bearings, hydrodynamic lubrication, inlet temperature, FEM calculations
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Smarowanie zanurzeniowe jest tradycyjnym sposobem smarowania wzdłużnych łożysk ślizgowych. Jednak rozwiązanie to wykazuje umiarkowaną skuteczność w zapewnieniu optymalnie niskich temperatur w filmie smarowym, a ponadto jest przyczyną strat mocy związanych z mieszaniem oleju w obudowie łożyska, co jest szczególnie widoczne w łożyskach szybkoobrotowych. Wymagania stawiane nowym konstrukcjom łożysk ślizgowych to zwiększanie nośności łożyska, które następuje po obniżeniu temperatury maksymalnej w filmie smarowym i jednocześnie zmniejszanie strat mocy spowodowanych tarciem w filmie i mieszaniem oleju w obudowie łożyska. Często wymaga się, aby powyższe cele uzyskać przy zmniejszeniu strumienia oleju zasilającego. Jednym z rozwiązań konstrukcyjnych, które pozwala na realizację tak postawionego celu jest rowek w krawędzi wlotowej (LEG). W pracy przedstawiono wykorzystanie komputerowej dynamiki płynów (CFD) do analizy ruchu oleju zasilającego w łożysku dla dwóch sposobów smarowania: zanurzeniowego i poprzez rowek w krawędzi wlotowej. Przedstawione wyniki pokazują możliwości prostego i szybkiego analizowania różnych odmian konstrukcyjnych rowka w krawędzi wlotowej lub różnych parametrów oleju zasilającego.

Summary

Flooded lubrication is a traditional lubrication system in thrust bearings. However, this method has moderated effectiveness in assuring low temperatures in oil film and it causes some amount of power losses connected with churning and pumping effects in a bearing’s housing, what is particularly apparent in high speed bearings. Present requirements for new designs of slider bearings are: increasing of load capacity, which happens after decreasing maximum temperature in oil film, and decreasing power losses caused by friction in oil film and churning in bearings housing at the same time. Very often one demand to achieve these requirements at reduced oil flowrate. One of the arrangements which allow to accomplish above been mentioned requirements is the leading edge groove (LEG). In this paper uses of CFD for analyses of lubricated oil motion in two bearing lubrication systems is described: flooded lubrication and leading edge groove lubrication. Presented results show ability to simple and fast analyzing of different leading edge groove modification or different oil properties.
① Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk–Wrzeszcz.
Tribo-07v38n3-4_p165.pdf (355.07 Kb)


Zbigniew RYBAK ①, Leszek FOLTYNOWICZ ①, Leszek MAŁDZIŃSKI ①

Chropowatość powierzchni azotowanej stali 38HMJ (41CrAlMo7) o różnej strukturze stref przypowierzchniowych

The roughness parameters of nitrided 38HMJ (41CrAlMo7) steel with different structure of subsurface layers

Słowa kluczowe:

chropowatość powierzchni, stal azotowana, strefy przypowierzchniowe

Key-words:

surface roughness, nitrided steel, subsurface layers
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań chropowatości powierzchni warstw dyfuzyjnych wytworzonych na stali 41CrAlMo7 metodą regulowanego azotowania gazowego. Badano chropowatość powierzchni warstwy dwufazowej γ' + α i trójfazowej ε + γ' + α. Badania wykazały, że obecność w warstwie strefy ε niekorzystnie wpływa na chropowatość powierzchni.
Obecność strefy γ' nieznacznie zmniejsza chropowatość w porównaniu do chropowatości wyjściowej (po szlifowaniu).

Summary

Results of investigations of the surface roughness of the nitrided layer on 41CrAlMo7 are presented. The nitrided layers were obtained using control gas nitriding and consist of: two-phase γ'+α layer and three-phase ε+γ'+α. The investigation have been proofed that ε zone enhances surface roughness in comparison to that obtained after grinding while γ' one exhibits opposite effect – decrees it.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-21-10.
Tribo-07v38n3-4_p177.pdf (380.42 Kb)


Jarosław SELECH ①, Karol NADOLNY ①

Metodyki oceny teoretycznej i empirycznej składowych zużycia w złożonych warunkach wymuszeń tarciowych

Methodologies assessment of theoretical and empirical wear consistituents in complex forced friction wear condition

Słowa kluczowe:

badania modelowe, stanowisko, zużywanie ścierno-korozyjne, obróbka cieplna i cieplno-chemiczna

Key-words:

methodology experiment, bench test, abrasive wear, corrosive wear, heat treatment, thermochemical treatment
Tribologia 2007, v38, nr 2 (212)

Streszczenie

W pracy przedstawiono koncepcję budowy teoretycznych modeli opisujących procesy zużywania tarciowego w złożonych warunkach wymuszeń mechaniczno-ścierno-korozyjnych. Dla celów weryfikacji doświadczalnej opracowano uniwersalną metodę oceny zużywania się węzłów tarcia w warunkach modelowych. Przedstawiono warianty metodyczne badań pierwiastkowych pozwalających na ilościowe oszacowanie składowych zużycia całkowitego z uwzględnieniem skutków oddziaływań o charakterze interakcyjnym.

Summary

The paper presents two methodologies assessment of theoretical and empirical wear constituents. The way of individual constituents interpretation was indicated in the first part of this article and scheme of test setup, on which will be realized tribological investigation was presented afterwards. Friction machine, sample dimensions, testing chamber, material supply system and shape and size of abrasive material were showed. Values of input parameters, used options of heat and thermochemical treatment and methodological options of elementary tests were also presented.
① Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej.
Tribo-07v38n3-4_p187.pdf (2.68 Mb)


Jarosław SELECH ①, Karol NADOLNY ①, Jan JAKUBOWSKI ②

Ocena składowych zużycia tribologicznego w środowisku ścierno-korozyjnym

Assessment of tribological wear constituents in abrasive-corrosion environment

Słowa kluczowe:

warstwa wierzchnia, zużywanie ścierno-korozyjne, obróbka cieplna i cieplno--chemiczna

Key-words:

surface layer, mechanical wear, abrasive wear, corrosive wear, heat treatment and thermochemical treatment
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy zaprezentowano wyniki oceny składowych zużycia całkowitego ścierno-korozyjnego na podstawie badań przeprowadzonych w warunkach modelowych. Na drodze obróbek cieplnych i cieplno-chemicznych modyfikowano stan technologicznych warstw wierzchnich próbek modelowych różnicując tym samym ich własności powierzchniowe. Próbki poddano zużyciowym testom ścierno-korozyjnym według planu eksperymentu przedstawionego w artykule pt. „Metodyki oceny teoretycznej i empirycznej składowych zużycia w złożonych warunkach wymuszeń tarciowych”.

Summary

The article presents results of wear tests of modelled elements in friction nodes. Using heat and thermochemical treatment, the condition of surface layers in samples has been modified, and alternative properties of surface layer, characteristic for different treatments, have been arrived at. Then, the samples were put to abrasive and corrosive wear tests.
The tests indicate that when only mechanical forcing, or mechanical/abrasive forcing is present, the least losses were noted in the hardened and high tempered layer. The nitrided and chrome hardened layers proved to be well resistant, too. When it is only the corrosive agent that decides about loss of mass, the strongest resistance was shown by the chrome hardened layer, and hardened and high tempered one. In cases of mechanical-corrosive and mechanical-abrasive-corrosive forcing options, the chrome hardened layer was decisively the most resistant.
The analysis proves also that the wear effect caused by joint mechanical, abrasive, corrosive and corrosive-abrasive forcing is not a straight sum of values of wear, but a sum of independent, separate forcing influences. Both the change in abrasive and corrosive forcing, as well as their joint action bring about a change in the intensity of use. It is also a confirmation of the presence of friction forces in complex processes (including fiction-corrosive), synergistic (strengthening) presences which intensify the process of wear.
① Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej.
② Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Poznańskiej.
Tribo-07v38n3-4_p201.pdf (143.51 Kb)


Elżbieta SIWIEC ①, Jarosław MOLENDA ①

Ocena przydatności produktów odpadowych z rafinacji olejów roślinnych do wytwarzania ekologicznych dodatków uszlachetniających

Evaluation of the usefulness of waste products from vegetable oil rafination for formulation of eco-friendly additives

Słowa kluczowe:

olej roślinny, odpady porafinacyjne, właściwości fizykochemiczne, dodatki do olejów smarowych

Key-words:

vegetable oil, waste products, physic-chemical properties, additives
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości fizykochemicznych i odporności na utlenianie produktów otrzymanych z surowców porafinacyjnych oleju rzepakowego. Stwierdzono, że otrzymane produkty charakteryzują się bardzo zróżnicowanymi właściwościami fizykochemicznymi.
W strukturze chemicznej otrzymanych produktów występują aktywne grupy funkcyjne (m.in. hydroksylowa, estrowa, kwasowa), co sugeruje, że mogą one spełniać rolę dodatków funkcyjnych do ekologicznych baz olejowych.

Summary

The paper presents research results of some physic-chemical properties and thermooxidation stability of products obtained from refining rapeseed oil. It has been concluded that received products differ of physic-chemical properties. In chemical structure of the products active, functional groups (e.g. hydroxyl, ester, acidic group) was found. It suggests that used products can be effective additives to environmentally acceptable lubricants.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom tel.: (048) 364-39-03.
Tribo-07v38n3-4_p215.pdf (177.26 Kb)


Władysław SKONECZNY ①, Marek BARA ①

Analiza zjawisk zachodzących w bezsmarowym skojarzeniu ślizgowym Al2O3 + grafit z tworzywem poliuretanowym

Analysis of phenomena occurring in the lubricantfree sliding couple Al2O3 + graphite with polyurethane plastic

Słowa kluczowe:

tribologia, kompozyt, warstwa tlenkowa, tworzywo sztuczne, SEM

Key-words:

tribology, composite, oxide layer, plastic, scanning electron microscope
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy przedstawiono właściwości tribologiczne kompozytowych warstw tlenku glinu, otrzymywanych metodą elektrochemiczną w obecności grafitu, w skojarzeniu ślizgowym z tworzywem poliuretanowym PU-PTFE.
Badania przeprowadzono dla ruchu posuwisto-zwrotnego w warunkach tarcia technicznie suchego.
Przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia oraz chropowatości i nośności powierzchni pary ślizgowej. Z obrazów uzyskanych przy zastosowaniu elektronowej mikroskopii (SEM) zaprezentowano również analizę zmian morfologii powierzchni, będących wynikiem tarcia.

Summary

The paper presents tribological properties of composite aluminium oxide layers obtained via an electrochemical method in the presence of graphite, in a sliding couple with PU-PTFE polyurethane plastic. Tests were conducted for reciprocating motion in technically dry conditions.
The process of obtaining Al2O3 + graphite layers in the time of 60 minutes at current density of 3 A/dm2 and electrolyte temperature of 303 K was conducted in electrolyte composed of a water solution of the following acids: sulphuric, oxalic and phthalic, as well as graphite in the amount of 20 g/l of electrolyte.
The PU-PTFE composite consisted of a duromer polyurethane matrix and specially modified polytetrafluorethylene, MP 1100. The fraction of PTFE equalled 20% of the composite's mass fraction.
Tribological research was conducted on a tester reproducing the pneumatic cylinders’ operation conditions, for unit pressures of 0.1 and 0.3 MPa at a sliding speed of 0.1 and 0.3 m/s and a constant friction distance of 12.5 km.
The research results are presented regarding the friction coefficient, roughness and load capacity of the sliding pair’s surface. Based on the images obtained using scanning electron microscopy (SEM), an analysis is presented of the surface morphology changes resulting from friction.
① Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec.
Tribo-07v38n3-4_p227.pdf (12.88 Mb)


Arkadiusz STACHOWIAK ①, Wiesław ZWIERZYCKI ①

Pękanie korozyjno-zmęczeniowe Koncepcja modelu zużywania

Corrosion fatigue Model of wear in sliding pairs

Słowa kluczowe:

zużywanie, wzrost pęknięcia, zmęczenie korozyjne

Key-words:

wear, crack growth, corrosion fatigue
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcję matematycznego modelowania procesu zużywania determinowanego pękaniem korozyjno-zmęczeniowym. Scharakteryzowano główne założenia modelu oraz jego zasadnicze moduły:
– moduł wyznaczania pola naprężeń i przemieszczeń u czoła pęknięcia (metoda elementów brzegowych),
– moduł prognozowania zmian warunków elektrochemicznych w obszarze mikroszczeliny.

Summary

In this paper the new concept of the corrosive – mechanical wear calculation was presented. The new alghoritmus, based on the crack propagation theory was elaborated as well.
Authors of this paper have been engaged for a number years in working out methods of wear calculation of sliding pairs running in electrolytes (it proceeds corrosive - mechanical type of wear then). In earlier research, authors formulated the computational algorithm, in which procedures of calculation of mechanical and corrosive (electrochemical) components from Lazarev’s model were used. Own modules permitting calculation of the corrosive current value and parameters of the surface roughness (resulted from transformation process of the technological surface layer in the operating surface layer) were utilized also in this algorithm. This model was tentatively verified by experimental data. Currently, authors work on the second, alternative calculation model of corrosive - mechanical wear supported on the interpretation of the formation process of particles - wear products based on the crack mechanics. The conception of calculation and empirical characteristics obtaining indispensable to their conducting was formulated in this paper.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-07v38n3-4_p237.pdf (69.92 Kb)


Dariusz STARKOWSKI ①, Krzysztof PAWEŁCZYK ①, Włodzimierz WALIGÓRA ①, Wiesław ZWIERZYCKI ①

Metoda AES w ocenie skuteczności czasowej ochrony elementów metalowych

AES methode for evaluation efficiency of metal elements time protection

Słowa kluczowe:

korozja, ochrona czasowa, metoda AES

Key-words:

corrosion, time protection, AES method
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań powierzchni elementów z zespołów w układzie napędowym po wykonaniu eksperymentu polegającym na czasowym ich zakonserwowaniu w olejach silnikowym i przekładniowym (w zależności od pochodzenia elementu w układzie napędowym samochodu ciężarowego). Badania polegały na określeniu składu chemicznego powierzchni elementów metalowych metodą spektroskopii elektronów Augera i na podstawie charakterystycznych parametrów widm otrzymanych podczas badań wnioskowano, czy powierzchnia poddana badaniu zawiera bądź nie zawiera tlenki żelaza będące składnikiem korozji. W części wstępnej krótko opisano istotę stosowanej metody pomiarowej.

Summary

In this paper results of surface elements units in driving system are presented. Reserch consised on those elements presevation in engine or in automatuic gear oils (in dependance of elements origin in truck power unit). Chemical composition of metal surface by AES methode evalution was made. On the basis of spectrums typical parameters was concluded if ferrous oxygens on the surface exists. At the begining of article essence of measuring methode was described.
This research allow to state it is possible to detect corrosion at the very beging of corrosion proces. Presented method makes possible qualitative changing analisys occuring during long-term samples with olis contact.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3.
Tribo-07v38n3-4_p245.pdf (219.65 Kb)


Marian W SUŁEK ①, Andrzej KULCZYCKI ①, Anna MAŁYSA ①

Właściwości fizykochemiczne i tribologiczne kompozycji estrów metylowych kwasów tłuszczowych i oleju napędowego

Physical-chemical properties of the fatty acid methyl esters and fuel oil compositions

Słowa kluczowe:

smarność, współczynnik tarcia, zużycie, estry metylowe kwasów tłuszczowych, olej napędowy, biopaliwo

Key-words:

lubricity, friction coefficient, wear, fatty acid methyl esters, fuel oil, biodiesel
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

Problematyka prowadzonych badań wynika z tendencji wprowadzania do paliw biokomponentów, a także zastąpienia paliw tradycyjnych, otrzymywanymi ze źródeł odnawialnych. Jako modelowe paliwa przyjęto estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME – Fatty Acid Methyl Esters) otrzymywanych na bazie różnych olejów roślinnych oraz ich roztwory w oleju napędowym. Dla wytypowanych paliw wykonane zostały badania fizyko-chemiczne oraz tribologiczne, których celem było określenie: oporów ruchu i zużycia. Badania tribologiczne przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu T-11 w układzie kulka–tarcza, dla skojarzenia materiałowego stal-stal i styku skoncentrowanego.

Summary

Issues of conducted examinations result from the tendency to insert into fuels of biocomponents as well as replacing traditional fuels, obtained from renewable sources. As model fuels methyl esters of fatty acids were accepted (FAME – Fatty Acid Methyl Esters) obtained on the basis of different vegetable oils and their solutions in diesel. For fuels marked out, physicochemical and tribological examinations were carried out to determine motion resistance and wear. Tribologcal examinations were carried out using exploiting T-11 tester in the arrangement ball on disc, for the material association steel-steel and of concentrated joint.
① Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, tel./fax.(048) 361-75-89.
Tribo-07v38n3-4_p255.pdf (188.28 Kb)


Benigna SZEPTYCKA ①, Jan SENATORSKI ①

Wpływ wygrzewania na właściwości tribologiczne galwanicznych powłok nanokompozytowych

Influence of the annealing on the tribological properties of the nanocomposite electroplated coatings

Słowa kluczowe:

nanostruktura, kompozyty, odporność na zużycie w procesie tarcia, współczynnik tarcia

Key-words:

nanostructure, composite, wear resistance, coefficient of friction
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych nanokompozytowych powłok galwanicznych Ni-SiC i Ni-PTFE osadzonych na powierzchni stalowej. Zawartość cząstek w powłokach wyznaczano grawimetrycznie i miareczkowo. Chropowatość powłok mierzono przy użyciu profilografu TR 100. Badania wyznaczające rozmiary krystalitów [L. 11]
osnowy niklowej wykonano na dyfraktometrze Siemens D500 z wykorzystaniem promieniowania CuKα. Mikrotwardość osadzanych warstw mierzono metodą Vickersa przy obciążeniu 0,098 N.
Chropowatość powłok kompozytowych była mała i zależała od zawartości cząstek dyspersyjnych w warstwie. Również rodzaj wbudowywanych cząstek miał wpływ na chropowatość powłok kompozytowych.
Badane warstwy były wygrzewane w temp. 523 K i wszystkie warstwy poddano badaniom tribologicznym na maszynie Amslera.
Wyniki tych badań, tzn. odporność na zużycie poprzez tarcie i współczynnik tarcia wykazały, że zastosowanie nanostrukturalnych galwanicznych powłok kompozytowych na powierzchni stalowej dało korzystny efekt.
Badania wykazały, że współczynnik tarcia jest odwrotnie proporcjonalny do chropowatości powłok kompozytowych.
Umocnienie nanokrystalicznej osnowy niklowej cząstkami ceramicznymi i polimerowymi przyniosło pozytywne rezultaty w postaci dużej odporności na zużycie poprzez tarcie, ale wygrzewanie miało wpływ zróżnicowany.

Summary

This paper presents a result of tribological investigations of the electroplated nanocomposite coatings Ni-SiC and Ni-PTFE deposited on the steel surface. The content of particles in coatings was examined gravimetrically and titrimetrically. The roughness of the coatings Ni-SiC was measured using tester TR 100. Siemens D500 X-ray diffractometer with CuKα, radiation was used to determine the dimension of nickel [111] crystallites. The microhardness of the deposited layers was measured using a Vickers’ method at a load of 0.01 kG.
Roughness of the composite coatings was small, and it was connected with content of dispersion particles in layer. Also type of builtin particles influences on roughness of composite coatings.
Such examinated layers were annealed at 523 K and all layers were subjected to the tribological tests which were carried out with the use of Amsler machine.
The results of this experiments, i.e. wear resistance and coefficient of friction, show very positve effect of application nanostructural electroplated coatings for steel surface treatment.
This study has shown that the coefficient of friction is inversely proportional to the roughness of the composite coatings.
Strengthening the nanocrystalline nickel matrix with ceramic and polymer particles gave a positive effect in the form of high wear resistance but the annealing have varied influence.
① Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa.
Tribo-07v38n3-4_p271.pdf (161.15 Kb)


Magdalena TRZOS ①

Badania eksperymentalne w rozwiązywaniu problemów tribologicznych

Experimental research for solving tribological problems

Słowa kluczowe:

wiedza tribologiczna, badania eksperymentalne, charakterystyki tribologiczne, węzły tarciowe

Key-words:

tribological knowledge, experimental research, tribological characteristics, friction junction
Tribologia 2007, v38, nr 3-4 (213-214)

Streszczenie

W artykule zwrócono uwagę na trudności w opracowaniu wyjaśnienia naukowego i budowy spójnej teorii tarcia powodowanego znaczną złożonością zjawiska. Podkreślono rolę funkcji aplikacyjnej tribologii w naukach technicznych oraz znaczenie badań eksperymentalnych w pozyskiwaniu informacji niezbędnej do rozwiązywania tribologicznych problemów aplikacyjnych. W artykule przedstawiono przykładowe badania w różnych obszarach tribologii oraz wnioski formułowane na podstawie uzyskanych wyników badań eksperymentalnych. Zwrócono uwagę na rolę badań materiałów w rozwoju wiedzy tribologicznej. W podsumowaniu podkreślono konieczność formułowania kryteriów warunkujących wykorzystanie informacji zawartej w wynikach tribologicznych badań eksperymentalnych.

Summary

The article presents difficulties with scientific explanation and development of a consistent friction theory caused by the high complexity of friction phenomenon. There is also underlined the importance of the tribology application function in engineering and the significance of experimental research in gathering the information needed for a tribological problems solving. The article presents examples of the research in different areas of tribology and conclusions resulting from experimental research. The important role of materials research in tribological knowledge development is considered. Finally, the article points out the need to define criteria for limiting the usage of information which is generated as the result of experimental research.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom. Tel.: (048) 364-42-41 w. 214, e-mail: .
Tribo-07v38n3-4_p285.pdf (113.79 Kb)

Dalej: Uzupełnienie od: Waldemar TUSZYŃSKI.al. do Ryszard Marczak ...