TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA vXVIII Nr 1, 2012 (240)



Wiesław LESZEK ①

ROZWAŻANIA O PODSTAWACH TRIBOLOGII.

CZ. 11 – O NAUKOWOŚCI TRIBOLOGII

DISCUSSION ABOUT FUNDAMENTALS PROBLEMS OF TRIBOLOGY.

PART 11 – ABOUT THE SCIENTIFICITY OF TRIBOLOGY

Słowa kluczowe:

tribologia, naukowość, warunki naukowości, kryteria naukowości, demokracja

Key words:

tribology, scientificity, conditions of scientificity, criterions of scientificity, democracy
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W opracowaniu podjęto ponownie kwestię naukowości tribologii, omawiając kolejno ogólne zagadnienia naukowości i demarkacji wiedzy w dyscyplinie badawczej oraz naukowości rezultatów prac badawczych. Powrót do tych zagadnień okazał się celowy ze względu na przyrost wiedzy tribologicznej oraz procesy dyferencjacji, jakie w niej zachodzą w wyniku procesów rozwojowych L. 1].

Summary

The paper resumed the issue of the scientificity of tribology. It presents the general questions of scientificity and knowledge demarcations in the scientific domain and research results. The return to these issues is purposeful because of the increase of tribological knowledge and the processes of differentiation, which are taking place in tribology as the result of knowledge development.
① Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-12v43n1_p007.pdf (157K)


Rafał ANYSZKA ①, Dariusz M. BIELIŃSKI ①, ②

TARCIE, ZUŻYCIE I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW SILIKONOWYCH ZAWIERAJĄCYCH MODYFIKOWANE POWIERZCHNIOWO NAPEŁNIACZE MINERALNE

FRICTION, WEAR AND MECHANICAL PROPERTIES OF SILICONE COMPOSITES CONTAINING SURFACE MODIFIED MINERAL FILLERS

Słowa kluczowe:
kompozyty silikonowe, napełniacze mineralne, modyfikacja, morfologia, właściwości mechaniczne, tarcie, zużycie

Key words:

silicone composites, mineral fillers, modification, morphology, mechanical properties, friction, wear
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

Wyroby z kauczuku silikonowego charakteryzuje wiele unikalnych właściwości. Wysoka odporność na czynniki starzeniowe oraz duży zakres temperatur pracy, ograniczone pęcznienie w olejach i smarach oraz bardzo dobra kompatybilność fizjologiczna sprawiają, że elastomery silikonowe są trudne do zastąpienia w wielu obszarach techniki. Niestety relatywnie wysoka cena i słabe właściwości mechaniczne kauczuku silikonowego powodują znaczne ograniczenie ich stosowania. Najpopularniejszym sposobem na obniżenie kosztu i poprawy kondycji mechanicznej gotowych wyrobów gumowych jest wprowadzanie napełniaczy do mieszanki kauczukowej, zwykle poddając je uprzednio modyfikacji. Modyfikacja powierzchni fazy stałej ma na celu zwiększenie kompatybilności jej cząstek z matrycą kauczukową. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu dodatku różnych typów dostępnych komercyjnie napełniaczy mineralnych na właściwości mechaniczne i tarcie kompozytów silikonowych z ich udziałem. Dokonano analizy morfologii kompozytów metodami mikroskopowymi (AFM, SEM), oznaczono ich właściwości mechaniczne oraz zbadano charakterystykę tarcia. Stwierdzono wpływ rodzaju modyfikacji, kształtu i stopnia aglomeracji cząstek napełniacza na charakterystykę mechaniczną podczas rozciągania oraz przebieg zmian oporów tarcia w czasie i zużycie kompozytów.

Summary

Products based on silicone rubber exhibit many unique properties. High resistance to ageing, the ability to be used in a wide range of temperature, limited swelling by oils and greases, and very good physiological compatibility, make silicone elastomers difficult to replace in many fields of engineering practice. Unfortunately, the relatively high price and low mechanical properties significantly reduces the possibility of their application. The most popular way to reduce cost and to improve the mechanical condition of rubber goods is the introduction of fillers into the rubber mix, prior submitting them to modification. The surface modification of the solid phase is made to enhance the compatibility of its particles with the elastomer matrix. The purpose of this study was to investigate the effect of the addition of different types of mineral fillers that are commonly available on mechanical properties and the friction properties of the silicone composites. Morphology of the composites has been analysed by microscopy (AFM, SEM). Their mechanical properties and friction characteristics have been determined. The influence of the degree of solid phase agglomeration, the shape and dimensions of its particles as well as the type of surface modification on mechanical properties in extension, and the friction and wear of the composites have been detected.
① Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź
② O/Z Elastomerów i Technologii Gumy, Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, ul. M. Skłodowskiej-Curie 55, 78-100 Toruń.
Tribo-12v43n1_p025.pdf (16M)


Robert CZECH ①, Andrzej POSMYK ②

WPŁYW KOROZJI NA EKSPLOATACJĘ KOMPOZYTOWYCH TARCZ HAMULCOWYCH

THE CORROSION INFLUENCE ON USING OF METAL MATRIX COMPOSITES BRAKE DISCS

Słowa kluczowe:

zużycie, tarcie ślizgowe, kompozyty na osnowie stopów aluminium, tarcze hamulcowe, korozja

Key words:

wear, sliding, aluminium matrix composites, disc brakes, corossion
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W artykule omówiono wpływ korozji na właściwości tribologiczne materiału kompozytowego F3S.20S (AC-AlSi9Mg0,5+20%mSiC) współpracującego z tradycyjnym materiałem stosowanym na okładziny cierne hamulców tarczowych (F701). W celu sprawdzenia zachowania kompozytu stosowanego do wytwarzania tarcz hamulcowych pojazdów samochodowych w warunkach korozji atmosferycznej wykonano badania tribologiczne na testerze laboratoryjnym, a następnie porównano je z wynikami badań przeprowadzonych w takich samych warunkach eksperymentalnych dla tarcz hamulcowych wykonanych z żeliwa szarego z grafitem płatkowym (GJL 350). Przyjęto czas ekspozycji próbek na środowisko korozyjne 0, 48 i 240 godzin. Wyniki badań pozwoliły określić wpływ korozji, obciążenia i prędkości współpracy na współczynnik tarcia oraz zużycie współpracujących części.

Summary

In this article an influence of corrosion on tribologial properties of composite material F3S.20S (A359+20%mSiC) mated with material used in production of brake pads (F701) has been studied. In order to define the influence of the used composite on utility features of brakes, the research results were compared with the ones received in the same experimental conditions for the brake discs made of grey cast iron with flake graphite. The time of the exposition of the counter-samples to the corrosion environment has been accepted as 0, 48 and 240 hours.
Tests have been performed on a pin-on-disc apparatus, according to the Hartley’s plan of experiment. Their results have been used to determine the influence of pressure, sliding velocity and time of exposition on corrosion on friction coefficient and mass loss of the rubbing materials Obtained dependences have been described with quadratic functions and presented on 3D graphs, Fig. 2 and 3. Composite was characterised with considerably lower susceptibility to changes of the value of friction factor (0.25÷0.32) in comparison to grey cast iron (0.2÷0.6). Its wear was also several times lower than of the traditional material.
① Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Mechaniki Konstrukcji, ul. Wiejska 45e, 15-351 Białystok.
② Politechnika Śląska, Wydział Transportu, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, ul. Z. Krzemińskiego 8, 40-019 Katowice.
Tribo-12v43n1_p041.pdf (2.9M)


Władysław CZUPRYK ①, Michał KRAWIEC ①

EFEKTYWNOŚĆ SMARÓW PLASTYCZNYCH Z NAPEŁNIACZAMI W PROCESIE GŁĘBOKIEGO TŁOCZENIA BLACH STALOWYCH

THE EFFECTIVENESS OF GREASES WITH FILLERS IN THE DEEP DRAWING OF STEEL SHEETS

Słowa kluczowe:

smary plastyczne, napełniacze, efektywność smarowania

Key words:

greases, fillers, lubrication effectiveness
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono badania nad wpływem smaru stałego będącego napełniaczem w smarze plastycznym na efektywność smarowania w procesie kształtowania blach sztywnymi narzędziami. Ocenę efektywności smarowania utworzonych kompozycji przeprowadzono na uniwersalnym urządzeniu hydraulicznym firmy Erichsen. Analizie poddano cztery smary stałe, tj. MoS2, Sn, Sb203, MIX. Napełniacze te były dodawane w ilości 4% wagowych do smaru plastycznego wapniowego (Maszynowy 2). Dodatkowo w celach porównawczych poddano ocenie smar Litomos EP25 (uważany za jeden z efektywniejszych smarów, przeznaczony do smarowania maszynowych węzłów ślizgowych) oraz olej LAN-10 (powszechnie stosowany w procesach tłoczenia). Efektywność smarowania oceniano wg trzech kryteriów, tj.: wartością maksymalnej siły tłoczenia przy stałej średnicy wstępniaka (krążka blachy), głębokością tłoczenia mierzoną drogą przesunięcia się stempla do momentu pęknięcia wytłoczki oraz wartością największej średnicy krążka blachy, przy której nie następowało oderwanie się dna wytłoczki (pęknięcie wytłoczki). Stwierdzono, że efektywność smarowania smaru technologicznego w procesie tłoczenia blach stalowych zależy istotnie od gatunku smaru. Jest ona wyraźnie wyższa dla smaru plastycznego w porównaniu z olejem technologicznym. Dokonana modyfikacja smaru Maszynowego 2 analizowanymi napełniaczami spowodowała wyraźny wzrost efektywności smarowania w procesie tłoczenia blach.

Summary

The paper presents investigations into the influence of a solid lubricant being the filler in grease on the effectiveness of lubrication in the deep drawing of sheet metal with rigid tools. The lubrication effectiveness of grease mixtures was evaluated using the Erichsen universal hydraulic device. Four solid lubricants: MoS2, Sn, Sb203 and MIX were analysed. These fillers were added in the amount of 4% by wt. to calcium grease (machine grease 2). For comparison purposes, grease Litomos EP25 (considered to be one of the most effective greases for machine sliding pairs) and oil LAN-10 (commonly used in sheet-metal forming processes) were evaluated. Lubrication effectiveness was evaluated according to three criteria: the maximum stamping force at a constant diameter of the preform (a sheet metal disc), the stamping depth measured as the distance covered by the punch until the stamping fractured and the largest diameter of the sheet metal disc at which the stamping’s bottom would break off (the stamping would fracture). It was found that the lubrication effectiveness of the technological grease in the forming of steel sheets significantly depends its grade. The effectiveness is considerably higher for the grease than for the technological oil. Thanks to the modification of machine grease 2 with the fillers its lubrication effectiveness in the sheet metal forming process increased even more.
① Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny, Katedra Apara tury i Inżynierii Procesowej, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław, tel. (71) 36-80-291, (71) 36-80-290, e-mail: , .
Tribo-12v43n1_p053.pdf (1.9M)


Elżbieta HORSZCZARUK ①

ABRASION RESISTANCE OF HIGH-PERORMANCE HYDRAULIC CONCRETE WITH POLYPROPYLENE FIBERS

ODPORNOŚĆ NA ŚCIERANIE HYDROTECHNICZNYCH BETONÓW WYSOKOWARTOŚCIOWYCH Z WŁÓKNAMI POLIROPYLENOWYMI

Key words:

abrasion resistance, high-performance concrete, polypropylene fibers

Słowa kluczowe:

odporność na ścieranie, betony wysokowartościowe, włókna polipropylenowe
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Summary

The results of abrasion resistance test of high-performance hydraulic concretes with additions of 3 types of the polypropylene fibers are presented in the paper. The results are compared to the reference concrete without fibers. For the examination of the abrasion resistance of concretes two methods were selected: the underwater method that complies with American Standard ASTM C 1138 and the Bőhme disc method that complies with European Standard EN 13892-3. The performed tests indicated that the underwater method (ASTM C1138) may by used for evaluation of the abrasion resistance of the high-performance concretes in the case of the erosive action of waterborne rubble.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań ścieralności wysokowartościowych betonów hydrotechnicznych z dodatkiem 3 rodzajów włókien polipropylenowych. Wyniki badań porównano z betonem referencyjnym bez dodatku włókien. Badania odporności na ścieranie przeprowadzono dwiema różnymi metodami: metodą podwodną wg normy amerykańskiej ASTM C 1138 i metodą z użyciem tarczy Bőhmego stosowanej w Europie (wg PN-EN 13892-3). Z przeprowadzonych badań wynika, że do oceny odporności betonów wysokowartościowych na ścieranie wywołane oddziaływaniem erozyjnym rumowiska można stosować metodę podwodną wg ASTM C1138.
① Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Katedra Konstrukcji Żelbetowych i Techno logii Betonu, Wydział Budownictwa i Architektury, al. Piastów 50, 70-311 Szczecin, tel. (91) 449-49-00, e-mail: .
Tribo-12v43n1_p063.pdf (1.1M)


Hanna KOCHANEK ①, Jan SADOWSKI ①

ZAGADNIENIE WPŁYWU ZUŻYCIA NA POLE TEMPERATURY PARY TARCIOWEJ

THE ISSUE OF THE INFLUENCE OF WEAR ON THE TEMPERATURE FIELD OF A FRICTION COUPLE

Słowa kluczowe:

pole temperatury, zużycie tarciowe, modele procesów cieplnych

Key words:

temperature field, friction wear, thermal processes model

Streszczenie

Próby określenia pola temperatury w elementach pary tarciowej były podejmowane w licznych pracach eksperymentalnych i teoretycznych. Bezpośrednie badania temperatury uwzględniają realne warunki cieplne, informując jedynie wycinkowo o polu tej temperatury. Z kolei znane modele nagrzewania tarciowego ciał stałych opierają się na założeniu o równości pracy i ciepła tarcia. Oznacza to pomijanie w prowadzonych rozważaniach energii rozpraszanej również wskutek zużywania. W niniejszej pracy podjęto próbę uogólnienia modelu procesów cieplnych spowodowanych tarciem poprzez uwzględnienie straty energii na zużywanie. Aby uzyskać przejrzystą i jednoznaczną interpretację wyników rozważań, przedstawiono parę tarciową z liniowym rozkładem temperatury w jej elementach w postaci rur cienkościennych zetkniętych ze sobą czołowo. Opisano temperaturę styku tarciowego i rozkłady temperatury w poszczególnych rurach. Uwzględniono własności fizyczne materiałów, warunki wymiany ciepła z otoczeniem, czas tarcia, zużywanie i niektóre cechy geometryczne trących się elementów. W celu zilustrowania wpływu zużywania na pola temperatury przybliżono także model trących się rur cienkościennych, oparty na założeniu o równości między pracą i ciepłem tarcia. Następnie porównano ze sobą oba modele. Przykłady obliczeniowe wykonano, stosując programy komputerowe Delphi i Excel. Stwierdzono istotny wpływ zużywania na przebieg procesów cieplnych. Przejawia się to jako zmniejszenie temperatury styku tarciowego, której wartość nie może przekroczyć wartości temperatury błysku. Zamieszczone przykłady ilustrują także wpływ chłodzenia i własności fizycznych trących się materiałów na pola temperatury w parze tarciowej.
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Summary

Trials for the identification of the temperature field of friction couple elements have been made in numerous experimental and theoretical researches. The direct investigation of temperature taking into consideration the actual thermal condition give only partial information about that temperature field. On the other hand, well-known models of the frictional warming of solids are based on the equality assumption of friction work and heat. This means that, during consideration, the models' authors have ignored the energy dissipation that was caused by wear. This article presents the model generalisations of thermal processes caused by friction, which take into consideration the losses of energy due to wear. To obtain a clear and unambiguous interpretation of the results, a pair of friction elements that have linear temperature distribution was presented in the form of thin-walled pipes of face contact. The temperature of friction contact and the distribution of temperature in individual pipes are described. The authors took into account the following: physical properties of materials, conditions of heat exchange with the environment, the time of friction, wear, and some geometrical characteristics of rubbing parts. In order to illustrate the impact of wear on the temperature field, the model of rubbing thin-walled tubes, based on the assumption of the equality between work and the heat of friction was used. Then the presented models are compared. Computational examples are developed with the use of Delphi and Excel programs. The significant influence of wear on the course of thermal processes is presented. This is reflected as a reduction in frictional contact temperature, whose value can not exceed the flash temperature. The examples illustrate the impact of cooling and the physical properties of the frictional materials on the temperature field of the friction pair.
① Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.
Tribo-12v43n1_p073.pdf (273K)


Dariusz LEPIARCZYK ①, Wacław GAWĘDZKI ②, Jerzy TARNOWSKI ①

STANOWISKO DO BADAŃ ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH Z WYKORZYSTANIEM BILANSU CIEPLNEGO

LABORATORY STAND FOR TESTS OF SLIDE BEARINGS BASED ON HEAT BALANCE

Słowa kluczowe:

łożysko ślizgowe, model energetyczny, bilans cieplny, współczynnik tarcia

Key words:

slide bearings, energetic model, heat balance, friction coefficient
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono konstrukcję stanowiska laboratoryjnego do badań łożysk ślizgowych z wykorzystaniem bilansu cieplnego. Zamieszczono opis zabudowanych na stanowisku torów pomiarowych momentu tarcia oraz pomiaru temperatury. Stanowisko umożliwia realizację badań dowolnie wybranych skojarzeń materiałowych współpracujących ślizgowo. Istnieje możliwość energetycznego wyznaczania wartości współczynników tarcia na kontakcie czopa i panewki.

Summary

In the paper design of the laboratory test stand for slide bearings tests based on heat balance is presented. The description of friction torque and temperature measurement systems installed on the stand are given. The stand enables realization of any chosen material combination in sliding cooperation. There is possibility of energetic determination of friction coefficient in the bush and pivot contact.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
② AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Metrologii, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
Tribo-12v43n1_p085.pdf (423K)


Monika MADEJ ①, Joanna KOWALCZYK ①, Dariusz OZIMINA ①

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POLIETYLENU UHMWPE STOSOWANEGO W UKŁADACH BIOTRIBOLOGICZNYCH

TRIBOLOGICAL WEAR OF POLYTHENE UHMWPE APPLIED IN BIOTRIBOLOGICAL SYSTEMS

Słowa kluczowe:

biotribologia, polietylen wielkocząsteczkowy UHMWPE, tarcie, zużycie tribologiczne

Key words:

biotribology, ultra-high molecular weight polythene UHMWPE, friction, tribological wear
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych materiałów stosowanych na elementy endoprotez stawów: stopu CoCrMo oraz polietylenu ultra wielkocząsteczkowego UHMWPE. Topografię i analizę powierzchni oceniano z użyciem mikroskopu skaningowego SEM oraz profilometru. Charakterystyki tribologiczne uzyskano na aparacie T-17, pracującym w skojarzeniu: trzpień z polietylenu UHMWPE – płytka ze stopu CoCrMo w warunkach tarcia ze smarowaniem roztworem Ringera. Rezultaty badań i ich analizy pokazały, że rodzaj testowanego materiału ma znaczący wpływ na zużywanie tribologiczne elementów węzła tarcia.

Summary

The paper presents the results of the tribological tests for materials used in elements of hip and knee endoprostheses. The tests were conducted for a CoCrMo alloy and an ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE). The topography and the texture analysis were determined by applying scanning electron microscopy and profilometer. The tribological characteristics were obtained with a T-17 tester operating in the pin-on-plate configuration under lubricated friction conditions. The friction pair consisted of a cobalt-based alloy plate and an ultra-high molecular weight polyethylene pin. The model lubricant used in the tests was Ringer’s solution. The results indicated that the wear resistance of the endoprosthesis elements was mainly dependent on the material used for the working surfaces in the friction joint.
① Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Zakład Tribologii i Materiałów Eksploatacyjnych, Al. 1000-Lecia PP 7, 25-314 Kielce, e-mail: .
Tribo-12v43n1_p093.pdf (2.8M)


Zenon A. OPIEKUN ①, Antoni W. ORŁOWICZ ①

HYDROŚCIERNE ZUŻYCIE ŁOPATEK WIRNIKÓW POMP POGŁĘBIAREK SSĄCYCH

THE ROTOR BLADES HYDROABRASION CONSUMPTION OF SAND PUMP DREDGES

Słowa kluczowe:

wysokochromowe żeliwo eutektyczne, hydrościerne zużycie, struktura geometryczna powierzchni (SGP), mikrostruktura, mikrotwardość

Key words:

eutectic high-chromium cast iron, hydroabrasion consumption, geometrical product specification (GPS), microstructure, microhardness
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono efekty hydrościernego zużywania się żeliwnych łopatek wirnika pompy ssawnej. Wirnik pompy odlany był z wysokochromowego żeliwa eutektycznego (2,4% C; 33,9% Cr; 1,7% Ni; 1,24% Si; 1,21% Cu i 0,43% Mn). W wyniku oddziaływania strugi wodnej z zawartością około 20% cząstek minerału kwarcowego nastąpiło zużycie ścierne łopatek wirnika pompy ssawnej. Zużycie ścierne przebiegało dwuetapowo, przez skrawanie miększego od ziaren kwarcu ferrytu stopowego i zmęczeniowe pękanie oraz wykruszanie się twardszych od kwarcu węglików typu M7C3.

Summary

This article presents the effect made of cast iron rotor blades hydroabrasion consumptions in sand pump dredges. The rotor made of eutectic high-chromium cast iron (2.4% C; 33.9% Cr; 1.7% Ni; 1.24% Si; 1.21% Cu; 0.43% Mn). Stream and water with about 20% quartz sand produce abrasive wear of rotor blades across the surface of the blades. The abrasive wear produces shavings of alloying ferrite and fatigue cracking and crumble out M7C3 type carbides.
① Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, Katedra Odlewnictwa i Spawalnictwa, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów, e-mail: .
Tribo-12v43n1_p109.pdf (4.9M)


Jan PIWNIK ①, Maciej LESZCZYŃSKI ①

ANALIZA NUMERYCZNA WPŁYWU TARCIA NA STAN NAPRĘŻENIA W PROCESIE WYCISKANIA MATERIAŁU PERFOROWANEGO

NUMERICAL ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE FRICTION COEFFICIENT ON STRESS DURING THE EXTRUSION PROCESS OF PERFORATED MATERIAL

Słowa kluczowe:

modelowanie numeryczne, tarcie, wyciskanie, materiały perforowane, naprężenia

Key words:

numerical modeling, friction, extrusion, perforated materials, stress
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

Zaprezentowano analizę numeryczną naprężeń, sił i temperatury powstających w procesie osiowo-symetrycznego wyciskania na zimno perforowanych próbek ze stopu aluminium z użyciem programu Deform 3D. Do analizy przyjęto model sztywno-plastyczny ze wzmocnieniem. Przeanalizowano wpływ współczynnika tarcia na naprężenia efektywne oraz kontaktowe w próbkach perforowanych z otworami różnej wielkości w osi symetrii próbki. Dokonano analizy porównawczej sił wyciskania działających na stempel przy różnych współczynnikach tarcia. Porównano temperatury uzyskane przy wyciskaniu próbek perforowanych bez tarcia, jak również w obecności tarcia. W celu dokładnej analizy zagadnienia zestawiono wyniki wyciskania próbek perforowanych z wynikami uzyskanymi w próbkach bez otworów.

Sumary

Numerical analysis of stress, forces, and temperature during axisymmetrical cold extrusion of an aluminium alloy specimen was presented using Deform 3D. The rigid-plastic model was applied. The influence of a friction coefficient on effective and contact stresses in perforated specimens with various holes located on the symmetry axis were analysed. Forces of the extrusion acting on the extrusion ram were analysed considering the influence of various friction coefficient values. Temperatures during extrusion processes with and without friction were compared. For exact analysis of the problem results of the extrusion, perforated specimens were compared with the results of the extrusion of non-perforated specimens.
① Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, Zakład Inżynierii Produkcji, ul. Wiejska 45C, 5-351 Białystok.
Tribo-12v43n1_p119.pdf (1001K)


Yuriy SHALAPKO ①, Norbert RADEK ②

ANALYSIS OF PHENOMENA IN REAL CONTACT SPOTS DUE TO DYNAMIC FORCING UNDER TANGENTIAL MICROMOTION

ANALIZA ZJAWISK W PUNKTACH STYKU RZECZYWISTEGO WYNIKAJĄCYCH Z DYNAMIKI MIKRORUCHU STYCZNEGO

Key words:

fretting-process, contact damage, partial slip, stick-slip, Hertzian contact

Słowa kluczowe

fretting-proces, uszkodzenie kontaktu, poślizg częściowy, stick-slip, kontakt Hertza
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Summary

Currently, there are two basic concepts concerning surface damage processes: one connected with surface activation, which involves an increase in free energy in a tribological system, and the other connected with surface passivation, when free energy decreases. In oscillating tribocontacts, we observe intensive formation of secondary structures of type I (Fe2O3, Fe3O4) and type II (FeO). Experimental and theoretical studies were conducted to determine the contact between a sphere and a plane, which is the most suitable system for simulating small-amplitude fretting (~ 0–3 microns). In a single point contact, we can observe all types of local surface damage in the radial direction depending on the relative slip amplitude (practically, from ~ 0), from absolutely elastic interaction in the central contact zone to the slip amplitude at the margin of the contact area in micrometers. It is very important to implement numerical and continuous integration of the stick-slip zones and calculate the contact stress and strain of the surface layer. Analyzing the influence of thermal fluctuation on the strength of materials, we can determine the parameters of activation of the surface damage at small-amplitude fretting.

Streszczenie

Obecnie istnieją dwa podstawowe pojęcia dotyczące procesów uszkodzenia powierzchni: jedno związane z aktywacją powierzchni, które łączy się ze wzrostem energii swobodnej w układzie tribologicznym, a drugie związane z pasywacją powierzchni, gdy energia swobodna spada. W tribokontaktach oscylacyjnych obserwuje się intensywne powstawanie struktur wtórnych typu I (Fe2O3, Fe3O4) i typu II (FeO). Przeprowadzono badania eksperymentalne i teoretyczne, które miały na celu określenie kontaktu między kulą a powierzchnią płaską. Układ ten jest najbardziej odpowiedni do prowadzenia badań symulacyjnych frettingu o małej amplitudzie (0...3 mikrony). W styku punktowym obserwujemy wszystkie rodzaje miejscowych uszkodzeń powierzchni w kierunku radialnym zależne od względnej amplitudy poślizgu (praktycznie od 0), np. całkowicie sprężyste oddziaływania w centralnej strefie styku czy amplituda poślizgu na brzegu powierzchni kontaktu w mikrometrach. Należy zastosować całkowanie numeryczne i ciągłe w strefach stick-slip i obliczyć naprężenie i odkształcenie warstwy wierzchniej w miejscu styku. Analizując wpływ fluktuacji cieplnych na wytrzymałość materiałów, możemy określić parametry aktywacji zniszczenia powierzchni przy frettingu o małej amplitudzie.
① Khmielnytskyi National University, Instytutska 11, 29016, Ukraine, e-mail: .
② Kielce University of Technology, Al. 1000-Lecia P.P. 7, 25-314 Kielce, Poland, e-mail: .
Tribo-12v43n1_p133.pdf (2.2M)


Wojciech STACHURSKI ①, Jacek SAWICKI ②, Łukasz KACZMAREK ②

WPŁYW CZYNNIKA CHŁODZĄCO-SMARUJĄCEGO NA STAN WARSTWY WIERZCHNIEJ ZĘBÓW KÓŁ FREZOWANYCH OBWIEDNIOWO

THE INFLUENCE OF CUTTING FLUID APPLICATION ON SURFACE LAYER CONDITION OF GEARS GENERATED BY HOBBING

Słowa kluczowe:

frezowanie obwiedniowe, warstwa wierzchnia, ciecz obróbkowa, chropowatość powierzchni, minimalne smarowanie (MQL)

Key words:

hobbing, surface layer, cutting fluid, surface roughness, minimum quantity lubrication MQL
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących określenia wpływu różnych strategii podawania cieczy obróbkowej na stan warstwy wierzchniej powierzchni roboczych kół zębatych frezowanych obwiedniowo. Frezowanie przeprowadzono z wykorzystaniem podawania cieczy obróbkowej w trybie obfitym, z minimalnym wydatkiem (MQL) oraz z użyciem schłodzonego sprężonego powietrza. Koła zębate, wykonane ze stali 42CrMo4 w stanie ulepszonym, frezowano na gotowo. Jako narzędzi użyto frezów ze stali szybkotnącej HS6-5-2 bez pokryć przeciwzużyciowych. Wykonano pomiary chropowatości powierzchni na roboczych powierzchniach zębów po stronie wchodzącej i wychodzącej z zazębienia obróbczo-tocznego. Wykonano również badania metalograficzne makroskopowe oraz rozkłady twardości w warstwie powierzchniowej. Przeprowadzone badania wykazały, że istnieje możliwość zastąpienia tradycyjnie stosowanej cieczy obróbkowej (oleju) podawanej w trybie obfitym na rzecz przyjaznych dla środowiska i operatorów obrabiarek alternatywnych sposobów chłodzenia i smarowania.

Summary

In this paper, experimental results concerning influence of different strategies of cutting fluid application on surface layer condition of the gear’s tooth flank generated by hobbing are described. Experimental tests were carried out for wet machining (WM), minimal quantity lubrication (MQL) and cooled compressed air methods (SSP). 42CrMo4 steel gears after hardening and tempering, were manufactured by finishing hobbing. HS6-5-2 hobs was used without coatings. Surface roughness parameters were measured on the both sides of gear’s tooth flank. Additionally, metallography, macro- and microscopy analysis together with hardness profiles
were made.
The findings in the present investigation show that it is possible to replace conventional cutting fluid (oil) in wet machining without deterioration of surface layer conditions with applying environmentally and human friendly alternatives of cooling and lubricating methods.
① Politechnika Łódzka, Instytut Obrabiarek i Technologii Budowy Maszyn, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, tel. (42) 631-24-13, e-mail: .
② Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, e-mail: , .
Tribo-12v43n1_p147.pdf (748K)


Krzysztof WIERZCHOLSKI ①, Andrzej MISZCZAK ②, Andrei KHUDOLEY③

THE INTELLIGENT OPERATION OF NANO-GROOVED MICROBEARING SURFACES IN COMPUTER HDDS

NANOROWKI NA POWIERZCHNI MIKROŁOŻYSKA KOMPUTEROWEGO HDD JAKO WKŁAD DO INTELIGENTNEJ EKSPLOATACJI

Key words:

HDD-microbearing, nano-profiles of work surfaces, intelligent operation

Słowa kluczowe:

HDD mikrołożyska, nanoprofile powierzchni roboczych, inteligentna eksploatacja
TRIBOLOGIA V43, nr 1, 2012, (240)

Summary

The nano- and micro-grooves on two cooperating micro-bearing surfaces depend strongly on the intelligent operation of computer HDDs. Therefore, the main topic of this paper is concerned with the influence of micro- and nanostructures in cooperating surfaces on intelligent micro bearing behaviour. The measurements are performed for a new, unused cooperating journals and sleeve surfaces of micro bearings in a new Hard Disc Driver 2.5, Samsung, HM 160 HI, 5400 rpm, utilising a atomic force microscope and scanning electron microscope and micro-x-ray analysis. The structure and geometry of nano-grooves and the composition of the roots in the material of the journal and sleeve alloy enables one to indicate the proper micro-bearing operation process and hydrodynamic lubrication model. These surfaces are radically different in comparison to cooperating surfaces occurring in micro bearings inside the computer ventilator. The presented measurements indicate that, in the micro-bearing gap, the changes of lubricant viscosity in the gap height direction have important implications on the HDD operation. In classical bearings such influences never occur.

Streszczenie

Rezultaty badań naukowych dysków komputerowych przeprowadzone w ostatnich trzech latach w USA, Chinach i Japonii wykazały, że inteligentne właściwości eksploatacyjne HDD uzyskuje się dzięki mikro- i nanorowkom znajdującym się na powierzchniach mikrołożysk ślizgowych.
Autorzy zauważyli, że w nieużywanych komputerowych HDD produkowanych na Tajwanie i Chinach kontynentalnych a także w Japonii występują różne geometrie nanorowków na powierzchniach mikrołożyska. Powierzchnie te zasadniczo różnią się od powierzchni mikrołożysk występujących w wentylatorkach komputera L. 8. Dlatego też są rozpatrywane w oddzielnym artykule. Specyficzna geometria rowków umożliwia niespotykaną w klasycznych łożyskach zmianę lepkości czynnika smarującego po grubości warstwy. Ten fakt powoduje wytworzenie dodatkowych sił nośnych, które przy świadomym ukształtowaniu geometrii nanorowków są celowo wykorzystywane w trakcie procesu eksploatacji twardych dysków komputerowych. W niniejszej pracy została przedstawiona analiza pomiarów dwóch nowych niezużytych współpracujących powierzchni mikrołożyska o obrotach 5400 rpm występujących w dysku twardym komputera HDD 2,5`` Samsung HM 160 HI wyprodukowanym w Chinach. Celem pracy jest interpretacja opracowanych pomiarów zawierających wymiary i geometrię oraz profile przekrojów poprzecznych nanorowków dla powierzchni roboczych czopa i panewki. Uzyskane wyniki pomiarów pozwalają ocenić i porównać zmiany geometrii nanorowków i ich profili przekroju poprzecznego w trakcie eksploatacji. Badania takie mogą być również pożyteczne dla konstruktorów w trakcie projektowania i budowy mikrołożysk HD.
① Koszalin University of Technology, Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique, PL 75-453 Koszalin, ul. Śniadeckich 2, Poland; e-mail: .
② Maritime University Gdynia, Morska Street 81-87, 81-225 Gdynia, Poland; e-mail: .
③ Luikov Heat and Mass Transfer Institute of National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, e-mail: .
Tribo-12v43n1_p157.pdf (2.9M)