TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA vXVII Nr 1, 2011 (235)

W dniu 29 października 2010 zmarł profesor zwyczajny dr hab. inż. Bolesław Wojciechowicz (dr h. c.). Kilkadziesiąt lat życia poświęcił naukom technicznym, w tym przede wszystkim tribologii oraz fizycznym i technicznym aspektom niezawodności obiektów technicznych. Jego osiągnięciom i dorobkowi w badaniach oraz w rozwoju kadr naukowych poświęcono to opracowanie.
Nota biograficzna
Profesor B. Wojciechowicz urodził się 2 stycznia 1927 w Postawach na Wileńszczyźnie. Rodzinie, a zwłaszcza ojcu – żołnierzowi J. Piłsudskiego, radzieckiemu więźniowi politycznemu i żołnierzowi gen. Wł. Andersa, zawdzięcza patriotyczne wychowanie i zainteresowanie techniką. Ważnym wydarzeniem w Jego biografii był przyjazd w ramach repatriacji do Polski oraz podjęcie systematycznej edukacji. Ukończył Szkołę Inżynierską w Poznaniu (1950), a następnie zdobył stopień naukowy magistra na Politechnice Poznańskiej (1955). W roku 1962 uzyskał stopień doktora nauk technicznych na Politechnice Krakowskiej, doktora habilitowanego w roku 1968. Profesorem nadzwyczajnym został w roku 1972, a profesorem zwyczajnym w roku 1978.
Od roku 1950 pracował w Politechnice Poznańskiej. Pełnił funkcję prorektora ds. nauki (1968–1972), rektora (1972–1981) i dyrektora Instytutu Maszyn Roboczych (1972–1990). W roku 1972 został członkiem Komitetu Budowy Maszyn PAN, od roku 1993 pełnił funkcję jego wiceprzewodniczącego. Uczestniczył w pracach Centralnej Komisji Kwalifikacyjnej ds. Tytułu Naukowego i Stopni Naukowych (1993–2001), a w latach 1982–1985 był członkiem Rady Głównej Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Był także członkiem komitetu ds. Nauki i Postępu Technicznego przy Radzie Ministrów. Przez kilka kadencji (od roku 2000) był członkiem i przewodniczącym Sekcji Eksploatacji, Wibroakustyki i Diagnostyki Maszyn i Systemów w Komitecie Badań Naukowych. Od roku 1972 był członkiem Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk. Był członkiem rad naukowych wielu instytucji i ośrodków badawczych, w kilku pełnił funkcję przewodniczącego. Był przewodniczącym Kapituły Złotych Medali MTP (1975–2005) oraz Kapituły Medalu im. Profesora Stefana Ziemby (1995–2010). Za działalność naukowo-badawczą, dydaktyczno-wychowawczą i organizatorską uhonorowany został Krzyżem Komandorskim z Gwiazdą Orderu Odrodzenia Polski (1989), wieloma innymi odznaczeniami oraz tytułem „Zasłużony Nauczyciel” (1977). W roku 2006 kapituła „Złotego Hipolita” nadała profesorowi B. Wojciechowiczowi godność Wybitnej Osobistości Pracy Organicznej z wręczeniem statuetki „Złotego Hipolita”.
Profesor B. Wojciechowicz był żonaty, miał dwie córki.

Profesor B. Wojciechowicz w tribologii i nauce o eksploatacji obiektów technicznych

Swoją przygodę z nauką B. Wojciechowicz, późniejszy profesor, rozpoczął w roku 1950, kiedy to podjął pracę w katedrze kierowanej przez ówczesnego Rektora Szkoły Inżynierskiej w Poznaniu prof. Bolesława Orgelbranda. Profesor B. Orgelbrand, sam wybitny inżynier, kształtował w swoim uczniu zamiłowanie do sztuki inżynierskiej, intuicyjne wyczucie techniki i te cechy zawodu pracownika naukowego, które pozwalają na przekroczenie progu oddzielającego twórcę obiektów technicznych od ich badacza. Szczególną cechą szkoły prof. B. Orgelbranda była więź nabywanej wiedzy z praktyką inżynierską i stałe poszukiwanie możliwości zastosowania praktycznego uzyskiwanej wiedzy.
Dotyczyło to przede wszystkim napraw i odnowy obiektów technicznych, które przekroczyły w wyniku wojny stan graniczny. Było to pierwsze zetknięcie się prof. B. Wojciechowicza z praktycznymi aspektami eksploatacji obiektów technicznych.
Drugim Nauczycielem prof. B. Wojciechowicza był promotor Jego rozprawy doktorskiej prof. Stefan Ziemba, członek rzeczywisty PAN, doktor honoris causa Politechniki Poznańskiej. Profesor S. Ziemba, fizyk z wykształcenia, wprowadził doktoranta B. Wojciechowicza w świat zjawisk fizycznych i fizykalnej interpretacji zdarzeń zachodzących w obiektach technicznych. Osobowość prof. S. Ziemby, który wywarł znakomity wpływ na rozwój tzw. „ruchu eksploatacyjnego”, ukształtowała wiele cech intelektualnych prof. B. Wojciechowicza, przede wszystkim umiejętność interdyscyplinarnego rozumienia świata techniki oraz naturalne dążenie do posługiwania się fizycznymi metodami badawczymi.
Profesor B. Wojciechowicz stał się wkrótce jednym z najbliższych współpracowników profesora S. Ziemby. Wiele ich wspólnych inicjatyw dotyczących rozwoju nauki o eksploatacji obiektów technicznych (do której zaliczono również tribologię) działa w środowisku naukowym po dzień dzisiejszy. Przykładem tego są spotkania specjalistyczne, które rozpoczęły się w Zakopanem na Kalatówkach w dniach 11–15.12.1967, obejmujące „Problemy tarcia i zużycia”. Spotkania takie odbywają się cyklicznie. Do chwili obecnej odbyło się ich ponad dwadzieścia. Pewną odmianą tych spotkań były tzw. „kolokwia tribologiczne” kilkakrotnie organizowane w Wielkopolsce.
Egzemplifikacja zainteresowań naukowych prof. B. Wojciechowicza oraz jego doświadczenia inżynierskiego, wzmocnionych o doświadczenia nabyte w roli nauczyciela akademickiego, ujawniły się w tzw. „poznańskiej szkole tribologicznej”. Powstała ona w latach sześćdziesiątych ubiegłego stulecia jako efekt podjęcia i rozwoju badań nad mechanizmem zużycia ściernego, zjawiska uważanego za największe zagrożenie dla węzłów kinematycznych narażonych na zanieczyszczenie ziarnami ciał stałych. Najważniejszymi elementami dorobku tej szkoły stały się:
– rozległość prowadzonych badań (dotyczyły one łożysk ślizgowych, wtryskiwaczy silników wysokoprężnych, łańcuchów tulejowych, koń cówek rozpryskiwaczy ciśnieniowych i wielu innych elementów i węzłów maszyn,
– wiele opublikowanych wtedy prac stanowi pierwsze opracowanie po szczególnych zagadnień, a rozprawa habilitacyjna prof. B. Wojcie chowicza pt. „Studia nad mechanizmem zużywania się pary ślizgowej w obecności zanieczyszczeń” jest uważana za dzieło klasyczne i także obecnie często cytowane w pracach innych autorów,
– zużycia ściernego dotyczyło 9 rozpraw doktorskich wykonanych pod kierunkiem Profesora, wyczerpały one podstawowe problemy tej po staci zużycia,
– specyficzną cechą omawianych badań było dążenie do fizycznej i che micznej interpretacji zjawisk tribologicznych i poszukiwanie takich metod badawczych, które umożliwiłyby wykazanie związków przyczynowych na najniższych poziomach hierarchii strukturalnej materii; w badaniach wykorzystano nowoczesną w owych czasach metodę atomów znaczonych, co stanowiło pierwsze opracowanie z dziedziny tzw. diagnostyki konwekcyjnej,
– w miarę postępu w opanowaniu metod radioizotopowych inicjowano również ich zastosowanie w innych zagadnieniach badawczych, np. zastosowania metod do badania, sterowania i kontroli procesów technologicznych (w tym przede wszystkim przemysłu spożywczego),
– badania realizowane w ramach studiów nad różnymi aspektami zuży cia ściernego zainspirowały współpracowników prof. B. Wojciechowicza do podjęcia prac nad obliczeniowymi metodami oceny zużycia elementów maszyn,
– publikacje stanowiące rezultat omawianych badań zainspirowały badania prowadzone w innych ośrodkach nie tylko w kraju, ale także za granicą, np. w Rosji, na Kubie, w Czechosłowacji. O międzynarodowym zasięgu dorobku naukowego prof. B. Wojciechowicza świadczy godność doktora honoris causa nadana Mu przez Doński Państwowy Uniwersytet Techniczny w Rostowie nad Donem w Rosji.
Wykonane przez współpracowników prof. B. Wojciechowicza badania zużycia ściernego elementów i węzłów maszyn w znacznym zakresie wyczerpały problematykę badawczą dotyczącą tej formy zużycia. Z tego względu badania prowadzone pod kierunkiem prof. B. Wojciechowicza uległy stopniowej ewolucji. Ewolucja ta polegała na poszerzeniu zakresu problemów badawczych w kierunku ogólnych zagadnień eksploatacji maszyn i urządzeń technicznych oraz teorii i praktyki ich niezawodności. W początkach lat siedemdziesiątych ubiegłego stulecia powołano zespół, którego zadaniem były podstawowe badania tarcia, zużycia i smarowania. Profesor B. Wojciechowicz wielką wagę przywiązywał do upowszechniania wiedzy tribologicznej. Był inicjatorem wielu spotkań badaczy-tribologów z praktykami pracującymi w przemysłowych biurach konstrukcyjnych i ośrodkach badawczych, z Jego inicjatywy w prasie bieżącej i specjalistycznej opublikowano wiele artykułów traktujących o tarciu, zużyciu i smarowaniu. Profesor bardzo poważnie traktował przekazywanie wiedzy tribologicznej w procesie dydaktycznym w wyższych uczelniach technicznych. Sam wypromował ponad 200 magistrów inżynierów, których prace dyplomowe traktowały o zagadnieniach tribologicznych.
Zakończenie
Krótki szkic, w jakim ujęto dorobek prof. Bolesława Wojciechowicza w badaniach tribologicznych, nie wyczerpał oczywiście wszystkich aspektów Jego działalności jako badacza i nauczyciela akademickiego. Zaznaczono tylko najważniejsze z nich. Można wyrazić nadzieję, że zostaną opracowane wydawnictwa, które bardziej wszechstronnie i szczegółowo przedstawią życie i działalność prof. S. Ziemby, prof. B. Wojciechowicza i innych uczonych, którzy wpływając na rozwój tribologii wywarli znaczny wpływ na rozwój nauk technicznych i techniki w Polsce.
Tribo-11v42n1_p007pdf: (144719 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono zasady metody idealizacji i jej funkcje w modelowaniu zjawisk fizycznych. Realizację metody idealizacji w tribologii pokazano na przykładzie modeli interpretacyjnych tarcia suchego (od modelu Amontonsa do modelu Kragielskiego). Zwrócono uwagę na możliwość zastosowania tej metody w eksperymencie tribologicznym.

Summary

The article presents the principles of the idealisation method and its functions in modelling of physical phenomenon. The method of idealisation in tribology was presented using the example of the interpretational models of dry friction (from Amonton’s model to Kragielski’s model). The possibilities of the method application in the tribological experiment is considered and proved.
Tribo-11v42n1_p013.pdf (194104 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono analizę wpływu składu wodnych roztworów związków aktywnych powierzchniowo (oksyetylatów alkoholu oleilowego) na ich właściwości przeciwzatarciowe. Badaniom poddano kompozycje stanowiące micelarne roztwory wodne oksyetylatów alkoholu oleilowego o różnym stopniu oksyetylenowania: 2, 10 oraz 20. Skład kompozycji dobrano w taki sposób, by zawartość związków aktywnych powierzchniowo oraz wartość stałej równowagi hydrofilowo-lipofilowej (HLB) związków była dokładnie taka sama dla wszystkich kompozycji.
Sporządzono dwie kompozycje: 1% wag. roztwór wodny oksyetylatu alkoholu oleilowego o stopniu oksyetylenowania równym 10 (1% AO-10) oraz 1% roztwór wodny zawierający mieszaninę oksyetylatów alkoholu oleilowego w stosunku 3:7 o stopniu oksyetylenowania odpowiednio: 2 i 20 (1% AO-M1). Wartość HLB związków użytych w obydwu kompozycjach była jednakowa i wynosiła 12.
W celu zweryfikowania właściwości przeciwzatarciowych sporządzonych kompozycji smarowych wykonano badania tribologiczne wykorzystując tribometr T-02 (aparat czterokulowy). Analizowano zmiany momentu siły tarcia w funkcji liniowego przyrostu obciążenia węzła tarcia od 0 do 7,2 kN. Na podstawie uzyskanych zależności wyznaczono parametry: obciążenie zacierające (Pt), obciążenie zatarcia (Poz) oraz graniczny nacisk zatarcia (poz). Stwierdzono, że zastosowanie w kompozycji smarowej mieszaniny dwóch związków (1% AO-M1) wpływa na zwiększenie wartości Pt i poz o około 30% względem kompozycji opartej na jednym związku. Nie obserwowano istotnych różnic w wartościach Poz. Przypuszcza się, że różnice w wartościach ocenianych parametrów tribologicznych związane są ze zdolnością do tworzenia filmu smarowego o wyższym stopniu upakowania cząsteczek dodatku. Wpływa to bezpośrednio na zwiększenie trwałości takiego filmu smarowego, a co za tym idzie zwiększenie odporności warstwy smarowej na przerwanie.

Summary

The influence of the composition of surfactants aqueous solutions (ethoxylates of oleyl alcohol) on their antiseizure properties is presented in the paper. Compositions of micellar aqueous solutions of ethoxylates of oleyl alcohol at ethoxylation degree 2, 10 and 20 were tested. The content of surfactant and the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) was exactly the same for all the solutions.
Two solutions were prepared: 1% aqueous solution of oleyl alcohol ethoxylate at ethoxylation degree 10 (denoted 1% AO-10) and 1% aqueous solution containing the mixture of ethoxylates of oleyl alcohol at ethoxylation degrees 2 and 20 in the proportion of 3:7 (denoted 1% AO-M1). The HLB value of the compounds applied in both solutions was the same, equal to 12.
In order to verify the antiseizure properties of the lubricants the tests on T-02 tribometer (a four-ball machine) were performed. The moment of the friction force versus the linearly increasing load (from 0 to 7.2 kN) was analysed. On the basis of the relationships obtained the following parameters were evaluated: scuffing load (Pt), seizure load (Poz) and limiting pressure of seizure (poz). It was observed that application of the lubricant based on the mixture of two compounds (1% AO-M1) resulted in an increase of Pt and poz by approximately 30%, as compared to the lubricant based on one compound. No significant changes of Poz were recorded. It is supposed that the differences of the parameters assessed are caused by various packing of the additive molecules in the tribofilms formed. This directly affects the durability of the film and, furthermore, the break resistance of the lubricant layer.
① Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa, Technologii i Wzornictwa, Katedra Chemii, Zakład Chemii Fizycznej i Nieorganicznej, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n1_p027.pdf (319384 bajtów)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono ocenę stabilności właściwości smarnych i odporności oksydacyjnej inhibitowanych kompozycji olejowych poddanych procesowi przyspieszonego utleniania. Zbadano wpływ tego procesu na zmianę ocenianych właściwości oraz skuteczność działania zastosowanych inhibitorów utleniania. Stwierdzono korzystny wpływ zastosowanych inhibitorów na stabilność właściwości badanych kompozycji olejowych po testach przyspieszonego utleniania.

Summary

The opinion of the stability of properties of oil compositions after the process of accelerated oxygenation was introduced in the study. The object of investigations was rapeseed oil and oil compositions with the addition of oil from Sylibum marianum (L.) OC and with the addition ETH and BCH. The comparison of properties of studied additions was executed before and after the test of accelerated oxygenation. The influence of this process was examined concerning the change of estimated proprieties and the effectiveness of the working of the applied inhibitors of the oxygenation.
A differential scanning calorimeter (DSC) was applied to the opinion of the stability of the estimated properties of the oil compositions. The characteristic parameters were read from DSC exotherm and then used to assess the oils oxidative stabilities. Several oils have been tested using the Four–Ball Testing Machine and its modified version. The properties of the studied oil compositions were estimated to the standard PN-76 /C-04147 and were estimated on the value of scuffing load (Pt) and limiting pressure of seizure (poz).
The profitable influence of applied inhibitors was affirmed on the stability of properties of the studied oil compositions after the tests of accelerated oxygenation.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Pułaskiego 6/10, 260-600 Radom, tel. (048) 364-42-41.
Tribo-11v42n1_p039.pdf (742916 bajtów)

Streszczenie

W pracy przedstawiono oryginalną metodę laboratoryjnego wyznaczania parametrów procesu tarciowego skojarzenia żeliwo–żeliwo. Omówiono konstrukcję stanowiska badawczego i badanych próbek. Zamieszczono opis i budowę wykorzystywanych torów pomiarowych. Opisano przebieg wykonywanych eksperymentów, a uzyskane wyniki badań zamieszczono w załączonej tabeli. Przedstawiono sposoby wyznaczania i obliczania parametrów procesu tarcia oraz dokonano podsumowania rezultatów pracy. Praca zawiera przykłady rysunkowe przebiegów zmian sześciu parametrów badanego procesu tarcia oraz końcowe wnioski.

Summary

This paper presents an original method of a laboratory determination of the frictional process parameters in pair cast iron-cast iron. The structure of the test stand and the test samples are described, and a description of the measurement system is included. The experiments are described and results are listed in tabular form. The methods of the determination and calculation of friction process parameters are presented and the results are summarised. The paper contains drawing examples of the variability of six parameters of the investigated process and final conclusions.
① Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Metrologii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, (012) 617 28 28, e-mail:
② Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (012) 617 31 25, e-mail:
Tribo-11v42n1_p053.pdf (439787 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono badania powłok Ni-Mo osadzanych metodą elektrochemiczną. Analizowano właściwości mechaniczne i tribologiczne powłok Ni-Mo wytwarzanych przy gęstościach prądu osadzania z zakresu 0,5–5 A/dm2. Badane powłoki charakteryzują się twardością od 6,4 do 7,8 GPa oraz modułem sprężystości Younga 180–260 GPa. W zależności od stosowanych parametrów prądowych podczas osadzania uzyskane powłoki znacząco różniły się charakterem deformacji występujących na skutek odkształceń sprężysto-plastycznych lub kruchego pękania oraz odpornością na zużycie. Duże różnice we właściwościach powłok tłuma czono ich różną mikrostrukturą, którą wyznaczono z użyciem mikroskopii SEM i TEM.
① Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. Mickiewicza 30, e-mail: .
② Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 25.
Tribo-11v42n1_p065.pdf (800784 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu fazy rozpraszanej na właściwości smarne wybranych kompozycji smarowych. Do wytworzenia smarów plastycznych użyto mineralnej bazy olejowej, którą następnie zagęszczono stearynianem litu, stearynianem wapnia, kompleksowym mydłem litowym, modyfikowaną krzemionką oraz mieszaniną PTFE i krzemionki modyfikowanej.
Wykonano badania właściwości smarnych objęte normą dla badanej grupy środków smarowych, a uzyskane wyniki porównano ze sobą i oceniono wpływ rodzaju zagęszczacza na wartość badanych parametrów. Do oceny właściwości tribologicznych wykorzystano wyniki badań granicznego obciążenia zużycia, obciążenia zespawania, obciążenia zacierającego, granicznego obciążenia zatarcia oraz granicznego nacisku zatarcia.
Na podstawie wyników badań tribologicznych wybranych kompozycji smarowych stwierdzono, że najkorzystniej na właściwości przeciwzużyciowe badanych smarów plastycznych wpływa stearynian wapnia, natomiast najskuteczniejszą ochronę przeciwzatarciową pełnią zagęszczacze krzemionkowe i krzemionkowo-polimerowe.

Summary

In this article, the authors present the results of investigations on the influence dispersed phase on the lubricating properties of selected lubricated compositions. For production plastic greases used to mineral oil basis, which then thickens lithium stearate, calcium stearate, complex lithium soap, modified silica and mixtures of teflon and methylated silica.
The investigation of lubricating properties were carried out for research groups of lubricated compositions and the obtained results were compared to account for the influence of the thickener on the value of research parameters. The results of investigations on the limiting load of wear, weld point, scuffing load, the limiting load of scuffing, and the limiting pressure of seizure were used for the estimation of tribological properties.
Using the results of the tribological investigations selected for lubricated compositions, we were able to ascertain the most advantageous compositions for the antiwear properties of plastic greases that influence calcium stearate; however, the best protection against antiscuffings are silica and polymer-silica thickeners.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Pułaskiego 6/10, 260-600 Radom, tel. (048) 364-42-41.
Tribo-11v42n1_p073.pdf (271058 bajtów)

Streszczenie

W strefie tarcia, gdy środek smarowy rozdziela dwie powierzchnie, w odpowiednich warunkach zaczynają występować cząsteczki nieobojętne elektrycznie (polarne, naelektryzowane i zjonizowane) w znacznych stężeniach. Cząsteczki te powodują występowanie intensywnych zjawisk triboelekrycznych, wydzielają się w postaci oddzielnej warstwy dobrze przewodzącej prąd elektryczny, a strefa poślizgu generuje cząsteczki o podwyższonej energii, które oddziałują na warstwę graniczną.

Summary

The aim of this paper is to reveal the mechanism of boundary layer formation.
Significant concentrations of electrified particles, ions and non-neutral particles appear in the friction zone in appropriate conditions. Above particles cause intensive triboelectric phenomena and form as a separate layer conducting electric current and generates particles of elevated energy in the sliding zone that influence the boundary layer.
① Politechnika Radomska, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom.
② Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa, Technologii i Wzornictwa, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
③ Ośrodek Szkolenia Lotniczego, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n1_p085.pdf (845134 bajtów)

Summary

Lubrication properties of zinc di-n-alkyldithiophosphates (ZDTPs), zinc di(n-nonylphenyl)-dithiophosphate (MAP) and di(di-n-nonylphenyl) dithiophosphate (DAP) depend on the additive molecular structure and its solution concentration. The effectiveness of friction reduction increases with the increasing length of the hydrocarbon chain in the additive molecule and decreases with increasing sliding speed and load.
Lubrication tests of ionic-ZrO2, partially stabilised by Y2O3 (PSZ) were performed with the use of a ball-disk tribometer at 25ºC. The lubrication mechanism is discussed based on the Stribeck curve. The loads and sliding speed applications were increased so that the friction contacts ranged from hydrodynamic or mixed to boundary lubrication. The hydrodynamic and mixed regimes are extended with the reduction of the boundary lubrication of tested additives. Results of these lubrication experiments are closely related to the results of the adsorption data of additives on PSZ powder from n-decane solutions, particularly with additive surface layer structure as well as on the differential molar enthalpy of adsorption.
① Department of Chemical Technology and Environmental Protection, University of Lodz, Pomorska St. 163, 90-236 Lodz, Poland, phone (+48 42) 67 67 799, e-mail: .
Tribo-11v42n1_p101.pdf (242314 bajtów)

Summary

In this study, alumina coatings were prepared by the sol-gel method using the dip-coating technique. All samples were prepared on silicon wafers Si (100) with the use of aluminium sec-butoxide as a precursor. The surface topographies of alumina coatings were imaged by an atomic force microscope (AFM). Tribological properties were characterised using a microtribometer and an optical microscope. The results show a strong dependence of antiwear and antifrictional properties of alumina coatings on the annealing temperatures. The best performance was exhibited by coatings heated to 1000°C due to the formation of hard α-Al2O3.

Streszczenie

Badane powłoki tlenku glinu zostały otrzymane w oparciu o metodę zol-żel z wykorzystaniem techniki zanurzeniowej (dip-coating). Na powierzchnie płytek krzemowych nanoszono roztwory prekursora, którym był sec-butoksyglin. Analizę topografii powierzchni wytworzonych powłok tlenku glinu przeprowadzono z wykorzystaniem Mikroskopu Sił Atomowych (AFM). Właściwości tribologiczne zostały scharakteryzowane z użyciem mikrotribometru (T-23) i mikroskopu optycznego. Uzyskane wyniki wskazały istnienie zależności między właściwościami przeciwtarciowymi i przeciwzużyciowymi powłok tlenku glinu a temperaturą wygrzewania próbek. Najlepsze właściwości wykazały powłoki wygrzewane w 1000°C, co spowodowane jest obecnością fazy α-Al2O3.
① Department of Materials Technology and Chemistry, University of Lodz Pomorska 163, 90-236 Lodz, Poland.
Tribo-11v42n1_p117.pdf (571646 bajtów)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono problematykę związaną z wyjaśnieniem doskonałego mechanizmu smarowania stawów człowieka. Mechanizm ten do tej pory nie został w pełni opisany ani odtworzony w Endoprotezach lub innych węzłach łożyskowych. Przeprowadzone rozważania opierają się na identyfikacji warunków tarcia i smarowania w stawach prawidłowych. Obejmują przestrzenne wyznaczenie geometrycznego układu współpracujących powierzchni stawowych, kształtu szpary stawowej, warstwowej budowy struktur chrzęstnych i kostnych, dodatkowych struktur chrzęstnych wspomagających smarowanie. W procesie smarowania ważną rolę przejmuje ciecz maziowa, dla której przeprowadzono badania reologiczne i tribologiczne. Dokonano modelowania i symulacji kontaktu struktur stawowych z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES), które wskazały na odrębny niż w warunkach technicznych mechanizm smarowania – charakterystyczny dla stawów człowieka.

Summary

The problem concerned with the explanation of a perfect lubrication mechanism is presented in this research. This mechanism has neither been described nor used in any other bearing nodes so far. The major consideration has been based on the identification of friction conditions and lubrication in proper hip joints. The study includes three-dimensional determination of the geometric configuration of cooperating hip joint surfaces, the shape of joint gap, multilayer cartilaginous and bone structures, and additional cartilage structures supporting the lubrication. In the lubrication process, the important role intercepts synovial fluid for which there were made reological and tribological tests. The modelling and simulation of contact using finite element methods (FEM) were made. This simulation shows the mechanism other than in technical condition lubrication. Such a mechanism is characteristic of human hip joints.
① Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: ;
Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Wydział Lekarski, Katedra Protetyki, ul. Montelupich 4, 31-155 Kraków.
Tribo-11v42n1_p125.pdf (1838917 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wpływ budowy łańcucha alkilowego oksyetylenowanych alkoholi tłuszczowych na właściwości fizykochemiczne i tribologiczne ich wodnych roztworów. Przedmiotem badań były wodneroztwory mieszaniny dwóch alkoholi, zawierających 12 i 14 atomów węgla w łańcuchu alkilowym, oksyetylenowanych 7 i 10 molami tlenku etylenu (C12- C14EO7 i C12-C14 EO10) oraz dwa alkohole izotridecylowe, oksyetylenowane 7 i 9 molami tlenku etylenu (izo-C13EO7 i izo-C13EO9). Miarą aktywności powierzchniowej były zmierzone wartości napięcia powierzchniowego i kąta zwilżania powierzchni stali. Charakterystyki tribologiczne były wyrażone poprzez opory ruchu i zużycie przy stałym nacisku. Wykorzystano tribometr ze skojarzeniem kula–tarcza (tester T-11). Stwierdzono, że izoalkohole wykazują wyższą zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego, natomiast mniejszą zdolność do zwilżania powierzchni stali w stosunku do alkoholi o liniowych łańcuchach alkilowych. Udowodniono, że dla niewielkich obciążeń (10, 50 N) dodatek alkoholi o rozgałęzionych łańcuchach w zdecydowanie mniejszym stopniu wpływa na obniżenie oporów ruchu i zużycia niż ich odpowiedników liniowych. Obserwowane zmiany wielkości tribologicznych są interpretowane w kategoriach niższej trwałości filmu smarnego tworzonego przez izoalkohole z ich wodnych roztworów. Tworzony w warunkach tarcia film smarny nie jest trwały i nie zabezpiecza wystarczająco współpracujących elementów pary ciernej przed zużyciem, dlatego wodne roztwory izoalkoholi nie mogą stanowić efektywnych substancji smarowych.

Summary

The influence of the structure of ethoxylated fatty alcohol alkyl chain on physical-chemical and tribological properties of their aqueous solutions is analysed in the paper. Aqueous solutions of mixtures of two alcohols, containing 12 and 14 carbon atoms in alkyl chains, ethoxylated with 7 and 10 moles of ethylene oxide (iso-C13EO7 and iso-C13EO9) were tested. Surface activity was measured as surface tension and the angle of wetting steel. Tribological characteristics were expressed in terms of motion resistance and wear under constant load. A ball-on-disc tribometer (T-11 tester) was employed. It was observed that isoalcohols revealed a better ability to reduce surface tension and worse to wet steel surfaces, as compared to alcohols containing linear alkyl chains in their structures. It was proved that, under small loads (10.5 N), the reduction of motion resistance and wear was significantly smaller in the case of alcohols containing branched chains than in the case of their linear analogues. The changes of the tribological properties observed could be interpreted in terms of the lower durability of the lubricating film formed by the isoalcohols from their solutions. The film created under conditions of friction is not durable and does not protect the cooperating elements of the friction couple against wear. That is why the aqueous solutions of isoalcohols cannot be used as efficient lubricants.
① Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa Technologii i Wzornictwa, Katedra Chemii, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, .
Tribo-11v42n1_p141.pdf (648823 bajtów)

Streszczenie

Opracowanie zawiera opis badań dotyczących rozwoju innowacyjności w obszarze procesu szycia materiałów obuwniczych. Zweryfikowana eksperymentalnie matematyczna zależność na siłę i pracę właściwą szycia materiałów obuwniczych ujmuje wpływ czynników związanych z kształtem geometrycznym igły oraz czynników materiałowych (grubość przyszywanej warstwy, rodzaj materiału, rodzaj stosowanych nici) na sprawność procesu. Zależność ta stwarza możliwość racjonalizacji doboru materiałów i doboru/budowy narzędzi do montażu obuwia przez szycie, a także oceny i optymalizacji energetycznej tego procesu w ujęciu tribologicznym. Badania zrealizowane zostały w Zakładzie Technologii Obuwia Politechniki Radomskiej.

Summary

The influence of the structure of ethoxylated fatty alcohol alkyl chain on physical-chemical and tribological properties of their aqueous solutions is analysed in the paper. Aqueous solutions of mixtures of two alcohols, containing 12 and 14 carbon atoms in alkyl chains, ethoxylated with 7 and 10 moles of ethylene oxide (iso-C13EO7 and iso-C13EO9) were tested. Surface activity was measured as surface tension and the angle of wetting steel. Tribological characteristics were expressed in terms of motion resistance and wear under constant load. A ball-on-disc tribometer (T-11 tester) was employed. It was observed that isoalcohols revealed a better ability to reduce surface tension and worse to wet steel surfaces, as compared to alcohols containing linear alkyl chains in their structures. It was proved that, under small loads (10.5 N), the reduction of motion resistance and wear was significantly smaller in the case of alcohols containing branched chains than in the case of their linear analogues. The changes of the tribological properties observed could be interpreted in terms of the lower durability of the lubricating film formed by the isoalcohols from their solutions. The film created under conditions of friction is not durable and does not protect the cooperating elements of the friction couple against wear. That is why the aqueous solutions of isoalcohols cannot be used as efficient lubricants.
① Wydział Materiałoznawstwa Technologii i Wzornictwa Politechniki Radomskiej, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, tel. 519195 222.
Tribo-11v42n1_p159.pdf (1169999 bajtów)

Dalej: Uzupełnienie o: Adam WILCZEK