Summary

T5W and T7W plastics are a composite with a PTFE matrix and a prepared carbon powder as a dispersive phase. Due to the low friction coefficient value, these plastics are often used as a guide ring in the pneumatic and hydraulic piston–cylinder systems and the shock absorbers. This work attempts to increase wear resistant of plastics through the application of radiation modification. The plastics were associated with oxide layers obtained on the EN AW-5251 aluminium alloy via an electrochemical method route. Tribological tests were conducted on the T-17 tester in technically dry conditions.

Streszczenie

T5W and T7W plastics are a composite with a PTFE matrix and a prepared carbon powder as a dispersive phase. Due to the low friction coefficient value, these plastics are often used as a guide ring in the pneumatic and hydraulic piston–cylinder systems and the shock absorbers. This work attempts to increase wear resistant of plastics through the application of radiation modification. The plastics were associated with oxide layers obtained on the EN AW-5251 aluminium alloy via an electrochemical method route. Tribological tests were conducted on the T-17 tester in technically dry conditions. Tworzywa T5W i T7W to kompozyty wytworzone na osnowie PTFE z fazą dyspersyjną w postaci proszku węgla preparowanego, używane do produkcji pierścieni prowadzących stosowanych w siłownikach pneumatycznych. Autor pracy podjął próbę zwiększenia odporności na zużycie tworzyw T5W, T7W stosowanych w układach tłok–cylinder, poprzez zastosowanie modyfikacji radiacyjnej. W pracy próbki z tworzywa zostały poddane kilkukrotnemu napromieniowaniu strumieniem elektronów, w dawce po 26 kGy. Tworzywa skojarzono z warstwami tlenkowymi stosowanymi na pokrycia wewnętrznych gładzi cylindrów niesmarowanych siłowników pneumatycznych. Warstwy tlenkowe wytworzono na podłożu stopu aluminium EN AW-5251 w procesie elektrochemicznego utleniania metodą stałoprądową. Badania tribologiczne przeprowadzono na testerze T-17. Tester przeznaczony jest do badań materiałów współpracujących ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym. Testy tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego, na drodze tarcia 50 km, ze wstępnym etapem 15 km docierania, stosując obciążenie 1 MPa oraz średnią prędkość ślizgania 0,2 m/s. Na podstawie danych otrzymanych w wyniku przeprowadzonego testu tribologicznego określono wpływ zastosowanej modyfikacji na intensywność zużywania badanych tworzyw oraz wartość współczynnika tarcia pary ślizgowej. Z analizy badań wynika, że przeprowadzenie modyfikacji radiacyjnej w dawce do 52 kGy dla tworzywa T5W oraz do 78 kGy dla tworzywa T7W wywołuje korzystne dla zastosowań tribologicznych zmiany w strukturze tych tworzyw. Nagłe obniżenie odporności zużyciowej tworzyw w wyniku zastosowania większych dawek promieniowania może być efektem degradacji struktury tworzywa.
① University of Silesia in Katowice, Faculty of Computer and Material Science; Sniezna Street 2, 41-200 Sosnowiec, Poland, e-mail:
Tribo-13v44n4_p009-016.pdf (392610 B)

Summary

The elementary friction phenomena occurs on one momentary surface of actual contact, that is, on the protrusions of irregularities. During operation, a new surface roughness state forms. For measuring the parameters characterizing the geometrical structure of the surface before and after the friction process, a 3D profilometer was used. The obtained full characteristics of the surface geometrical structure (SGS) in the 3D system and the program capabilities enable a more in-depth inference, as compared to 2D analysis, on the mating of tribological pair elements in a micro scale. The paper presents the possibilities of using 3D roughness measurements for the assessment of phenomena accompanying the friction and wear processes.

Streszczenie

Elementarne zjawiska tarcia występują na jednej chwilowej powierzchni rzeczywistego kontaktu, to jest na występach nieprawidłowości. W trakcie eksploatacji formuje się nowy stan chropowatości powierzchni. Do pomiaru parametrów charakteryzujących strukturę geometryczną powierzchni przed i po procesie tarcia użyto profilometru 3D. Uzyskano pełną charakterystykę struktury geometrycznej powierzchni (SGP) w układzie 3D i możliwości programu umożliwiające bardziej szczegółowe wnioskowanie o współpracy elementów pary tribologicznej w skali mikro. W artykule przedstawione zostały możliwości wykorzystania pomiarów 3D chropowatości do oceny zjawisk towarzyszących procesom tarcia i zużywania.
① Czestochowa University of Technology, Institute of Machine Technology and Production Automation, Armii Krajowej 21,42-201 Czestochowa, Poland.
② Taylor Hobson Poland, Zwolenska 46H, 04-761 Warszawa, Poland.
Tribo-13v44n4_p017-032.pdf (703138 B)

Streszczenie

W pracy dokonano analizy przyczyny zacierania elementów pompy wtryskowej zasilanej mieszaniną oleju napędowego i EETB. W wyniku przeprowadzonych analiz podejrzewano, że przyczyna zatarcia tkwi w obniżeniu jakości paliwa.
Badania właściwości smarnych paliwa przeprowadzono w wykorzystaniem aparatu czterokulowego. W wyniku badań stwierdzono, że dodatek eteru etylotert-butylowego, w ilości 10% lub większej, zdecydowanie obniża właściwości smarne oleju napędowego (nawet o kilkadziesiąt procent), co było przyczyną zacierania elementów pompy wysokiego ciśnienia i rozdzielacza paliwa.

Summary

The paper is directed at the determination of the cause of scuffing in an injection pump fuelled with the mixture of diesel fuel and ethyl tert-butyl ether (ETBE). Based on performed theoretical studies, it was suspected that the cause of scuffing was the decrease in lubricating properties of fuel. To check it, tribological tests were performed using a four-ball apparatus. Based on the performed tests it was stated that the addition of 10% of ethyl tert-butyl ether significantly decreases lubricating properties of the fuel (by several percent). It was the main reason for premature scuffing of theinjection pump parts.
① Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom, e-mail:
② Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, e-mail:
Tribo-13v44n4_p033-044.pdf (359510 B)

Summary

This paper presents a new method for the estimation and, consequently, a new method of liquid viscosity measurements for non-Newtonian liquids retained in ultra thin layer. Essentially the test stand consists of a Piezoelectric Tuning Fork (PTF) and an Atomic Force Microscope (AFM). This method is to be based on the measurements of the amplitude values of PTF vibrations inside the liquid region using AFM and other devices described in this paper. Vibration implies a share rate in liquid and this implies changes of the apparent viscosity of non-Newtonian liquids. During measurements, the ultra thin layer of liquid is laying on the solid substratum. This solid substratum imitates the superficial layer on cooperating bearing surfaces. Experimental measurements prove that the physical properties of superficial layers have a significant influence on the liquid viscosity in ultra thin liquid layers.
Viscosity changes within ultra thin layer in relation to height.

Streszczenie

Niniejsza praca przedstawia nową metodę oszacowania wartości, a w konsekwencji pomiaru wartości lepkości nie newtonowskiej cieczy w ultracienkich warstwach. Stanowisko badawcze składa się zasadniczo z dwóch części: piezoelektrycznego kamertona widelcowego (PTF) oraz mikroskopu sił atomowych (AFM). Polega ona na zastosowaniu pomierzonych wartości amplitudy mikrodrgań PTF z mikroskopem sił atomowych oraz na wykorzystaniu odpowiedniego oprzyrządowania. Drgania wywołują wzrost prędkości ścinania, a te zmieniają lepkość cieczy. W trakcie pomiarów warstwa badanej cieczy zalega na podkładce materiałowej ciała stałego imitującej warstwę wierzchnią współpracujących powierzchni w węzłach tarcia ślizgowego. Materiał podkładki można zmieniać w trakcie badań.
Tak pomyślana metoda badań może mieć duże zastosowanie w praktyce projektowania mikrołożysk, ponieważ badania eksperymentalne wykazały, że w ultracienkich warstwach cieczy smarującej własności materiałowe warstwy wierzchniej, a zatem podkładki mają wpływ na kształtowanie się wartości lepkości cieczy smarującej. Lepkość cieczy smarującej w ultracienkich warstewkach zmienia się wraz z grubością warstwy.
Prezentowana metoda pomiaru lepkości cieczy ma szczególne znaczenie w przypadku cienkich warstewek cieczy o właściwościach nie newtonowskich, czyli takich, gdzie zmiany prędkości deformacji w trakcie przepływu smarującego mają wpływ na wartość lepkości. Kamerton wykonuje mikrodrgania, których amplitudy mierzy się z użyciem AFM. Drgania powodują zmiany prędkości deformacji cząsteczek cieczy w trakcie przepływu. W konsekwencji uzyskuje się zmiany wartości lepkości, które zostają uchwycone w trakcie opisanej w pracy procedury pomiarowej. Procedura pomiaru została w niniejszej pracy szczegółowo opisana. Według informacji autorów badania takie mogą mieć duże zastosowania w projektowaniu mikrołożysk HDD.
① A.V. Lykov: Institute of Heat and Mass Transfer of the NASB, Minsk, Republic of Belarus,
② Krzysztof Wierzcholski: Technical University of Koszalin, Koszalin, Poland, ul. Racławicka 15/17, 75-260 Koszalin, e-mail: .
③ Andrzej Miszczak: Gdynia Maritime University, Gdynia, Poland, ul. Morska 81/87, 81-225 Gdynia, e-mail: .
Tribo-13v44n4_p045-054.pdf (225235 B)

Summary

Magnesium alloys used in the automotive industry because of low density and the good strength sometimes mate with steel elements. The aim of the research has been to investigate friction resistance in contact steel-on-AM60 (Mg6Al0.15Mn) alloy and to find a way to decrease such resistance. Difficult mating conditions of such elements can be improved by surface treatment, i.e. plasma or laser modification. Values of the friction coefficient have been decreased with an almost linear mean stress increase. Using a tribotester for spinning friction, presented in the article, values of friction coefficient in contact LH15-on-AM60 (Mg6Al0.15Mn) alloy have been 2.5 times higher than respective values obtained in the LH15-on-C45 contact zone and can be twice as high when compared to values obtained in the case of pin-on-disc tester. This can be because of a higher value of mean surface pressure and mean sliding speed in the case of a tester for spinning friction.

Streszczenie

Stopy aluminium wykorzystywane w przemyśle samochodowym z powodu ich małej gęstości i dobrej wytrzymałości czasem współpracują z elementami stalowymi. Celem badań było zmierzenie oporów ruchu w styku stali po stopie magnezu AM60 (Mg6Al0.15Mn) oraz znalezienie sposobu na zmniejszenie tych oporów. Trudne warunki współpracy takich elementów mogą być poprawione poprzez cieplną obróbkę powierzchniową, na przykład powierzchniowe przetapianie plazmowe lub laserowe. Wartości współczynnika tarcia zmniejszają się niemal liniowo wraz ze wzrostem średniego nacisku powierzchniowego w styku. Uzyskane na pokazanym w artykule tribotesterze do tarcia wiertnego wartości współczynnika tarcia w styku stal ŁH15 po stopie AM60 (Mg6Al0.15Mn) mogą być 2.5 razy większe w porównaniu z odpowiednimi wartościami w styku stali ŁH15-C45 i mogą być dwa razy większe od wartości uzyskanych na tribotesterze trzpień po tarczy. To może być spowodowane większymi wartościami średniego nacisku powierzchniowego w strefie styku i średniej prędkości poślizgu w przypadku testera do tarcia wiertnego.
① Politechnika Łódzka, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. 426312250, e-mail: , e-mail: piotr.jóźwiak@wp.pl.
Tribo-13v44n4_p055-066.pdf (173966 B)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu oleju bazowego SN-150, preparatów eksploatacyjnych do olejów smarowych na bazie metali miękkich (R-2000) oraz o działaniu chemicznym (MotorLIFE) na proces nagniatania żeliwa EN-GJSFP-500-7 oraz na właściwości tribologiczne węzła tarcia przeciwpróbka brąz CuSi3Zn3Mn/próbka nagniatana żeliwo EN-GJSFP-500-7 smarowanego w procesie tarcia olejem bazowym SN-150. Dla celów porównawczych wykonano nagniatanie na sucho. Badania właściwości tribologicznych wykonano za pomocą testera T-05 typu klocek-rolka. Analiza wyników badań potwierdziła pozytywny wpływ preparatu eksploatacyjnego MotorLIFE na właściwości tribologiczne oraz na poprawę parametru chropowatości powierzchni wg Ra dla próbek nagniatanych na sucho i nagniatanych w obecności oleju bazowego SN-150 oraz preparatu eksploatacyjnego R-2000.

Summary

In the paper, the results of research on the base machine oil SN-150 and the exploitative preparations R-2000 (preparation on the basis of soft metals) and Motor LIFE (preparation using chemical actions) influence on the tribological properties and stereometric state of cast iron EN-GJSFP-500-7 after a burnishing process. For comparative purposes, dry burnishing was also performed. These investigations were executed on tester T-05 (a roll – the block type tester). The main aim was to establish how the exploitative preparations R-2000 and MotorLIFE influence the surface layer state after the burnishing process. The waste investigations of the burnished surface were realized. Conducted investigations, the obtained results, and their analysis confirm the positive influence of the exploitative preparation MotorLIFE on tribological properties as well as the roughness parameters improvement in relation to the samples of dry burnishing, base machine oil SN-150, and exploitative preparation R-2000.
① Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, ul. Licealna 9, 65-417 Zielona Góra, tel. (068) 3282336, e-mail:
Tribo-13v44n4_p067-084.pdf (662206 B)

Streszczenie

Zbadano skład chemiczny warstw granicznych powstających na powierzchni stali smarowanej podczas tarcia (w układzie kula-tarcza) olejem syntetycznym (PAO-4), zawierającym ekologiczny dodatek przeciwzużyciowy pochodzenia roślinnego. Do tego celu zastosowano rentgenowską spektroskopię fotoelektronową (XPS). Na roboczej powierzchni tarcia rejestrowano widma fotoelektronów, głównie żelaza, węgla i tlenu. Mikrostrukturę warstw wierzchnich badano po uprzednim trawieniu jonowym wybranych obszarów roboczej powierzchni tarcia. Stwierdzono, że w wyniku zachodzących przemian powstają produkty organiczne. Skład chemiczny odkładanych warstw zmieniał się wraz z głębokością wytrawiania. W kolejnych warstwach odkrywanych podczas bombardowania roboczej powierzchni tarcia atomami Ar+ wraz ze spadkiem zawartości węgla następował wzrost zawartości żelaza.

Summary

This paper presents an investigation of the chemical structure of boundary layers forming on steel surface during friction (ball-on-disc system) lubricated with synthetic oil (PAO-4), containing an ecological (vegetable-originated) antiwear additive. Sliding surfaces have been examined by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) – Fe2p, C 1s and O1s profiles were recorded. Investigated surfaces were subjected to an ion sputtering (Ar+). The research concludes that some organic compounds are layered in the sidling contact area. The chemical composition of the layers varied along with the sputter depth. In consecutive uncovered layers, iron content increased and the carbon content decreased simultaneously.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-13v44n4_p085-094.pdf (109105 B)

Streszczenie

Jednym ze sposobów poprawiających właściwości konstrukcyjne różnych gatunków stali jest azotowanie. Azotowanie jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu azotem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Proces ten polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego azotu, który wiąże się z żelazem oraz dodatkami stopowymi, zwłaszcza aluminium, tworząc powierzchniową warstwę azotków. W przeciwieństwie do nawęglania przy azotowaniu strefa powierzchniowa utwardza się bez dodatkowej obróbki cieplnej. Azotowaniu poddaje się stale uprzednio ulepszone cieplnie.
W tribologii w celu poprawy odporności na ścieranie badanych stali można wykorzystać proces azotowania, który zwiększa odporność na zużycie i podnosi własności mechaniczne.
W pracy wykorzystano statystyczne metody planowania eksperymentów, na podstawie których opracowano układ eksperymentów – plan czynnikowy kompletny 2(3-0) umożliwiający identyfikację wpływu trzech parametrów obróbki cieplnej na kształtowanie się własności mechanicznych badanych stali. Na podstawie wyników zaplanowanych i przeprowadzonych eksperymentów polegających na azotowaniu badanych stali zgodnie z zaplanowanym zestawem wartości parametrów obróbki cieplnej opracowano modele regresyjne odwzorowujące wpływ wartości parametrów obróbki cieplnej na własności mechanicznych wybranych gatunków stali.
Opracowane modele regresyjne wykorzystano do doboru takich parametrów obróbki cieplnej, których synergizm jest największy. Za pomocą zaplanowanych doświadczeń można pokazać, jak wpływa temperatura hartowania, odpuszczania oraz azotowania na kształtowanie się własności mechanicznych wybranych gatunków stali.

Summary

Nitriding is one of the ways to improve the construction characteristics of different types of steel. Nitriding is a heat input for the diffuse nitrogen saturation of the surface layer of the steel element. This process consists of the introduction to a film passing through the steel object, which is associated with iron overload and especially aluminium, creating a surface layer of borides. In contrast to surface area nitriding cured without additional heat treatment, nitriding is constantly tempered.
This work uses statistical methods to design experiments. The plan is to complete a fractional factorial design 2 (3-0) to identify the impact of three parameters of the heat treatment on the evolution of the mechanical properties of steel. On the basis of the results of planned and carried out experiments involving the nitriding of steel in accordance with the scheduled set of parameter values of the heat treatment, Regression models were developed that capture the impact of the parameter values of the heat treatment on the mechanical properties of selected steel grades.
① Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy Maszyn, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-13v44n4_p095-104.pdf (158776 B)

Streszczenie

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania dodatków CHO, otrzymanych z surowców porafinacyjnych oleju rzepakowego, jako skutecznych modyfikatorów właściwości przeciwzużyciowych kompozycji olejowych.
Przeprowadzone badania wykazały dominujący wpływ budowy chemicznej oleju, w którym są rozpuszczane dodatki, a w mniejszym stopniu metody ich otrzymywania na efektywność przeciwzużyciową kompozycji.
Stwierdzono wyższą skuteczność przeciwzużyciową dodatków CHO w oleju poli(α)olefinowym (PAO4) niż w oleju poliestrowym (Priolube).

Summary

The aim of this study was to investigate the possibility of application of CHO-type substances, derived from rapeseed oil refining, as effective antiwear modifiers in lubricants.
The study showed a dominant influence of the chemical structure of base oil on the antiwear efficiency of lubricant and insignificant influence of method for the modifiers’ preparation. It was found that the CHO-type additives are more effective in poly-α-olefins (PAO4) than ester oils (Priolube).
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-13v44n4_p105-114.pdf (99869 B)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tulei silnika tłokowego w aspekcie odporności na zacieranie. Jako parametry porównawcze dla początkowego procesu tarcia tłoka i cylindra oraz powierzchni zatartej przyjęto mikrotwardość i moduł Younga. Scharakteryzowano metodę badawczą oraz obiekt badań.
Przedstawiono charakterystykę przebiegów czasowych zadawanego obciążenia próbki cylindra oraz wartości zagłębienia. Sporządzono wykres zarejestrowanej krzywej wgłębnikowania dla gładkiej i zatartej powierzchni cylindra przy nominalnej sile obciążającej 50 mN. Z przeprowadzonych badań sformułowano wnioski końcowe.

Summary

The paper presents test results of engine cylinder in a term of scuffing resistance. The microhardness and Young’s modulus were used to analysis of mechanical properties of new and seized surface of cylinders.
The method and a object of tests were also characterized. The typical indentation curves as time dependent load and penetration depth changes were given. To analyze changes of microhardness vs penetration depth tests were carried out at wide load range 50-1000mN. Indentation results allow to formulate conclusions and determined seizure effect on mechanical properties of surface layers of tested steel, engine cylinders.
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 i Elektroniki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
Tribo-13v44n4_p115-124.pdf (137583 B)

Streszczenie

Obserwuje się coraz większy udział stosowania olejów częściowo i całkowicie syntetycznych w procesie smarowania węzłów tarcia ślizgowego. Oleje te charakteryzują się nienewtonowskimi właściwościami. Nienewtonowskimi olejami nazywa się takie ciecze, w których oprócz klasycznych zależności lepkości oleju od ciśnienia i temperatury występuje dodatkowo zależność lepkości od prędkości deformacji. Większość czynników smarujących ulepszanych chemicznie ma właściwości nienewtonowskie. Podobnie ciecze zanieczyszczone, np. substancjami organicznymi, kurzem ulicznym, sadzą lub też produktami zużycia i spalania w silniku spalinowym wykazują właściwości nienewtonowskie. Wymienione zanieczyszczenia i dodatki mogą powodować wzrost lub spadek lepkości czynnika smarującego w stosunku do bazowej cieczy smarującej.
W niniejszej pracy przedstawiona została metoda analityczna wyznaczania zmiennych wartości funkcyjnych współczynników pseudolepkości na podstawie wyników eksperymentalnych dla olejów stosowanych w praktyce inżynierskiej.

Summary

Constitutive equations between stresses and deformations for oils with pseudo-viscosity properties are usually described by the Rivlin-Ericksen relations. In these relations two pseudo-viscosity coefficients occur. Up to now, in numerous scientific papers concerning the journal bearing lubrication with visco-elastic oils, the mentioned pseudo-viscosity coefficients have been treated as constant values. By virtue of performed measurements, it is evident that experimental curves describing visco-elastic oil dynamic viscosity versus shear rate had shapes that cannot be obtained for the constant pseudo-viscosity coefficients. In this case, only possible are the unknown dependences between oil dynamic viscosity and share rate.
This paper shows the algorithm derivation for variable pseudo-viscosity coefficients as a function of shear rate using pseudo-viscosity oils and taking into account the experimental data obtained from viscosity measurements.
① Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique, Technical University Koszalin, PL 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15-17, Poland; .
② Gdynia Maritime University, PL 81-225 Gdynia, ul. Morska 81-87, .
Tribo-13v44n4_p125-136.pdf (227641 B)