Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological Testing of Environmentally Friendly Lubricants

Kowalski Marcin, Bernat Szymon, Kowalczyk Joanna, Radoń-Kobus Krystyna, Grabowski Paweł, Madej Monika

Tribologia

|

2023

|

nr 1

51--63

PL

W artykule porównano właściwości oleju mineralnego z olejem na bazie glicerolu i olejem na bazie oleju rzepakowego. Uzyskane wyniki badań wskazały, że współczynnik tarcia dla oleju mineralnego wykazał zbliżoną charakterystykę dla obu obciążeń (25 N/ 50 N), również minimalne zmiany zaobserwowano dla oleju na bazie oleju rzepakowego. Natomiast największą różnicę uzyskano dla oleju na bazie glicerolu i wody, gdzie współczynnik tarcia wzrósł o ponad 23% dla obciążenia 50 N w porównaniu z obciążenie m 25 N. Przeprowadzone badania wskazują na bardzo dobrą charakterystykę olejów na bazie oleju rzepakowego oraz oleju na bazie glicerolu i wody wraz z dodatkami zmniejszającymi tarcie w zależności od przyłożonego obciążenia. Dla niż szych obciążeń bardzo dobre właściwości przeciwzużyciowe posiada olej na bazie glicerolu i wody, zaś dla wyższych olej na bazie oleju rzepakowego. Zatem w odpowiednich warunkach oleje przyjazne środowisku mają zbliżone lub lepsze właściwości smarne aniżeli toksyczne wysoko „zdodatkowane” oleje mineralne. Tym samym posiadają potencjał zastąpienia powszechnie stosowanego oleju mineralnego.

EN

This paper compares the properties of mineral oil with glycerol and water-based oil, and rapeseed-based oil. The obtained research results showed that the friction coefficient for mineral oil has similar characteristics for both loads (25 N/50 N). Minimal differences were also observed for the rapeseed-based oil. However, the most significant difference was obtained for oil based on glycerol and water, where the friction coefficient increased by more than 23% under the load of 50 N compared to 25 N. The tests showed very good characteristics of the oils based on rapeseed oil and the oil based on glycerol and water with additives reducing friction, depending on the applied load. For lower loads, the oil based on glycerol and water has very good anti-wear properties, whereas the oil based on rapeseed oil has very good anti-wear properties for higher loads. Thus, environmentally friendly oils have similar or better lubricating properties under appropriate conditions than toxic oils with high additive contents. Hence, they have the potential to replace the commonly used mineral oil.

2

The Influence of Graphite Addition on Tribological Properties of Polylactide (PLA)

Kujawa Maciej, Przekop Robert, Pawlak Wojciech, Widuch Adam, Hanszke Jakub

Tribologia

|

2023

|

nr 2

45--54

EN

Plastics are widely used due to their numerous advantages. Unfortunately, most of their types do not decompose quickly in the natural environment, causing environmental pollution. In order to counteract the problem of waste, there is a growing interest in plastics that degrade under the influence of the natural environment. The authors of this article are trying to use biodegradable plastic for sliding elements. Polylactide (PLA) is a biodegradable, environmentally friendly polymer; however, it has a high wear and friction coefficient when working with steel. It was decided to check whether the addition of 10% graphite (a commonly used, environmentally friendly modifier) would improve the tribological properties of PLA. Using a pin-on-disc station, the coefficient of friction, wear and temperature of the sample were determined depending on the speed of cooperation and pressure. The addition of graphite significantly reduced the linear wear of the composite in a wide range of parameters (sliding speed and pressure), slightly decreased the coefficient of friction and slightly increased the temperature of the composite.

PL

Tworzywa sztuczne ze względu na liczne zalety są bardzo chętnie stosowane. Niestety większość ich rodzajów nie ulega szybkiemu rozkładowi w środowisku naturalnym, powodując zanieczyszczenie otoczenia. W celu przeciwdziałania problemowi odpadów rośnie zainteresowanie tworzywami, które ulegają degradacji pod wpłwem oddziaływania środowiska naturalnego. Autorzy niniejszego artykułu prowadzą próby zastosowania biodegradowlnaego tworzywa sztucznego na elementy ślizgowe. Poliaktyd (PLA) jest biodegradowalnym polimerem przyjaznym środowisku, jednak podczas współpracy ze stalą ma duże zużycie i współczynnik tarcia. Postanowiono sprawdzić, czy dodatek 10% grafitu (powszechnie stosowany, nieszkodliwy dla środowiska modyfikator) poprawi właściwości tribologiczne PLA. Przy użyciu stanowiska typu pin-on-disc wyznaczono współczynnik tarcia, zużycie i temperaturę próbki w zależności od prędkości współpracy i nacisku. Dodatek grafitu znacząco zmniejszył zużycie liniowe kompozytu w szerokim zakresie parametrów (prędkości poślizgu i nacisku), a w niewielkim stopniu zmniejszył współczynnik tarcia oraz nieznacznie zwiększył temperaturę kompozytu.

3

Evaluation of the Effects of ZDDP and Graphene Additives in PAO 8 Oil on the Tribological Properties of Tialn Coating

Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Ozimina Dariusz

Tribologia

|

2023

|

nr 2

35--44

EN

This paper investigates the tribological effects of graphene and anti-wear zinc dialkyl dithiophosphates (ZDDP). Friction tests have been carried out on a tribological tester which operates as a ball and disc assembly in a frictional, sliding motion. Tests were carried out with a load of 10 N over a sliding distance of 1000 m. TiAlN coated HS6-5-2C steel discs, and 100Cr6 steel balls were used in the tests. Tests were conducted under lubrication conditions with poly(α)olefin oil PAO 8 with graphene and/or ZDDP. The chemical composition of the TiAlN coating was studied using a scanning electron microscope, and the wear marks on the discs and balls were observed. The geometric structure of the samples was analysed before and after the friction tests using a confocal microscope with interferometric mode. The results indicated that the addition of ZDDP and graphene to the poly(α)olefin oil had an effect on reducing the friction coefficient.

PL

W artykule określono wpływ grafenu i dodatku przeciwzużyciowego dialkiloditiofosforanu cynku ZDDP na właściwości tribologiczne. Badania tarciowe przeprowadzono na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu ślizgowym. Testy wykonano przy obciążeniu 10 N na drodze tarcia równej 1000 m. Do badań użyto tarcz ze stali HS6-5-2C z powłoką TiAlN oraz kul ze stali 100Cr6. Testy przeprowadzono w warunkach smarowania olejem poli(α)olefinowym PAO 8 z grafenem i/lub z ZDDP. Za pomocą mikroskopu skaningowego zbadano skład chemiczny powłoki TiAlN, a także obserwowano ślady wytarcia na tarczach i kulach. Przy użyciu mikroskopu konfokalnego z trybem interferometrycznym dokonano analizy struktury geometrycznej próbek przed oraz po testach tarciowych. Uzyskane wyniki badań wskazały, że dodatek ZDDP i grafenu do oleju poli(α)olefinowego wpłynął na zmniejszenie współczynnika tarcia.

4

Characterisation of Micromechanical and Tribological Properties of Titanium Grade 2 after Cyclic Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian

Tribologia

|

2023

|

nr 1

9--18

EN

This paper presents the characterisation of micromechanical and tribological properties of titanium Grade 2 before and after cyclic oxidation. The oxidation process was carried out at temperatures of 600°C, 650°C and 700°C in 4 and 12 cycles. Microscopic studies showed that oxide particle size increased with increasing oxidation temperature and the number of cycles. Titanium Grade 2 showed up to 3 times higher hardness after cyclic oxidation. The highest hardness (8.4 GPa) was obtained after 12 cycles of titanium oxidation at 650°C. Tribological tests were conducted in pairs with different materials (Al2O3, ZrO2, bearing steel 100Cr6). The presence of oxide layers obtained on the titanium surface resulted in a significant reduction in specific wear rate. Titanium Grade 2 showed the best resistance to sliding wear after cyclic oxidation at 600°C during sliding interaction with ZrO2 and 100Cr6 balls (unmeasurable wear under assumed test conditions). In the other test variants, the reduction in wear ranged from 37 to 96%.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości mikromechanicznych i tribologicznych tytanu Grade 2 przed i po utlenianiu cyklicznym. Proces utleniania realizowano w temperaturze 600°C, 650°C i 700°C w 4 i 12 cyklach. W badaniach mikroskopowych wykazano, że wielkość cząstek tlenków rosła wraz ze wzrostem temperatury utleniania oraz liczby cykli. Tytan Grade 2 po utlenianiu cyklicznym charakteryzował się na wet 3-krotnie wyższą twardością. Największą twardość (8.4 GPa) uzyskano po 12 cyklach utleniania tytanu w temperaturze 650°C. Testy tribologiczne realizowano w skojarzeniu z różnymi materiałami (Al2O3 , ZrO2 , stal łożyskowa 100Cr6). Obecność warstw tlenkowych otrzymanych na powierzchni tytanu spowodowała znaczną redukcję zużycia objętościowego. Najlepszą odpornością na zużycie ścierne tytan Grade 2 charakteryzował się po utlenianiu cyklicznym w temperaturze 600°C podczas współpracy ciernej z kulkami ZrO2 oraz 100Cr6 (zużycie niemierzalne w przyjętych warunkach badań). W pozostałych wariantach badań redukcja zużycia wynosiła od 37 do 96%.

5

Analysis of the Influence of Wear Crack of Chain Drive on Stress in Its Elements

Sokolski Piotr

Tribologia

|

2023

|

nr 2

65--72

EN

Pin joints of chain transmissions are areas of stress concentration, which can lead to the formation of cracks in the links. This process often contributes to a critical weakening of the cross-section in the lugs of these links, which results in its damage and may lead to the failure of the entire drive. The article analyses the influence of exemplary wear damages of chain transmission elements on the magnitude of stress concentration. The impact of the load, crack size, and its location on the level of stress increase was assessed. The location of cracks in the lugs of chain plates transmission links which lead to the most significant increase in stress level was identified.

PL

Połączenia sworzniowe przekładni łańcuchowych są miejscem koncentracji naprężeń, które mogą prowadzić do powstawania pęknięć w ogniwach. Proces ten często przyczynia się do krytycznego osłabienia przekroju w uchach tych ogniw, co skutkuje jego zniszczeniem i może prowadzić do niesprawności całego napędu. W artykule przeanalizowano wpływ przykładowych uszkodzeń zużyciowych elementów przekładni łańcuchowych na wielkość spiętrzenia naprężeń. Dokonano oceny wpływu wielkości obciążenia, wielkości pęknięcia oraz jego lokalizacji na poziom przyrostu naprężeń. Zidentyfikowano położenie pęknięć uch płytek gąsienicowych przekładni łańcuchowych, które prowadzą do największego spiętrzenia wytężenia.

6

An Evaluation of the Effect of Silica Dust on Brake Pad Wear

Szczyglak Piotr, Napiórkowski Jerzy, Sydorczyk Mateusz

Tribologia

|

2023

|

nr 2

73--84

EN

The wear of brake pads exposed to silica dust was measured. A novel test stand was developed to analyse brake pads' wear exposed to silica dust. Brake pad wear was determined by measuring pad lining geometry and mass changes. Geometric wear was analysed by determining changes in the thickness of the brake pad lining during friction tests. In order to determine changes in mass, the brake pads were weighed before and after the test. Brake pad wear was evaluated under dust-free conditions and under exposure to silica dust. The tests revealed significant differences in brake pad wear under dust-free conditions and under exposure to silica dust. Mass loss of brake pad lining at different silica concentrations in airborne dust was described.

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów zużycia okładzin hamulców tarczowych w zapyleniu pyłu kwarcowego. W celu przeprowadzenia badań zbudowano nowatorskie stanowisko do badania zużycia okładzin hamulców tarczowych w zapyleniu pyłu kwarcowego. Zużycie określono metodą geometryczną i wagową. Pomiary w przypadku wyznaczenia zużycia geometrycznego polegały na ocenie zmian grubości okładziny hamulcowej podczas prób tarcia. W przypadku metody wagowej dokonano pomiaru masy klocka hamulcowego przed badaniem oraz po wykonaniu badania. Badania zużycia klocków hamulcowych dokonano w warunkach środowiska bez zapylenia oraz w zapyleniu pyłem kwarcowym. Przeprowadzone wyniki badań wykazały istotne różnice w procesie zużywania klocków hamulcowych pomiędzy próbami wykonywanymi bez zapylenia, a tymi wykonywanymi w zapyleniu. Przedstawiono przebieg ubytku masowego w zależności od stopnia zapylenia powietrza kwarcem.

7

Effect of MHA on tribo-behaviour of Al-MHA-Si3N4 hybrid composites

Faris Mohammad, Suhaib Mohd, Ahmed Mumtaz

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

37--43

EN

In the contemporary research community, hybrid composites with improved performance are emerging as a trend, overcoming the drawbacks of conventional composites and satisfying needs in tribological applications. In this work, Al-MHA-Si3N4 hybrid composites reinforced with various weight percentages of mustard husk ash (MHA), 0, 2.5, 5, 7.5% and 10%, produced by powder metallurgy techniques at 300, 400, 500, 600 and 700 MPa compaction pressure were analysed. The microstructural characterization of the metal matrix hybrid composites, followed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectroscopy (EDS) investigations show the homogeneous distribution of the reinforcement in the metal matrix. A sliding wear study without lubrication was performed on a pin-on-disc wear testing machine under the following sliding conditions: sliding velocity (SV) of 1.5 m/s, sliding distance (SD) of 300 m and applied loads of 25 N and 35 N. The deformation of the worn surfaces was also investigated. It was found that the tribological characteristics of the composites were enhanced by increasing the weight percentage of MHA and the compaction pressure.

8

Properties of Ni60/SiO2 Coating Prepared by the Pyrolysis Products of Rice Husk

Wei Chunxue, Li Hongbing

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 1

37--42

EN

Surface coating technology, as the main technology to improve the fatigue life of mechanical systems, has been well applied in mechanical equipment. The present study aimed to explore low-cost surface coating preparation technology using inexpensive rice husk as the research object, and the pyrolysis process behavior of rice husk was analyzed. The Ni60/SiO2 coating was prepared on the surface of the 45# steel substrate using the pyrolysis product SiO2 fiber as the reinforcing phase and supersonic plasma-spraying equipment. The results showed no defects such as cracks, pores, and inclusions in the prepared coating. The nanohardness of the Ni60/SiO2 coating reached 6506 μN, and the average friction coefficient reached 0.42. In the friction-and-wear experiment, the Ni60/SiO2 coating was manifested as an abrasive wear mechanism.

9

Determination of the extent of damage and calculation of the indemnity in case of natural disaster - tornado in South Moravia

Mikulík Michal, Hanák Tomáš, Sokol Patrik, Výskala Miroslav

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

645--660

EN

In June 2021, a tornado struck a large area in southern Moravia, causing extensive damage to property owned by individuals and legal entities. A need thus arose to speed up the process of estimating the amount of insurance indemnity. This process involved local inspections and subsequent assessment of quotations from construction companies for repairs, as the adjusters did not have the time and resources to estimate the amount of damage using the usual method, i.e. an itemised budget containing a list of works, supplies and services necessary to restore a structure to its original condition based on an on-site inspection. This article contains a retrospective analysis of the accepted quotations and evaluates differences in terms of scope and price compared to the standard procedure. Four apartment buildings were selected for assessment of the insulation and roof repairs. The results show that there are clear discrepancies between the price as determined by the itemised budget using the usual prices and the construction companies’ quotations. The analysis of the selected buildings has indicated that the quotations can by no means be accepted without first establishing the total damage and its actual scope. Major damage caused by a natural disaster will still have to be estimated on the basis of a personal inspection of the damaged property and preparation of an itemised budget created in line with the applicable pricing system.

10

Tribological Properties of the Friction Pair with a-C:H Coating under the Conditions of Lubrication with 10W40 Biodegradable Engine Oil

Hadło Krystian, Lubas Janusz

Tribologia

|

2022

|

nr 2

15--22

EN

The present study discusses the influence of an a-C:H coating on the tribological parameters of sliding pairs under mixed friction. Using the PVD method, the a-C:H coating was formed on specimens made from AISI 4337 steel. The sliding friction and wear process was carried out on the pairs of AISI 4337 steel and SAE48 bearing alloy, which were lubricated with 10W40 biodegradable engine oil. The investigation showed significant differences in the friction coefficient and temperature in the tested pairs with the steel surface layer and the a-C:H coating. In the friction pairs with the a-C:H coating, the tested parameters of friction were higher than in pairs with the steel surface layer. The pairs with the a-C:H coating showed more intensive wear of the SAE-48 bearing alloy than those with a steel surface. The surface layer used in a friction pair leads to the deterioration of the lubricating properties of engine oil and reduces its resistance to scuffing.

PL

W pracy przedstawiono wpływ powłoki a-C:H na parametry tribologiczne par ciernych w warunkach tarcia mieszanego. Powłoka a-C:H została wytworzona na próbkach wykonanych ze stali AISI 4337 metodą PVD. Proces tarcia ślizgowego i zużycia realizowano w skojarzeniu stal AISI 4337 i stop łożyskowy SAE-48 smarowanych biodegradowalnym olejem silnikowym 10W40. Badania wykazały istotne różnice w wartości współczynnika tarcia i temperatury w badanych parach ze stalową warstwą wierzchnią i powłoką a-C:H. W parach z powłoką a-C:H rejestrowane parametry tarcia były wyższe niż w parach ze stalową warstwą wierzchnią. Pary z powłoką a-C:H wykazywały intensywniejsze zużycie stopu łożyskowego SAE-48 niż pary z powierzchnią stalową. Warstwa wierzchnia zastosowana w parze ciernej prowadzi do pogorszenia właściwości smarnych oleju silnikowego i zmniejsza jego odporność na zacieranie.

11

The Complete Approach to the Impact of Selected Lubricating Additives on the Tribological Properties of Engine Oils by Means of a Partial Experimental Design

Bąkowski Henryk

Tribologia

|

2022

|

nr 2

7--13

EN

This paper presents the effect of lubricating additives used in engine oils on wear processes characteristic of rolling contact in the presence of a lubricating medium. A comprehensive approach to the problem was proposed by applying a D-optimal poliselective experimental design incorporating the influence of the most significant operational factors (load, temperature and lubricating additives). The study aimed to compare the effect of lubricants on surface wear at elevated temperatures using oils typical of engines used in passenger vehicles as a base enriched with additives. Using graphite, molybdenum disulphide, and ultra-dispersible copper particles can bring advantages and disadvantages that will increase the wear of engine components instead of prolonging their operation. Tribological tests were carried out on a T-03 tribotester (four-ball apparatus) under operating conditions taking into account the influence of temperature, load, type of additive or engine oil of different viscosity. The tribological tests carried out made it possible to determine the values of friction coefficients and the durability of the tested combination, while metallographic tests made it possible to determine the wear trace and, thus, the intensity of wear. Słowa kluczowe: dodatki smarnościowe, olej silnikowy, zużycie.

PL

W artykule przedstawiono wpływ użytych w olejach silnikowych dodatków smarnościowych na procesy zużywania charakterystyczne w skojarzeniu tocznym w obecności medium smarnego. Zaproponowano kompleksowe podejście do zagadnienia poprzez zastosowanie D-optymalnego poliselekcyjnego planu eksperymentu ujmującego wpływ najbardziej istotnych czynników eksploatacyjnych (obciążenia, temperatury i dodatków smarnościowych), którego celem było porównanie wpływu środków smarnościowych na powierzchniowe zużycie w podwyższonej temperaturze z zastosowaniem olejów typowych dla silników stosowanych w pojazdach osobowych jako bazy wzbogaconej dodatkami. Zastosowanie grafitu, dwusiarczku molibdenu i ultradyspersyjnych cząstek miedzi może przynieść zarówno korzyści, jak i negatywne aspekty, które spowodują wzrost zużycia podzespołów silnika zamiast wydłużyć jego działanie. Badania tribologiczne przeprowadzono na tribotesterze T-03 (aparat czterokulowy) w warunkach eksploatacji uwzględniających wpływ temperatury, obciążenia, rodzaju dodatku czy oleju silnikowego o różnej lepkości. Przeprowadzone badania tribologiczne pozwoliły na określenie wartości współczynników tarcia oraz trwałości badanego skojarzenia, a badania metalograficzne na określenie śladu zużycia, a tym samym intensywności zużywania.

12

Stand for Tribological Studies of Hip Joint Endoprosthesis with the Possibility of Changing Acetabulum Anteversion Angle and Head Anti Torsion Angle

Wiśniewski Tomasz, Libera Michał, Łapaj Łukasz

Tribologia

|

2022

|

nr 4

103--112

EN

The article presents the construction of a hip joint movement simulator intended for friction and wear studies of hip joint endoprostheses. The endoprosthesis head is mounted on a special base in the lower position with a neck-shaft angle of 135°, while the acetabular cup of the endoprosthesis is mounted in the upper part in the mounting head with an inclination angle of 45°. The production of three heads (responsible for the anteversion angle of the acetabulum) and three special bases (responsible for the antitorsion angle of the head) with different fixing angles of the components of the hip joint endoprosthesis, made it possible to carry out tribological tests with nine variants of alignment settings. The hip joint endoprosthesis tester is designed to simulate the following movements: flexion and extension as well as loads occurring in the human hip joint while walking. The subject of friction and wear studies were hip joint endoprostheses with a head diameter of 44 mm, made of high-carbon Co28Cr6Mo alloy. For each of the nine variants of endoprosthesis component alignment settings, average values of the coefficient of friction were calculated based on the recorded values of the friction. torque.

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję symulatora ruchu stawu biodrowego, przeznaczonego do badań tarciowo-zużyciowych endoprotez stawu biodrowego. Głowa endoprotezy mocowana jest na cokole w dolnym położeniu z kątem szyjkowo-trzonowym 135°, natomiast panewka endoprotezy zamontowana jest w górnej części w głowicy mocującej z zachowaniem kąta inklinacji 45°. Wykonanie trzech głowic (odpowiedzialnych za kąt antywersji panewki) oraz trzech cokołów (odpowiedzialnych za kąt antetorsji głowy) różniących się kątami osadzenia komponentów endoprotezy stawu biodrowego umożliwiło przeprowadzenie testów tribologicznych z dziewięcioma wariantami ustawień. Tester endoprotezy stawu biodrowego przeznaczony jest do symulacji ruchów: zgięcia i wyprostu oraz obciążeń występujących w stawie biodrowym człowieka podczas chodu. Przedmiotem badań tarciowo-zużyciowych były endoprotezy stawu biodrowego o średnicy głowy 44 mm, wykonane z wysokowęglowego stopu Co28Cr6Mo. Dla każdego z dziewięciu wariantów ustawień komponentów endoprotezy obliczone zostały średnie wartości współczynnika tarcia w oparciu o rejestrowane wartości momentu tarcia.

13

Physicochemical Aspects of the Work of Passenger Car Brake Linings. Part I. The Effect of Frictional Additives

Szlichting Maciej, Bieliński Dariusz M., Jóźwik Iwona, Kosińska Anna, Dąbrowski Tomasz

Tribologia

|

2022

|

nr 2

89--100

EN

The paper presents the influence of various systems of abrasive additives which determine the performance of the friction materials of brake pads. A friction material was used for the tests, in which the base recipe was modified with various types of abrasive additives: 1. “low steel” – of low steel content, containing aluminium and chromium oxides; 2. “hybrid” – containing in addition to abrasive components from the low steel family, abrasive components such as zirconium silicate, magnesium oxide or iron oxides, which are characteristic of the family of asbestos-free organic materials (NAO); and 3. “mild hybrid” – containing abrasive components found in the friction materials of the NAO family, on the formation and structure of the so-called third body on the surface of the brake disc as a result of braking. High-resolution scanning electron microscopy with an X-ray analyser (SEM-EDS) equipped with a focus ion beam (FIB) was used to study film thickness, morphology, and chemical composition. The results of the physicochemical analysis of the third body were correlated with the results of tribological tests on a brake dynamometer adapted to the measurements of acoustic signals (NVH – noise, vibration and harshness). The tests were carried out in accordance with the SAE-J2522 procedure, commonly known as AK-Master. The obtained results confirm the important role played by the so-called third body, formed on the surface of the brake disc for safety (COF), durability (wear of friction elements) and the acoustic spectrum accompanying braking.

PL

W pracy przedstawiono wpływ różnych układów dodatków abrazyjnych, które decydują o wydajności materiałów ciernych klocków hamulcowych. Do badań zastosowano materiał cierny, w którym modyfikowano recepturę bazową rożnego rodzaju dodatkami abrazyjnymi: 1. o małej zawartości stali (z ang. low steel) – zawierających w swoim składzie tlenki aluminium i chromu; 2. hybrydowe (z ang. hybrid) – zawierających oprócz składników abrazyjnych z rodziny low steel takie składniki abrazyjne jak krzemian cyrkonu, tlenek magnezu czy tlenki żelaza, które są charakterystyczne dla rodziny bezazbestowych materiałów organicznych – w skrócie NAO (z ang. non-asbestos organic); oraz 3. tzw. łagodne hybrydy (z ang. mild hybrid) – zawierające składniki abrazyjne, które występują w materiałach ciernych z rodziny NAO, na tworzenie się i strukturę tzw. trzeciego ciała na powierzchni tarczy hamulcowej w wyniku hamowania. W badaniach grubości filmu, jego morfologii i składu chemicznego wykorzystano wysokorozdzielczą skaningową mikroskopię elektronową z analizatorem rentgenowskim (SEM-EDS) i układem zogniskowanej wiązki jonów (FIB). Wyniki analizy fizykochemicznej trzeciego ciała poddano korelacji z wynikami badań tribologicznych na dynamometrze hamulcowym, przystosowanym do pomiarów sygnałów akustycznych NVH (z ang. noise, vibration and harshness). Badania prowadzono zgodnie z procedurą SAE-J2522, znaną powszechnie pod nazwą AK-Master. Uzyskane wyniki potwierdzają istotną rolę, jaką odgrywa tzw. trzecie ciało, powstające na powierzchni tarczy hamulcowej na bezpieczeństwo (COF), trwałość (zużyciem elementów ciernych) oraz widmo akustyczne towarzyszące hamowaniu.

14

Physicochemical Aspects of the Work of Passenger Car Brake Linings. Part 2. The Effect of Lubricating Additives

Szlichting Maciej, Bieliński Dariusz M., Rogowski Jacek, Kozanecki Marcin, Dąbrowski Tomasz

Tribologia

|

2022

|

nr 3

121--136

EN

The paper presents the influence of various systems of lubricating additives which determine the performance of the friction materials of brake linings. The base hybrid friction material formulation was modified with various types of lubricating additives. These additives are divided into groups containing commonly used lubricating materials: carbons and sulphides, compounded in various proportions, influencing the formation and structure of the so-called third body layer (TBL) on the surface of the brake disc because of braking. Raman Spectroscopy (RS), time of flight Secondary Ion Mass Spectroscopy (ToF-SIMS) and high-resolution scanning electron microscopy with an X-ray analyser (SEM-EDS) equipped with a focus ion beam (FIB) were used for chemical and morphological analysis of the surface layer of brake disc after breaking tests. The results of the physicochemical analysis of TBL were correlated with the results of tribological tests (according to the SAE-J2522 procedure, commonly known as AK-Master) on a brake dynamometer adapted to the measurements of acoustic signals (NVH – noise, vibration, and harshness). The obtained results confirm the important role played by the so-called third body layer, formed on the surface of the brake disc for safety (COF), durability (wear of friction elements) and the acoustic spectrum accompanying braking.

PL

W pracy przedstawiono wpływ różnych układów lubrykantów, które decydują o właściwościach materiałów ciernych okładzin hamulcowych. Referencyjny hybrydowy materiał cierny zmodyfikowano różnymi rodzajami smarów stałych. Dodatki te dzielą się na grupy zawierające powszechnie stosowane materiały smarne: węgle i siarczki, mieszane w różnych proporcjach, mających wpływ na tworzenie się i strukturę tzw. warstwy trzeciego ciała (TBL) na powierzchni tarczy hamulcowej w wyniku hamowania. Do analizy chemicznej i morfologicznej powierzchni tarczy hamulcowej po testach hamowania wykorzystano odpowiednio spektroskopię Ramana (RS), spektroskopię masową jonów wtórnych (ToF-SIMS) oraz skaningową mikroskopię elektronową o wysokiej rozdzielczości z analizatorem rentgenowskim (SEM-EDS), wyposażoną w skupioną wiązkę jonów (FIB). Wyniki analizy fizykochemicznej TBL skorelowano z wynikami dynanometrycznych badań tribologicznych (zgodnie z procedurą SAE-J2522, popularnie nazywaną AK-Master) oraz widmami akustycznymi (NVH – hałas, drgania i złożoność sygnału). Uzyskane wyniki potwierdzają istotną rolę, jaką odgrywa warstwa tzw. trzeciego ciała, formująca się na powierzchni tarczy hamulcowej dla bezpieczeństwa (COF), trwałości (zużycie elementów ciernych) oraz widma akustycznego towarzyszącego hamowaniu.

15

MoS2/WS2/FineLPN Composite Layers – a New Approach to Low Frictional Coatings for Piston Rings

Kula Piotr, Pietrasik Robert, Pawęta Sylwester, Komorowski Jarosław

Tribologia

|

2022

|

nr 3

49--58

EN

In the search for alternative processes of technologically difficult and environmentally dangerous galvanic chromium coatings on cast iron piston rings, composite coatings of low-friction nanoparticles MoS2, WS2and/or rGO embedded in a hard matrix of iron nitrides have been investigated. Laboratory tribological and operational tests on a real aircraft engine have been carried out to select the optimal technological parameters and microstructures of low frictional layers. A dry friction coefficient of 0.13 has been obtained for the best of the processes, i.e., four times lower than for raw reference samples (0.55). According to that technological option, the low-friction layers were produced for a set of rings for three cylinders of a Boxer aircraft engine and tested comparatively in an operational test with the rings in the other three cylinders. The experimental engine has passed the operational test obtaining the assumed power performance, fuel consumption and admission criteria of exhaust purity and oil purity.

PL

W poszukiwaniu alternatywnych procesów dla trudnych technologicznie i niebezpiecznych dla środowiska galwanicznych powłok chromowych na żeliwnych pierścieniach tłokowych badano powłoki kompozytowe z niskotarciowych nanocząstek MoS2, WS2 i/lub rGO osadzonych w twardej osnowie z azotków żelaza. Przeprowadzono laboratoryjne badania tribologiczne oraz próby eksploatacyjne na rzeczywistym silniku lotniczym w celu doboru optymalnych parametrów technologicznych i mikrostruktur warstw o niskim współczynniku tarcia. Dla najlepszego z procesów uzyskano współczynnik tarcia suchego na poziomie 0,13, czyli czterokrotnie niższy niż dla surowych próbek referencyjnych (0,55). Zgodnie z tą opcją technologiczną wytworzono warstwy o niskim współczynniku tarcia dla zespołu pierścieni do trzech cylindrów silnika lotniczego Boxer i przetestowano je porównawczo w próbie eksploatacyjnej z pierścieniami chromowanymi w pozostałych trzech cylindrach, uzyskując założone parametry mocy, zużycie paliwa oraz kryteria dopuszczenia czystości spalin i oleju.

16

Method for Assessing Windscreen Abrasive Wear

Szczyglak Piotr, Napiórkowski Jerzy, Wodzyński Artur

Tribologia

|

2022

|

nr 2

79--88

EN

This study addresses safety issues surrounding windscreens use and identifies factors affecting the wear rate for windscreens and windscreen wiper blades. Moreover, it presents an original method for bench-testing the windscreen wear process. The method allows tests to be carried out under near-operational conditions. The paper also describes an automated bench equipped with an abrasive dispenser and methods for measuring windscreen wear. Tests were conducted for the effects of quartz sand, marine sand and electro-corundum on the windscreen. It was demonstrated for marine sand and electro-corundum that even the short-term effect of these forcings on the windscreen reduced light penetration to a level of 70%, i.e., a critical value for windscreens. The change in the roughness Ra value during the impact of quartz sand on the pane was characterised by a much greater variability compared to the interaction of marine sand and electro-corundum. It was also demonstrated that the condition of wiper blades was related to the roughness of the windscreen. The summary presents conclusions concerning the research method described and the study results.

PL

W pracy omówiono problemy dotyczące bezpieczeństwa użytkowania szyb samochodowych. Zidentyfikowano czynniki wpływające na intensywność zużycia szyb i piór wycieraczek. Przedstawiono autorską metodę stanowiskowego badania procesu zużycia szyb samochodowych. Metoda pozwala na prowadzenie testów w warunkach zbliżonych do eksploatacyjnych. Opisano zautomatyzowane stanowisko wyposażone w dozownik materiału ściernego, a także sposoby pomiaru zużycia szyby. Przeprowadzono badania dla oddziaływania na szybę piasku kwarcowego, morskiego i elektrokorundu. W przypadku piasku morskiego i elektrokorundu wykazano, że nawet krótkotrwałe oddziaływanie na szybę tych wymuszeń powodowało spadek przenikalności światła do wartości 70%, co dla szyb samochodowych jest wartością krytyczną. Zmiana wartości chropowatości Ra w czasie oddziaływania na szybę piasku kwarcowego charakteryzowała się znacznie większą zmiennością w porównaniu do oddziaływania piasku morskiego i elektrokorundu. Wykazano także, że stan piór wycieraczek ma związek, z chropowatością szyby. W podsumowaniu przedstawiono wnioski dotyczące opisanej metody badawczej i wyników badań.

17

Influence of Thin Coatings Formed by ALD Techniques on the Properties of Ti13Nb13Zr Titanium Alloy

Piotrowska Katarzyna, Madej Monika

Tribologia

|

2022

|

nr 1

65--73

EN

The article evaluates the properties of oxide films: Al2O3 and TiO2, deposited using the ALD method on the Ti13Nb13Zr alloy. It presents the results of examining the geometrical structure of the surface, nanohardness and tribological tests. The surface’s geometrical structure was tested through optical microscopy, and nanohardness was determined using the instrumental indentation method with a Berkovich indenter. The modelling tribological tests were performed in a reciprocating motion under the conditions of technically dry friction and with lubrication using Ringer's solution. An analysis of the results of tribological tests indicates that the films were characterised by lower motion resistances and wear with respect to the Ti13Nb13Zr alloy. Hardness measurements indicate that, as a result of deposition of the films, the hardness increased by approximately 51% in the case of the Al2O3 film and by approximately 44% in the case of the TiO2 coating. The produced test results constitute a source of knowledge about the Ti13Nb13Zr alloy, oxide films and the possibilities of their potential application to low-load biotribological systems.

PL

W artykule dokonano oceny właściwości warstw tlenkowych: Al2O3 i TiO2 osadzonych metodą ALD na stopie Ti13Nb13Zr. Przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni, nanotwardości oraz testów tribologicznych. Strukturę geometryczną powierzchni zbadano przy użyciu mikroskopii optycznej, a nanotwardość określono metodą instrumentalnej indentacji przy użyciu wgłębnika Berkovich’a. Modelowe badania tribologiczne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w warunkach tarcia technicznie suchego oraz ze smarowaniem płynem Ringera. Analiza wyników badań tribologicznych wskazała, że powłoki charakteryzowały się mniejszymi oporami ruchu oraz zużyciem w odniesieniu do stopu Ti13Nb13Zr. Pomiary twardości wskazują, że w wyniku osadzenia powłok twardość wzrosła o około 51% w przypadku powłoki Al2O3 oraz o około 44% w przypadku powłoki TiO2. Uzyskane wyniki badań stanowią źródło wiedzy na temat stopu Ti13Nb13Zr, powłok tlenkowych oraz możliwości ich potencjalnego zastosowania w niskoobciążonych systemach biotribologicznych.

18

Evaluation of Possibilities to Improve Functionality of Brake Pads Through Modification of the Heat Dissipation Method

Tuszyński Waldemar, Moszumański Ryszard, Szczerek Marian, Steinhof Marek

Tribologia

|

2022

|

nr 2

101--110

EN

From a social perspective, providing motor vehicle users with high quality brake lining assemblies, which additionally help to prevent the braking system from overheating by dissipating heat into the atmosphere, is a matter of great importance. Overheated brakes may cause failure of the braking system and, as a result, lead to a car accident. Heat dissipation during operation helps to cool the braking system and prevent overheating. The article presents two patented brake pad structural solutions – anisotropic and ventilated brake pads – designed to boost the effectiveness of heat dissipation. The tests described in the article were performed using the T-33 inertia dynamometer developed at the Łukasiewicz – Institute for Sustainable Technologies in response to a demand presented by a Polish brake pad manufacturer. As part of the tests, various functional properties of the newly-designed and classic brake pads (i.e. the friction coefficient, the temperature of the brake pad, and the wear of the brake pad and brake disc) were compared. From the tests it follows that the new pads with the heat dissipation system have an advantage over classic pads, depending on the method of brake pad’s material and structural modification.

PL

Ze społecznego punktu widzenia bardzo istotnym zagadnieniem jest zapewnienie użytkownikom samochodów wszystkich typów wysokiej jakości zespołów okładzin hamulcowych, które dodatkowo zapobiegają przegrzewaniu się układu poprzez odprowadzanie ciepła do atmosfery. Przegrzanie hamulców może doprowadzić do nieskuteczności układu hamulcowego, a w następstwie do katastrofy samochodowej. Zdolność układu do odprowadzania ciepła w trakcie jego funkcjonowania wpływa na chłodzenie układu hamulcowego i zapobiega jego przegrzewaniu się. W artykule przedstawiono dwa opatentowane rozwiązania konstrukcyjne nakładki hamulcowej, które mają umożliwić lepsze odprowadzanie ciepła: ze strukturą anizotropową oraz dodatkową wentylacją. Do badań wykorzystano stanowisko bezwładnościowe T-33, opracowane w Łukasiewicz – Instytucie Technologii Eksploatacji dla potrzeb jednego z krajowych producentów klocków hamulcowych. Dokonano porównania szeregu cech funkcjonalnych nowych nakładek do cech wykazywanych przez nakładki hamulcowe o konstrukcji klasycznej. Były to: współczynnik tarcia, temperatura klocka hamulcowego, zużycie klocka i zużycie tarczy hamulcowej. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że nowe nakładki z systemem odbioru ciepła wykazują przewagi nad klockami klasycznymi, przy czym jest to uzależnione od sposobu modyfikacji klocka, zarówno materiałowej, jak i konstrukcyjnej.

19

Effect of ZDDP and Fullerenes Added to PAO 8 Lubricant on Tribological Properties of the Surface Layer of Steel Bare Steel and W-DLC Coating

Kowalczyk Joanna, Kulczycki Andrzej, Madej Monika, Ozimina Dariusz

Tribologia

|

2022

|

nr 1

19--32

EN

The paper presents the effect of adding zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP) and/or fullerenes on the properties of tribological systems coated with diamond-like carbon coatings doped with tungsten (W-DLC) and 100Cr6 steel without coating. The tribological tests were performed using a ball-on-disc tribometer. Discs made of bare 100Cr6 steel and discs with W-DLC coating were used as samples. Balls made of 100Cr6 steel were used as counter samples. The lubricants used:poly (α) olefin oil PAO 8, PAO 8 + 1.5% of ZDDP, PAO 8+ 0.005% of C60 fullerenes and PAO 8 + 1.5% of ZDDP + 0.005% of C60 fullerenes. Observations of the W-DLC coating were carried out using a scanning microscope, and the EDS analysis enabled the identification of the chemical composition along the cross-sections of the coating. A confocal microscope operating in the interferometric mode was used to analyse the geometrical structure of the samples before and after the friction tests. Observations of the wear marks on the samples and counter-samples were also carried out using a scanning microscope, and the chemical composition on the surfaces of the friction pairs was determined. The obtained test results indicated that the PAO 8 + ZDDP + C60 lubricant caused a reduction in the coefficient of friction and the linear wear in the tested steel friction pairs. In the case of W-DLC coating, however, the ZDDP added to PAO 8 increased the resistance to motion with a simultaneous improvement in anti-wear properties.

PL

W artykule zbadano wpływ dodatku w postaci dialkiloditiofosforanu cynku ZDDP i/lub fulerenów na właściwości systemów tribologicznych pokrytych diamentopodobnymi powłokami domieszkowanymi wolframem W-DLC oraz stali 100Cr6 bez pokrycia. Testy tribologiczne wykonano na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula-tarcza. Do badań jako próbek użyto tarcz ze stali 100Cr6 bez powłoki i z naniesioną powłoką W-DLC, a jako przeciwpróbek użyto kul ze stali 100Cr6. Badania przeprowadzono w warunkach smarowania olejem poli(α)olefinowym PAO 8, PAO 8 i 1,5% ZDDP, PAO 8 i 0,005% fulerenów C60 oraz PAO 8 i 1,5% ZDDP oraz 0,005% fulerenów C60. Za pomocą mikroskopu skaningowego wykonano obserwacje powłoki W-DLC, a analiza EDS umożliwiła identyfikację składu chemicznego na przekrojach poprzecznych powłoki. Mikroskop konfokalny z trybem interferometrycznym posłużył do analizy struktury geometrycznej próbek przed i po testach tarciowych. Przeprowadzono także obserwacje śladów wytarcia próbek i przeciwpróbek na mikroskopie skaningowym oraz określono skład chemiczny na powierzchniach par trących. Uzyskane wyniki badań wskazały, że substancja smarowa PAO 8 + ZDDP + C60 spowodowała zmniejszenie współczynnika tarcia i zużycia liniowego w badanych stalowych węzłach tarcia. Natomiast oddziaływanie ZDDP w przypadku powłoki W-DLC i PAO 8 wpłynęło na zwiększenie oporów ruchu z jednoczesną poprawą właściwości przeciwzużyciowych.

20

Effect of hBN on Wear of AlCrN-Coated Spark Plasma - Sintered TiB2/Ti Composites at Temperatures up to 900°C

Łuszcz Maciej, Michalczewski Remigiusz, Kalbarczyk Marek, Osuch-Słomka Edyta, Molenda Jarosław, Liu Le, Antonov Maksim, Hussainova Irina

Tribologia

|

2022

|

nr 1

43--55

EN

In this work, hexagonal boron nitride powder was used for the lubrication of an interface of TiB2/Ti composite protected by an AlCrN coating and a ceramic Si3N4 ball. The wear behaviour of this tribo-pair in an oscillating motion was studied with an SRV tribotester at the temperature range from room temperature to 900 °C. The action of hexagonal boron nitride as a solid lubricant was analysed with the use of a 3D microscopy and energy-dispersive spectroscopy. The test results confirmed that under high-temperature conditions, the use of hexagonal boron nitride as a solid lubricant does not increase the wear resistance of the TiB2/Ti composite. The use of the AlCrN coating significantly reduces wear at the temperature up to 600 °C only, while the combined use of the AlCrN coating and hBN lubrication provides effective protection against wear even at the temperature up to 900 °C. Therefore, the synergy of the anti-wear action of the coating and the solid lubricant was proved.

PL

W niniejszej pracy wykorzystano heksagonalny azotek boru (hBN) jako smarującą międzywarstwę między podłożem kompozytowym z TiB2/Ti chronionym powłoką AlCrN a przeciwpróbką – kulką ceramiczną wykonaną z Si3N4. Testy tribologiczne wykonano z zastosowaniem stanowiska SRV. Zbadano zużycie ścierne w ruchu oscylacyjnym w zakresie od temperatury pokojowej do 900°C. Rola hBN jako stałego środka smarowego została zbadana z wykorzystaniem mikroskopii 3D oraz spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły, że w warunkach wysokich temperatur zastosowanie heksagonalnego azotku boru pełniącego funkcję smaru stałego nie powoduje zwiększenie odporności na zużycie kompozytu TiB2/Ti. Zastosowanie powłoki AlCrN powoduje znaczącą redukcję zużycia jedynie do temperatury 600°C, podczas gdy łączne zastosowanie powłoki AlCrN i smarowania hBN stanowi skuteczną ochronę przed zużyciem nawet do 900°C. Wykazano zatem synergię przeciwzużyciowego działania powłoki i smaru stałego.