Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparative friction and wear tests of fire hoses

Pieniak Daniel, Mańkowska-Snopczyńska Anita, Walczak Agata, Wąsik Wiktor, Gil Leszek, Selech Jarosław, Žvirblis Tadas

Zeszyty Naukowe Politechniki Morskiej w Szczecinie

|

2025

|

nr 84 (156)

179--189

EN

One of the main operational tasks of fire investigation units is to extinguish fires, which is most often achieved by applying various types of extinguishing agents to the burning material. For firefighting to be effective, it is essential to use appropriate equipment, including fire hoses through which water or water-based solutions are transported. Fire hoses must be resistant to mechanical, thermal, and chemical exposures. In particular, they must withstand abrasion, which can compromise tightness and result in leakage or uncontrolled water jets. Hose webbing typically has a multilayer structure. The outer (surface) layer is exposed to abrasion from sliding friction in contact with rough surfaces, sometimes containing abrasive particles. Abrasion against sharp edges occurs less frequently due to safety features such as fire hose saddles. Pilot laboratory tests were carried out on the hose webbing of four fire hose models to determine the coefficient of friction and linear wear. Additionally, observations were made on the wear mechanisms affecting the hose webbing surfaces.

2

Impact of Tungsten Sulfide Nanostructures Added to Metalworking Fluids on Tribological Properties of Steel Surface Layer

Stanek Wiktor, Hładki Tadeusz, Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Stanecka-Badura Renata, Kisielewska Aneta, Piwoński Ireneusz, Cichomski Michał

Tribologia

|

2025

|

nr 1

47--58

EN

The paper examines the potential of tungsten sulfide nanostructures as a prospective, safe alternative to currently used additives for classical cutting fluids by analysing their effect on steel tribological systems. The tribological tests were performed using a ball-on-disc tribometer. The samples used were discs made of C 45 steel; balls made of 100Cr6 steel were used as counter samples. The lubricants used in the research included SN oil, SN + WS2, HFN oil, and HFN + WS2. 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 carried out using a scanning microscope. The chemical composition on the surfaces of the friction pairs was also determined. The obtained test results indicated that the SN + WS2 and HFN + WS2 lubricant reduced the coefficient of friction and wear in the tested steel friction pairs.

PL

W pracy przedstawiono wpływ aktywnych dodatków w postaci krystalicznych nanostruktur siarczku wolframu (IV) w klasycznych płynach obróbkowych na właściwości stalowych układów tribologicznych. Badania tribologiczne przeprowadzono przy użyciu tribometru typu kula-tarcza. W parze trącej wykorzystano tarcze wykonane ze stali C45 oraz kule wykonane ze stali 100Cr6. W badaniach zastosowano olej mineralny SN, olej SN wraz z nanocząstkami siarczku wolframu (IV) SN+ WS 2, komercyjny olej obróbkowy HFN i olej obróbkowy HFN wraz z nanocząstkami siarczku wolframu (IV) HFN+ WS 2. Do analizy struktury geometrycznej par trących przed i po badaniach tribologicznych wykorzystano mikroskop konfokalny. Obserwacje śladów zużycia w węźle tarcia przeprowadzono przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego. Określono także skład chemiczny na powierzchniach par trących. Uzyskane wyniki badań wykazały, że dodatek w postaci nanostruktur WS2 w olejach zarówno SN, jak i HFN spowodował zmniejszenie współczynnika tarcia i zużycia badanych stalowych współpracujących tarciowo par.

3

Evaluation of the Tribological Properties of Chromium Nitride and Diamond-Like Carbon Coatings Deposited on X38CrMo16 Steel

Drabik Szymon, Madej Monika

Tribologia

|

2025

|

nr 2

31--41

EN

This study investigates the tribological properties of chromium nitride (CrN+OX) and diamond-like carbon (DLC) coatings. Polished samples (Ra = 0.02÷0.03 µm) were coated with commercial DLC and CrN+OX coatings, as well as a DLC coating deposited in accordance with a proprietary procedure. The coatings were applied using the plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD) method. Surface topography was analyzed under a Leica DCM8 confocal microscope to compare surface parameters before and after coating deposition. Tribological tests were performed using a TRB3 tribometer in a ball on-disc configuration under 10 N load in reciprocating motion under dry friction conditions. Additionally, tribological tests for the proprietary DLC coating were conducted at increased loads of 15 N and 20 N. The measurements of the coefficient of friction and linear wear were recorded. To compare the wear tracks after tribological tests, further observations were performed using a confocal microscope. Surface topography analysis indicated that DLC coatings had little effect on surface roughness parameters, in contrast to the CrN coating. The tribological test results demonstrated that all applied coatings significantly reduced both the coefficient of friction and wear. The lowest coefficient of friction was recorded for the sample with the DLC coating deposited using the proprietary procedure developed at the Advanced Nanotechnology and Nanomaterials Laboratory at the Kielce University of Technology. Meanwhile, the lowest linear wear was observed for the sample with the commercial DLC coating. Microscopic profile analysis revealed that the smallest wear track depth was obtained for the sample coated with DLC using the proprietary deposition process.

PL

W artykule badano właściwości tribologiczne powłok z azotku chromu (CrN+OX) i diamentopodobnych (DLC – Diamond-Like Carbon). Na wypolerowane próbki (Ra = 0,02÷0,03 µm) naniesiono komercyjne powłoki DLC i CrN+OX oraz powłokę DLC, którą osadzano według autorskiej procedury. Powłoki zostały naniesione metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą (PACVD). Przy użyciu mikroskopu konfokalnego DCM8 firmy Leica przeprowadzono obserwacje mikroskopowe, w celu porównania parametrów topografii powierzchni przed i po nałożeniu powłok. Na tribometrze TRB3 wykonano testy tribologiczne w skojarzeniu kula–tarcza przy obciążeniu 10 N w ruchu posuwisto-zwrotnym podczas tarcia technicznie suchego. Dodatkowo dla autorskiej powłoki DLC wykonano testy tribologiczne przy zwiększonym obciążeniu (15 i 20 N). Rejestrowano przebiegi wartości współczynników tarcia oraz zu życia liniowego. W celu porównania śladów wytarcia po testach tribologicznych przeprowadzono obserwacje za pomocą mikroskopu konfokalnego. Analiza topografii powierzchni wskazała, że osadzone powłoki DLC nieznacznie wpływają na zmianę para metrów topografii powierzchni, w odróżnieniu od powłoki CrN. Wyniki testów tribologicznych wskazały, że każda z zastosowanych powłok znacząco zmniejszyła zarówno współczynnik tarcia, jak i zużycie. Najmniej szy współczynnik tarcia zarejestrowano dla próbki z powłoką DLC osadzoną według procedury opracowanej w Laboratorium Zaawansowanych Nanotechnologii i Nanomateriałów Politechniki Świętokrzyskiej, natomiast najmniejszą wartość zużycia liniowego zarejestrowano dla próbki z komercyjną powłoką DLC. Analiza profili uzyskanych poprzez obserwacje mikroskopowe wskazała, że najmniejszą głębokość śladu wytarcia uzyskano dla próbki z powłoką DLC osadzaną według autorskiej procedury.

4

Energy Characteristics of a Frictional Source of Heat

Maciąg Maria

Tribologia

|

2025

|

nr 3

29--38

EN

Frictional source of heat is defined here as a space immediately surrounding nominal friction surface of solids where mechanical energy is dissipated. The discussion is intended to establish dimensions of the modelled source as dependent on friction parameters, geometry of friction couple element, physical properties of its material and wear products being generated. In addition, structure of the energy balance characterising friction and wear is analysed and maximum source temperature and its relation to ambient temperature are determined. The energy balance is also formulated as the equation of the first law of thermodynamics for open systems. Analytical dependences between all physical characteristics of friction, processes of heat release and escape, and wear are determined. A quantitative description of a frictional source of heat is developed for a selected tribological experiment. The discussion is restricted to stationary processes in a smaller element of a friction couple considering its share in the work of friction by the friction couple as a whole.

PL

W niniejszej pracy jako tarciowe źródło ciepła określono obszar przestrzenny otaczający bezpośrednio powierzchnię nominalną tarcia ciał stałych, w którym zachodzi dyssypacja energii mechanicznej. Przedmiotem rozważań jest ustalenie wymiarów modelowanego źródła, zależnie od parametrów tarcia, geometrii elementu pary tarciowej, własności fizycznych jego materiału oraz tworzących się produktów zużycia. Ponadto zanalizowano strukturę bilansu energetycznego charakteryzującego tarcie i zużywanie, wyznaczono maksymalną temperaturę źródła i jej związek z temperaturą otoczenia. Bilans energii przedstawiono również w postaci równania pierwszej zasady termodynamiki dla systemów otwartych. Ustalono zależności analityczne między wszystkimi wielkościami fizycznymi charakteryzującymi tarcie, procesy wydzielania i odprowadzania ciepła oraz zużywanie. Ilościową charakterystykę tarciowego źródła ciepła opracowano dla przykładu wybranego eksperymentu tribologicznego. Zakres rozważań ograniczono do procesów stacjonarnych zachodzących w mniejszym elemencie pary tarciowej, uwzględniając jego udział w pracy tarcia wykonanej przez całą parę tarciową.

5

Effect of Roller Burnishing on Tribological Performance of 42CrMo4 Steel with Multi-criteria COPRAS Optimization

Dzierwa Andrzej, Stelmakh Nataliia, Wdowik Roman, Tikanashvili Nika, Bełzo Artur

Tribologia

|

2025

|

nr 3

7--17

EN

This paper presents the results of research on the effect of the roller burnishing process on the surface topography and tribological properties of 42CrMo4 steel. Surface topography after burnishing was characterized using parameters defined in the ISO 25178 standard. Tribological tests were carried out on a T-11 tester in a ballon-disc configuration under both dry and lubricated friction conditions, with variable load, sliding speed, and sliding distance. Each experiment was performed three times. The results showed that roller burnishing significantly reduced surface roughness and produced a texture with dominant valleys, high kurtosis, and strong anisotropy, which favor lubricant retention. Tribological tests confirmed a substantial improvement in wear resistance and a reduction in the coefficient of friction, particularly under lubricated conditions, where wear decreased by more than two orders of magnitude (from 33025 μm³ to 7898 μm³). Optimization of tribological performance using the COPRAS method indicated that low loads (5 N) and sliding speeds of 0.45–0.70 m/s were the most favorable. The findings confirm the high effectiveness of roller burnishing in enhancing the operational properties of steel components.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu procesu nagniatania rolkowego na strukturę geometryczną powierzchni oraz właściwości tribologiczne stali 42CrMo4. Do scharakteryzowania struktury geometrycznej powierzchni po procesie nagniatania wykorzystano parametry dostępne w normie ISO 25178. Badania tribologiczne wykonano na testerze T-11 w układzie kulka–tarcza w warunkach tarcia suchego i smarowanego przy zmiennych parametrach obciążenia, prędkości poślizgu i drogi tarcia. Testy były wykonywane z trzykrotną powtarzalnością. Wyniki wykazały, że nagniatanie rolkowe prowadzi do istotnej redukcji chropowatości, powstania powierzchni o dominujących dolinach, wysokiej kurtozie i silnej anizotropii, sprzyjających retencji środka smarnego. Testy tribologiczne potwierdziły znaczną poprawę odporności na zużycie oraz obniżenie współczynnika tarcia, szczególnie w warunkach smarowania, gdzie redukcja zużycia osiągnęła ponad dwa rzędy wielkości (z 33025 μm³ do 7898 μm³). Optymalizację warunków tribologicznych przeprowadzono metodą COPRAS, wskazując niskie obciążenia (5 N) i prędkości 0,45–0,70 m/s jako najbardziej korzystne. Uzyskane wyniki potwierdzają wysoką skuteczność nagniatania rolkowego w poprawie właściwości eksploatacyjnych elementów stalowych.

6

Studies of selected tribological characteristics of spiroid gears in the aspect of molecular-mechanical theory of friction

Mazurkow Aleksander, Homik Wojciech

Transport Problems

|

2025

|

T. 20, z. 1

5--16

EN

Spiroid gears are used in various machine drive systems in the automotive and aviation industries. They are characterised by their small size and ability to achieve high gear ratios while maintaining the positioning accuracy of the driven device. This type of gear can operate continuously or at intervals. During the operation at intervals, dry friction can occur between the mating surfaces of the face wheel teeth and the worm threads. The load, geometry and geometrical structure of the mating surfaces and the materials used determine the operation of a gear under dry friction conditions. Determining the parameters associated with dry friction provides an opportunity to develop and calculate gear characteristics, which translates into improved durability and reliability. The paper presents analyses of loads and the normal stress state in the meshing of the worm and face wheel. The authors used Hertz’s theory in their study of the contact between the surfaces of the worm thread and the face wheel tooth. Static friction was analysed in the aspect of the molecular-mechanical theory of friction. The results are presented in the form of diagrams and tables describing the effect of the torque on the friction coefficient, maximum Hertzian pressures and maximum tangential stresses, as well as deformations in the contact zone between the worm and the face wheel. The results indicate that the contact stress state significantly affects selected gear performance parameters, including the friction coefficient.

7

Badania współczynnika tarcia tkanin gofrowanych

Matusiak Małgorzata, Frącczak Łukasz

Przegląd Włókienniczy - Włókno, Odzież, Skóra

|

2025

|

nr 4

35--40

PL

Tarcie jest jedną z ważniejszych właściwość materiałów włókienniczych, wpływającą zarówno na ich ocenę technologiczną, jak i użytkową. W przypadku materiałów przeznaczonych na odzież, tarcie jest tą właściwością, która oddziałuje na odczuwanie komfortu sensorycznego użytkowania odzieży. Istnieje wiele metod pomiaru tarcia materiałów włókienniczych. Ostatnio najbardziej rozpowszechniona jest metoda z zastosowaniem przyrządu KES- -FB4, będącego jednym z modułów systemu KES (Kawabata Evaluation System). Opublikowano liczne badania tarcia materiałów włókienniczych, jednakże dotyczyły one głównie pomiarów materiałów płaskich – dwuwymiarowych. Badania tarcia materiałów włókienniczych trójwymiarowych (3D) są stosunkowo rzadkie. Wynika to między innymi z trudności przeprowadzenia pomiaru tarcia przy niejednorodnej – fakturalnej powierzchni tych materiałów. W ramach niniejszej pracy przedstawiono badania pomiarów tarcia tkanin gofrowanych. Badania wykonano za pomocą stanowiska pomiarowego bazującego na tradycyjnej metodzie pomiaru polegającej na wymuszonym wzajemnym przemieszczaniu się dwóch powierzchni i rejestrowaniu sił towarzyszących temu zjawisku. Celem niniejszej publikacji jest przybliżenie czytelnikom metod pomiaru tarcia materiałów włókienniczych, przedstawienie charakterystyki ciernej tkanin gofrowanych oraz przedyskutowanie problemów związanych z pomiarem tarcia tego typu tkanin.

EN

Friction is one of the most important properties of textile materials, influencing both their technological and functional evaluation. In the case of materials intended for clothing, friction is the property that affects the sensorial comfort of clothing usage. There are many methods for measuring friction in textile materials. Recently, the most common is the method using the KES-FB4 device, which is one of the modules of the KES (Kawabata Evaluation System). Numerous studies of friction in textile materials have been published, but they mainly concerned measurements of flat – two-dimensional materials. Studies of friction in three-dimensional (3D) textile materials are relatively rare. This is due to the difficulty of measuring friction with a non-uniform – textural surface of these materials. This paper presents studies of friction measurements of seersucker woven fabrics. The studies were performed using a measuring station based on the traditional measurement method consisting in forced mutual movement of two surfaces and recording the forces accompanying this phenomenon. The purpose of this publication is to introduce readers to methods of measuring the friction of textile materials, to present the friction characteristics of seersucker woven fabrics, and to discuss problems related to measuring the friction of this type of fabric.

8

Innovative fixed-axle Savonius wind turbine for enhanced efficiency and durability

Zhankeldi Adilet, Kozhageldiyev Bekmyrza, Askarov Erlan, Mukanov Ruslan, Bazarbay Bauyrzhan

Polityka Energetyczna

|

2025

|

T. 28, z. 3

51--78

EN

This study aimed to develop and evaluate the effectiveness of a new Savonius wind turbine scheme featuring a vertical fixed axle, which offers advantages in reducing metal intensity and operating time. The study employed theoretical analysis of existing wind turbine designs, a fixed axle modular design, and aerodynamic modeling of the rotor profile to enhance the plant’s efficiency. As a result of the study, a new scheme of a Savonius wind turbine with a vertical fixed axle was developed. The proposed design helped significantly reduce the metal intensity of the plant by approximately 30%, resulting in lower manufacturing costs. The absence of a rotating shaft and its replacement with a fixed axle resulted in a reduction of friction in the support, thereby increasing the plant’s efficiency. Dynamic forces on the structure were also reduced, contributing to longer bearing life. The proposed design reduced metal consumption by approximately 1.5 times, resulting in a 35% reduction in production costs. Less frequent maintenance, once every two years instead of every six months, reduces operating costs by up to 40%. Reduced friction in the bearings and reduced dynamic loads increase reliability and extend bearing life by 25%. All in all, these factors increase the financial efficiency and competitiveness of the turbine in the renewable energy market. The practical benefits of the research for stakeholders are that engineers are able to implement simplified and reliable design solutions that reduce bearing loads and increase turbine efficiency.

PL

W artykule ukazano badanie przeprowadzone w celu opracowania i oceny skuteczności nowego sche matu turbiny wiatrowej Savonius z pionową osią stałą, która ma zalety w zmniejszaniu intensywności metalu i czasu pracy. Zastosowano metody analizy teoretycznej istniejących konstrukcji turbin wiatrowych, modułową konstrukcję osi stałej oraz modelowanie aerodynamiczne profilu wirnika w celu poprawy wy dajności elektrowni. W wyniku badań opracowano nowy schemat turbiny wiatrowej Savonius z pionową osią stałą. Zaproponowany projekt pomógł znacznie zmniejszyć metalochłonność elektrowni o około 30%, co obniżyło koszty produkcji. Brak obracającego się wału i zastąpienie go stałą osią spowodowało zmniej szenie tarcia we wsporniku, co zwiększyło wydajność elektrowni. Zmniejszono również siły dynamiczne działające na konstrukcję, co przyczyniło się do wydłużenia żywotności łożysk. Wykazano, że nowy pro jekt turbiny wiatrowej jest łatwiejszy w produkcji, bardziej niezawodny i opłacalny niż konwencjonalne pionowe farmy wiatrowe. Dzięki tym ulepszeniom nowy system jest bardziej konkurencyjny i możliwy do zastosowania w klimacie kontynentalnym. Stwierdzono również, że zastosowanie stałej osi zmniejsza zużycie podpór łożysk, zwiększając ich żywotność. Konstrukcja stałej osi zmniejszyła obciążenie dolnych podpór, co zmniejszyło uszkodzenia mechaniczne i poprawiło ogólną niezawodność systemu. Badanie po twierdziło, że ta turbina wiatrowa jest lepiej przystosowana do warunków z intensywnymi wiatrami i czę stymi zmianami kierunku wiatru, co czyni ją szczególnie wydajną w regionach o klimacie kontynentalnym.

9

Standardization of tests with a four-ball apparatus

Gemza Bartłomiej, Gemza Mirosław

Mebutra

|

2025

|

No. 4

44--53

EN

This paper presents a general construction of a four-ball apparatus and an outline of changes in standards related to tests carrid out on this type of devices.

10

Influence of irradiation doses on the mechanical and tribological properties of polyetheretherketone exposed to electron beam treatment

Rakhadilov Bauyrzhan, Ormanbekov Kuanysh, Zhassulan Ainur, Andybayeva Gaukhar, Shynarbek Aibek, Mukhametov Yeldos

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2025

|

Vol. 19, no. 1

121--131

EN

This study investigates the effects of electron beam irradiation on the mechanical and tribological properties of polyetheretherketone (PEEK), with particular focus on modifications resulting from the application of Litol-24 lubricant. Samples of pre-treated PEEK were irradiated at doses of 100, 200, 400, and 600 kGy using the ILU-10 linear accelerator. Comprehensive analyses were conducted, including thermogravimetric analysis (TGA) to assess thermal stability, X-ray diffraction (XRD) to observe structural changes, and the impact of irradiation on microhardness. Tribological performance was evaluated using the ball-on-disc method. Results indicate that irradiation decreases microhardness by approximately 19% and modifies tribological behavior in a dose-dependent manner. TGA results showed subtle shifts in decomposition onset temperatures, with a reduction of about 10°C post-irradiation, while XRD revealed a 12% decrease in crystallinity, affecting mechanical properties. Further investigations demonstrated that lubrication, particularly under high-load conditions, could enhance PEEK’s operational characteristics post-irradiation. The study underscores the critical role of lubricants in improving the wear resistance and durability of PEEK, making it suitable for high-stress applications in mechanical engineering and manufacturing sectors. The analysis highlights the potential of integrating electron irradiation into existing material processing workflows to improve PEEK's properties, thereby extending its utility across various industrial applications. This approach offers a promising avenue for optimizing the performance and longevity of PEEK components, particularly in environments subject to extreme mechanical stresses.

11

The use of artificial neural networks to the analysis of lubricating performance of vegetable oils for plastic working applications

Szewczyk Marek, Mezher Marwan T., Jaber Tanya Abdulsattar

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2025

|

Vol. 42, nr 1

5--15

EN

Sheet metal forming is the basic method of processing of deep-drawing quality steel sheets used in the automotive industry. A properly planned technological process of forming should include guidelines for friction conditions, or rather the coefficient of friction. Determination of the coefficient of friction is carried out using various methods. In this article, the strip drawing test was used to analyse the friction of low-carbon DC04 steel sheets. The tests were carried out at different contact pressures and with the use of different vegetable-oil based biolubricants. The most common edible and non-edible oils were selected for the tests: sunflower, rape-seed, moringa and karanja. The analysis of the experimental results was carried out using multilayer artificial neural networks (ANNs). Different learning algorithms and different transfer functions were considered in ANNs. Based on the analysis of experimental data, it was noticed that the coefficient of friction decreased with increasing contact pressure. The lowest values of the coefficient of friction, in the entire range of analysed pressures, were observed during lubrication with karanja oil. It was also found that Levenberg-Marquardt training algorithm with log-sigmoid transfer function provided the lowest values of performance errors and at the same time the highest value of the coefficient of determination R2 = 0.94719.

PL

Kształtowanie blach stalowych głębokotłocznych jest podstawową metodą obróbki blach stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Prawidłowo zaplanowany proces technologiczny formowania powinien uwzględniać wytyczne dotyczące warunków tarcia, a właściwie współczynnika tarcia. Wyznaczanie współczynnika tarcia przeprowadza się różnymi metodami. W tym artykule do analizy tarcia blach ze stali nisko-węglowej DC04 wykorzystano test przeciągania pasa blachy. Testy przeprowadzono przy różnych naciskach kontaktowych i z wykorzystaniem różnych biosmarów na bazie olejów roślinnych. Do testów wybrano najpopularniejsze oleje jadalne i niejadalne: słonecznikowy, rzepakowy, moringa i karanja. Analizę wyników eksperymentów przeprowadzono z wykorzystaniem wielowarstwowych sztucznych sieci neuronowych. W sieciach neuronowych rozważano różne algorytmy uczenia sieci i różne funkcje przejścia. Na podstawie analizy danych eksperymentalnych zauważono, że współczynnik tarcia zmniejszał się wraz ze wzrostem nacisku kontaktowego. Najmniejsze wartości współczynnika tarcia, w całym zakresie analizowanych nacisków, zaobserwowano podczas smarowania olejem karanja. Stwierdzono również, że algorytm uczenia Levenberga-Marquardta z logarytmiczno-sigmoidalną funkcją przejścia zapewnił najmniejsze wartości błędów sieci neuronowej i jednocześnie największą wartość współczynnika determinacji R2= 0,94719.

12

Application of feed-forward neural networks for modeling friction phenomena with presence of vegetable oil-based bio-lubricants

Trzepieciński Tomasz, Mezher Marwan T., Luiz Valmir Dias, Laouini Salah Eddine, Lemu Hirpa G.

Advances in Materials Science

|

2025

|

Vol. 25, nr 1(83)

51--65

EN

Reducing the use of petroleum-based oil lubricants in metal forming processes is a major task of modern sustainable industry. In order to meet the expectations of industry, this article presents the friction results of DC04 sheets in a friction pair with 145Cr6 tool steel tested with corn, sunflower, rapeseed, cottonseed and soybean vegetable oils. The friction process variables were also contact pressure and surface roughness of countersamples. The assessment of the lubricant efficiency was based on the friction coefficient value. Complex phenomena in the contact zone make the interpretation of results difficult. Therefore, feed-forward neural networks were used to analyse the relationship between input parameters and coefficient of friction. Different training algorithms and transfer functions were tested to find the optimal architecture of the neural network. The friction coefficient value, depended on the friction conditions and considering all tested oils, ranged between 0.155 and 0.181. The 3-10-1 neural network trained using the Levenberg-Marquardt algorithm and consisted of neurons with a radial basis transfer function provided the lowest mean squared error (MSE = 2.2233×10−6) and the root mean squared error (RMSE = 0.001491). The prediction quality of this network defined by the coefficient of determination was R2 = 0.9697.

13

The effectiveness of damping for SkyHook control strategy depending on how realistic damper model is

Klockiewicz Zbyszko, Ślaski Grzegorz

Vibrations in Physical Systems

|

2024

|

Vol. 35, nr 1

art. no. 2024120

EN

One of the most widely known control strategies for improving vehicle ride comfort is SkyHook, which was tested by many scientists. Those tests however were carried out mainly using simplified damper models with simple linear or two-linear, symmetric characteristics. On the base of real damper characteristics testing, the researchers in this article examined the influence of using more realistic and complicated damper models with friction, hysteresis and time-delay of state-switching implemented, on the effectiveness of control goals. They were measured by chosen dynamic responses of a suspension system for excitations in the typical exploitation frequency range. The results from the experiments were compared with those found in literature and with the simplified version of a damper model, without hysteresis, friction or actuation delay.

14

Tribological Tests of Materials for Hip Joint Endoprosthesis Cups

Bojko Łukasz, Pałka Paweł, Osada Piotr, Makowska Elżbieta

Tribologia

|

2024

|

nr 4

7--22

EN

Hip joint alloplasty completely changes the cooperation conditions of the correct biological friction pair by introducing a cup and a head on a stem. When selecting an endoprosthesis, a choice should be made between a rigid tribological node and a flexible biobearing that absorbs locomotion loads, which better approximates the conditions in a normal joint. The aim of the study is to compare and evaluate the tribological and micromechanical parameters of selected biomaterials used for hip joint endoprosthesis cups. The conducted tests of wear resistance and determination of coefficients of friction, as well as microhardness and Young’s modulus tests, allowed us to determine which materials will be preferred for hip joint endoprosthesis cups. Based on the results of the tribological tests performed, the authors identify the most favorable tribological pair in the context of wear and coefficient of friction. Improving the tribological cooperation of the bearing pair used, reducing wear and generation of friction products in particular, may influence the articulation conditions of the endoprosthesis and the length of its survival in the body.

PL

Alloplastyka stawu biodrowego w sposób całkowity zmienia warunki współpracy prawidłowej biologicznej pary trącej poprzez wprowadzenie panewki oraz głowy na trzpieniu. Dobierając endoprotezę należy dokonać wyboru pomiędzy sztywnym węzłem tribologicznym a biołożyskiem podatnym, amortyzującym obciążenia lokomocyjne, które lepiej przybliża warunki panujące w prawidłowym stawie. Celem pracy jest porównanie i ocena parametrów tribologicznych i mikromechanicznych wybranych biomateriałów stosowanych na panewki endoprotez stawu biodrowego. Przeprowadzone badania odporności na zużycie oraz wyznaczenie współczynników tarcia, a także badania mikrotwardości i modułu Younga pozwoliły stwierdzić, które materiały będą najbardziej odpowiednie na panewki endoprotez stawu biodrowego. Badania tribologiczne pozwoliły na wyznaczenie najkorzystniejszej pary tribologicznej w kontekście zużycia i współczynnika tarcia. Poprawa tribologicznej współpracy zastosowanej pary łożyskowej, a szczególnie obniżenie zużycia i zmniejszenie generowania produktów tarcia może wpływać na warunki artykulacji endoprotezy i długość jej przeżycia w organizmie.

15

Tribological Analyses of a TiCN-Al2O3-Coated Cemented Carbide-Ti6Al4v Alloy Contact under Variable Cooling and Lubrication Conditions

Bogdan-Chudy Marta

Tribologia

|

2024

|

nr 3

39--48

EN

The paper presents the results of tribological studies on the Ti6Al4V titanium alloy-TiCN-Al2O3 -coated cemented carbide contact. The experiments were conducted using a pin-on-disc tribometer, enabling the analysis of the tribological pair interaction in a sample-counter-sample system. The tribological investigations included conditions of dry friction, minimal quantity lubrication (MQL), and cooling using a nozzle. The results of the studies focused on the coefficient of friction and temperature at the contact area of the tribological pair. Additionally, the evolution of the surface layer structure of the tribological pair was evaluated using optical methods and SEM analysis. Tribological tests allowed for the assessment of contact characteristics of the process for cooperating friction pairs.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych stopu tytanu Ti6Al4V w skojarzeniu z węglikiem spiekanym z powłoką CVD: TiCN-Al2O3 . Badania przeprowadzono na tribometrze pin-on-disc, który umożliwia współpracę pary tribologicznej w układzie próbka–przeciwpróbka. Badania tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia suchego, z zastosowaniem minimalnego smarowania MQL oraz z wykorzystaniem dyszy chłodzącej strefę tarcia. Przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia oraz temperatury na styku pary tribologicznej. Oceniano zmiany integralności struktury w warstwie wierzchniej elementów pary tribologicznej między innymi w oparciu o odwzorowanie powierzchni metodami optycznymi oraz badaniami SEM. Badania tribologiczne pozwoliły na ocenę wybranych kontaktowych charakterystyk procesu dla współpracujących ze sobą par trących.

16

Statistical Analysis of Frictional Processes of a Sliding Bearing

Lepiarczyk Dariusz

Tribologia

|

2024

|

nr 2

51--63

EN

This article addresses the issue of diagnosing friction nodes in sliding bearings, which are among the most challenging and complex topics in the tribological research. The article presents a methodology for diagnosing friction nodes operating under variable loads based on the analysis of vibration acceleration signals from the bearing using statistical methods. In the study, statistical parameters were determined to assess the technical condition of sliding bearings operating with variable loads under dry and mixed friction conditions. Using statistical tools to interpret selected tribological parameters that occur in the friction process aims to ensure the proper operation of the tribological system under operating conditions. Analysis of the measurement results presented in the study using statistical tools will allow the development of a methodology to assess the correct operation of sliding bearings.

PL

Praca podejmuje problem diagnozowania węzłów tarcia łożyska ślizgowego, które zalicza się do najbardziej trudnych i skomplikowanych w badaniach tribologicznych. W artykule przedstawiono metodykę diagnozowania węzłów tarcia pracujących przy zmiennym obciążeniu w oparciu o analizę sygnałów przyspieszeń drgań łożyska z wykorzystaniem metod statystycznych. W opracowaniu wyznaczono parametry statystyczne do określania stanu technicznego łożyska ślizgowego pracującego przy zmiennym obciążeniu w warunkach tarcia suchego i tarcia mieszanego. Wykorzystanie narzędzi statystycznych w interpretacji wybranych parametrów tribologicznych zachodzących w procesie tarcia ma na celu zapewnienie poprawnej pracy układu tribologicznego w warunkach eksploatacyjnych. Przedstawiona w opracowaniu analiza wyników pomiarów z wykorzystaniem narzędzi statystycznych pozwoli na opracowanie metodyki oceny poprawnego stanu pracy węzłów tarcia łożysk ślizgowych.

17

Possibility of Introducing Molybdenum Disulfide into the Layer During Gas Nitriding

Kazimierski Grzegorz, Stodolny Jerzy, Goły Marcin, Wróbel Rafał J.

Tribologia

|

2024

|

nr 3

57--71

EN

The aim of this study was to attempt the introduction of molybdenum disulfide as an excellent solid lubricant into the nitrided coating before the nitriding process. In the commonly applied methods, nitriding precedes depositing MoS2 powder on a surface. In the method described in the article, this order was reversed and the surface intended for frictional contact was first coated with a layer of MoS2 powder and then subjected to gas nitriding in an ammonia atmosphere. The most important observations indicate that the presence of MoS2 on the surface before nitriding did not hinder the thermochemical treatment, and the applied molybdenum disulfide powder was transferred to the surface layer after nitriding. Some of the MoS2 powder was embedded in the upper regions of the white layer, and the presence of some powder was found on the surface of the nitrided layer. Such a result obtained in the new technological variant is a desirable circumstance that allows for better utilization of the lubricating properties of the new coating.

PL

Celem pracy była próba wprowadzenia dwusiarczku molibdenu jako doskonałego stałego smaru do powłoki azotowanej przed procesem azotowania. Znane metody głównie stosują najpierw azotowanie, a następnie osadzanie proszku MoS2 na takiej powierzchni. Wadą tych metod jest jedynie powierzchniowa obecność MoS2 na powłoce. W opisanej w artykule metodzie kolejność ta została odwrócona i w pierwszej kolejności na powierzchnię przeznaczoną do kontaktu ciernego nałożono warstwę proszku MoS2,którą następnie poddano azotowaniu gazowemu w atmosferze amoniaku. Najważniejsze obserwacje wskazują, że obecność MoS2 na powierzchni przed azotowaniem nie utrudniała procesu obróbki cieplno-chemicznej, a zastosowany proszek dwusiarczku molibdenu po azotowaniu przeniósł się na warstwę wierzchnią. Część proszku MoS2 została osadzona w górnych obszarach białej warstwy i stwierdzono obecność pewnej ilości proszku na powierzchni warstwy azotowanej. Uzyskany wynik w nowym wariancie technologicznym jest pożądaną okolicznością, która pozwala na lepsze wykorzystanie właściwości smarnych nowej powłoki.

18

Influence of Contact Time with Lubricant on Polymer-Polymer Sliding Pair Interaction

Ptak Anita, Łukaszyk Adrianna

Tribologia

|

2024

|

nr 2

87--93

EN

This paper presents tribological investigations of pairs of same-type construction polymers: PET, PA6, and POM, which for different durations were in contact with a lubricant. Hydraulic oil HLP 68, used for heavily loaded drive systems, was the lubricant. Test samples were subjected to storage in this lubricating medium for different lengths of time: ranging from no storage to 2 weeks of storage. The static friction coefficient, which has a significant bearing on the startup of systems, was studied. Furthermore, investigations aimed at identifying the phenomena involved in the interaction of the polymer-polymer sliding pair were carried out. The duration of the storage of the polymeric materials in the lubricating medium has been found to have a visible effect on static friction coefficient values and surface hardness and condition.

PL

W pracy zostały przedstawione badania tribologiczne jednoimiennych par polimerów konstrukcyjnych PET, PA6 i POM, które miały różny czas kontaktu ze środkiem smarnym. Jako środek smarny został wykorzystany do badań olej hydrauliczny HLP 68, który stosuje się do wysoko obciążonych układów napędu. Wykorzystane do badań próbki zostały poddane leżakowaniu w środku smarnym przez różny czas, gdzie rozpoczęto badania od braku użycia środka smarnego, a najdłuższym było leżakowanie próbek w oleju hydraulicznym przez 2 tygodnie. Wykonano badania współczynnika tarcia statycznego, który ma znaczący wpływ na moment rozruchu układów oraz badania uzupełniające mające na celu identyfikację zjawisk występujących podczas współpracy pary ślizgowej polimer–polimer. Czas leżakowania materiałów polimerowych w środku smarnym ma widoczny wpływ na wartości współczynnika tarcia statycznego oraz twardość i stan powierzchni.

19

Effect of the Addition of a Selected Ionic Liquid on Tribological Properties of Steel

Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Kowalski Marcin

Tribologia

|

2024

|

nr 4

43--53

EN

This paper examines the impact of incorporating the 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIMPF6) ionic liquid into PAO 8 polyalphaolefin oil on the tribological characteristics of the steel-steel system lubricated with this oil. Friction-wear tests were carried out on a tribological tester operating as a ball and disc assembly in a frictional motion. Tests were carried out with a load of 10 N over a sliding distance of 1,000 m. 100Cr6 steel discs and balls were used in the tests. The tests were carried out under lubrication conditions with the BMIMPF6 ionic liquid, PAO 8 poly(α)olefin oil, PAO 8 poly(α)olefin oil with the addition of 1% and 10% BMIMPF6 ionic liquid. Following the tribological tests, both discs and balls were subjected to microscopic observation with a view to analysing the microstructure and geometric structure of the surface at the wear track. The study found that the quantity of ionic liquid incorporated into the PAO 8 oil has a discernible influence on the tribological characteristics of 100Cr6 steel. Adding a lubricant with 1% of BMIMPF6 in PAO 8 to PAO 8 containing 10% of BMIMPF6 increased the coefficient of friction value by approximately 26% and lowered disc wear by approximately 43%. In contrast, the analysis of ball wear revealed that the lowest level of wear was observed in the 1% concentration of BMIMPF6 in PAO 8, while the highest level of wear was observed in PAO 8 oil.

PL

W artykule zbadano wpływ dodatku cieczy jonowej 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate BMIMPF6 do oleju polialfaolefinowego PAO 8 na właściwości tribologiczne stali. Badania tarciowo-zużyciowe zrealizowano na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu obrotowym. Testy przeprowadzono przy obciążeniu 10 N na drodze tarcia równej 1000 m. Do badań użyto tarcz i kul wykonanych ze stali 100Cr6. Badania zrealizowano w warunkach smarowania cieczą jonową BMIMPF6, olejem poli(α)olefinowym PAO 8, olejem poli(α)olefinowym PAO 8 z dodatkiem 1% oraz 10% cieczy jonowej BMIMPF6. Po testach tribologicznych zarówno tarcze, jak i kule poddano obserwacjom mikroskopowym – analizowano mikrostrukturę oraz strukturę geometryczną powierzchni w miejscu wytarcia. Uzyskane wyniki z badań wskazały, że ilość dodatku cieczy jonowej w oleju PAO 8 ma wpływ na właściwości tribologiczne stali 100Cr6. Dla 10% stężenia BMIMPF6 w oleju PAO 8 uzyskano większą wartość współczynnika tarcia o około 26% i mniejsze zużycie tarczy o około 43% w porywaniu ze środkiem smarującym zawierającym 1% stężenia BMIMPF6 w PAO 8. Z kolei porównując zużycie kul, najmniejsze wytarcie zarejestrowano dla 1% stężenia BMIMPF6 w PAO 8, a największe dla oleju PAO 8.

20

Area of Energy Dissipation in the Process of Solid Friction

Maciąg Maria

Tribologia

|

2024

|

nr 3

85--92

EN

This study is an attempt at determining the volume of a material adherent directly to a friction surface where the process of energy dissipation is focused. The discussion is based on the laws of mass and energy conservation. Non-stationary thermal processes and wear in the environment of surface asperities contact are analysed. Their effects are then presented as stationary, averaged at the macroscopic level and referred to the nominal surface of friction. Some dependences describing mass, volume and depth of energy dissipation area are introduced. An original method of determining flash temperature is offered. The proposed model encompasses a series of physical properties of a material involved in friction, certain geometric characteristics of the specimen, and major friction and wear parameters. A selected tribological experiment illustrates geometric features of the friction area for several metallic materials. Depth of the energy dissipation area has been found to range from 0.16 to 2.94 μm, depending on physical properties of a material and friction parameters.

PL

W niniejszej pracy podjęto próbę wyznaczenia objętości materiału przylegającej bezpośrednio do powierzchni tarcia, w której koncentruje się proces dyssypacji energii. Za podstawę rozważań przyjęto zasady zachowania masy i energii. Zanalizowano niestacjonarne procesy cieplne i zużywanie zachodzące w otoczeniu styku nierówności powierzchni. Następnie przedstawiono ich skutki jako stacjonarne, uśrednione na poziomie makroskopowym, odniesione do powierzchni nominalnej tarcia. Wyprowadzono zależności opisujące masę, objętość i głębokość strefy dyssypacji energii. Zaproponowano oryginalny sposób wyznaczania temperatury błysku. W proponowanym modelu uwzględniono szereg własności fizycznych materiału uczestniczącego w tarciu, niektóre cechy geometryczne próbki oraz ważniejsze parametry tarcia i zużywania. Na wybranym przykładzie eksperymentu tribologicznego zilustrowano cechy geometryczne strefy tarcia dla kilku materiałów metalicznych. Stwierdzono, że głębokość obszaru dyssypacji energii zawiera się w przedziale 0,16 – 2,94 μm zależnie od własności fizycznych materiału i parametrów tarcia.