Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 26

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  mechanizm zużycia
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
Purpose: The work is connected with the current trend related to the modification of tool surfaces with PVD and CVD methods through the deposition of coatings to increase their durability. The research results of coated tools tests that are carried out in industrial conditions are presented in details. Design/methodology/approach: Structure, chemical and phase composition investigations related to the mechanical and tribological properties of coatings produced on tool substrates and analysis of the results are included. Investigations of the properties of deposited coatings on the following tool materials were made: high speed steels, hot work tool steel, sintered carbides and SiAlON tool ceramics. Findings: Interpretation of production tests results of coated tools and an analysis of the wear mechanisms of tool blades in relation to the properties of coatings and their adhesion, in particular characterized in the scratch test, were described. Research limitations/implications: Adhesion scratch test cannot be the only and final method of such evaluation. For example a direct comparison of the results of the scratch tests of coatings is possible when adhesion is being examined of different coatings yet on the same type of the substrate. Practical implications: Based on the adhesion test results using the scratch test, the suitability of the coatings produced on the cutting tools can be quickly assessed. Originality/value: It was sought those parameters which characterize the properties of coatings, ones which would permit to effectively/practically assess the performance of tools with coatings produced, with an exclusion or limitation of long-term and expensive durability tests of tools that are carried out in industrial conditions.
EN
Nickel-based superalloy Inconel718 has excellent properties such as good fatigue resistance, creep resistance, oxidation resistance and corrosion resistance. It has been widely used in aerospace industry. However, nickel-based superalloy is a kind of typical difficult-to process-material. The alloying elements which enhanced material exist in the form of high hardness compound (TiC, NbC and other interphase hard point). These high hardness compounds led to complicate cutting deformation, high cutting temperature, large cutting force and severe tool wear. According to the characteristics in cutting Inconel718 and the microstructure of cemented carbide tool, the wear properties and mechanism of carbide tool in cutting Inconel718 process are revealed by multi-scale analysis method. The main wear forms that wear debris peeled from the tool substrate are given and the evolution mechanism of tool wear caused by the crack in the cutting process is deeply studied.
EN
The paper presents the influence of selected operating factors, i.e. load, slip, and wear rate, and surface conditions. The wear mechanism between the cooperating rolling surfaces in the rolling/sliding combination varies due to the interaction of the complex stresses / deformations caused by the variable operating conditions. Surface roughness studies have allowed determining the stereological parameters that are specific to the set type of wear. In addition, simulation studies using the Finite Element Method in a roll-to-roll system have been used to determine the value and depth of maximum stresses and deformations occurring in the surface layer due to the interaction of two co-operating bodies. Geometric models have the same properties and disadvantages as the surface layer in a real object. Reflecting the operating conditions and defining the wear mechanisms in the proposed research allowed us to determine the state of the surface layer and predict its durability.
PL
W pracy przedstawiono wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych, tj. obciążenia, poślizgu i prędkości na zużycie i stan warstwy wierzchniej. Mechanizm zużywania pomiędzy współpracującymi powierzchniami tocznymi w skojarzeniu toczno-ślizgowym zmienia się na skutek oddziaływania złożonego stanu naprężeń/ odkształceń wywołanego przez zmienne warunki eksploatacji. Przeprowadzone badania chropowatości powierzchni pozwoliły na określenie parametrów stereologicznych, które są charakterystyczne dla danego rodzaju zużycia. Dodatkowo przeprowadzone badania symulacyjne za pomocą metody elementów skończonych w układzie rolka-rolka pozwoliły na określenie wartości i głębokości zalegania maksymalnych naprężeń i odkształceń powstających w warstwie wierzchniej w wyniku oddziaływania wzajemnego dwóch ciał ze sobą współpracujących. Wykonane modele geometryczne miały takie same właściwości i wady, jakie ma warstwa wierzchnia w obiekcie rzeczywistym. Odzwierciedlenie warunków eksploatacji i określenie mechanizmów zużywania w zaproponowanych badaniach umożliwiło wyznaczenie stanu warstwy wierzchniej i prognozowanie jej trwałości.
PL
Celem niniejszej pracy było określenie mechanizmu zużywania się materiału matrycy, jak i odkuwki tytanowej podczas procesu kucia matrycowego. Materiałem do badań była stal narzędziowa 55NiCrMoV7 z warstwą napawaną o pod-wyższonej zawartości Cr i Mo oraz odkuwka ze stopu Ti6Al4V. W wyniku kucia w temperaturze 940ºC na powierzchni obu materiałów pojawiły się wyraźne wy-żłobienia. Analiza metalograficzna pozwoliła stwierdzić, iż na powierzchni materiałów występują porowate struktury tlenkowe. Analiza chemiczna z tych obsza-rów wykazała obecność w produktach zużycia występujących na materiale matrycy – zwiększonej zawartości tytanu i aluminium. Wzajemne mieszanie materiału odkuwki i matrycy skutkowało powstaniem na powierzchni materiału niskotopliwej eutektyki. Zwiększenie temperatury na powierzchni styku najprawdopodob-niej związane było z efektem egzotermicznym od odkształcenia, jak i tarciem występującym podczas procesu kucia. Zwiększony udział fazy α na powierzchni odkuwki skutkował powstawaniem w obszarach przypowierzchniowych siatki pęknięć. Pęknięcia te powodowały dodatkową intensyfikację procesu zużycia.
EN
The wear mechanisms of titanium alloy forging and tool steel used for die forging are presented. Materials for the investigations were 55NiCrMoV7 tool steel and Ti6Al4V titanium alloy. The die forging process was performed at 940ºC on backward hammer BECHE. On the surface of the die and forging, a groove net was observed after the process. Metallographic analysis indicated the presence of oxidation products on the surfaces of the tested materials. A net of micro-cracks and an increase in the α phase volume fraction was observed in the subsurface area of the titanium alloy. Chemical microanalysis from the die surface area and on the cross section revealed the presence of titanium and aluminium in the wear products. Mutual mixing of materials resulted in the formation of low-temperature eutectics on the surfaces. The exothermic effect of titanium alloy plastic deformation and the friction resulted in a temperature increase. The liquid phase cased gridding of materials surfaces. The higher volume fraction of the α phase and presence of cracks in the subsurface area of titanium alloy also probably intensify wear.
EN
The aim of the presented paper was to describe the wear mechanisms operating at the small length scale in multilayer coatings subjected to a mechanical testing. A hybrid PLD system (Pulsed Laser Deposition connected with magnetron sputtering) was used for the multi-layer coating deposition. Coatings were subjected to indentation, ball-on disc wear and scratch adhesion tests. Microstructure of the as-deposited coating and after mechanical tests was studied using the Scanning (SEM) and the Transmission (TEM) Electron Microscopes. The research work revealed that application of innovative multilayer coatings may allow to predict their life time and to steer their properties.
PL
Celem pracy było określenie mechanizmów zużycia wielowarstwowych powłok tribologicznych, poddanych testom mechanicznym na zużycie. Powłoki wytwarzane przy zastosowaniu hybrydowego układu PLD (technika laserowej ablacji połączona z rozpylaniem magnetronowym) poddane zostały mechanicznym testom na zużycie (indentacja oraz test kula-tarcza), a także testowi przylegania powłoki do podłoża (test zarysowania). Charakterystykę mikrostruktury powłok przed i po testach mechanicznych przeprowadzono za pomocą skaningowej (SEM) oraz transmisyjnej (TEM) mikroskopii elektronowej. Badania wykazały, że poprzez stosowanie innowacyjnych powłok wielowarstwowych można przewidzieć czas ich eksploatacji oraz dają możliwość sterowania właściwościami.
PL
Przedmiotem badań wieloskalowej analizy mechanizmu zużycia były efekty niszczenia mikrostruktury wielowarstwowych powłok typu: Ti/TiN oraz TiN/Ti/a-C:H. Powłoki uzyskano na austenitycznej stali nierdzewnej przy użyciu hybrydowej metody osadzania laserem impulsowym (PLD+magnetron). Mikrostrukturę powłoki składającej się z bi-warstw o grubości rzędu 10 nm charakteryzowano z zastosowaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego Tecnai F20 (200kV) FEG. Fazowa i chemiczna analiza składu przeprowadzona została metodą EDS z dyspersją energii (rentgenowska spektroskopia) i w oparciu o obrazy dyfrakcji elektronów. Odporność na uszkodzenia powłoki badano diamentową kulkę siłą 1N przyłożonego obciążenia. Cienkie folie zostały przygotowane bezpośrednio ze ścieżki zużycie z zastosowaniem skupionej wiązki jonów metodą FIB z wykorzystaniem aparatury QUANTA 200 3D DualBeam. Wielowarstwowe powłoki charakteryzowały się mikrostrukturą z dużą ilością dyslokacji w warstwie TiN, podobnie jak w powłoce monowarstwowej TiN. W przypadku powłoki węglowej a-C:H warstwa była amorficzna. Po teście mechanicznym zużycia metodą kula-dysk, stosując kulkę Al2O3, wielowarstwowa powłoka TiN/Ti/a-C:H była silnie zdeformowana. Ceramiczne powłoki TiN oraz a-C:H wykazywały kruche pęknięcia, zaś bardzo cienkie warstwy metaliczne Ti, wytworzone na każdej granicy fazowej, zostały odkształcone plastycznie. Linie deformacji propagowały się pod kątem 45o do kierunek wzrostu krystalitów. Zużycie tribologiczne krystalicznych warstw TiN spowodowało pęknięcia wzdłuż płaszczyzn {111}. Obecność fazy metalicznej prowadziła do wzrostu oporności na pęknięcia i zwiększała koszt energetyczny propagacji pęknięć.
EN
The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were investigated. Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Optimization of layer thickness and modulation was performed by application of advanced deposition and diagnostic methods. Switching from mono- to multi-layered coatings allows changing the mechanism of wear from through-coating cracking leading to catastrophic delamination to more gradual layer-by-layer coating removal. The farther wear decrease should be sought at lower multilayer period. Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behavior in service systems subjected to wearing.
7
Content available remote Types of wear and tear of biomaterials used in orthopaedic surgery
EN
Purpose: Purpose of this paper is presentation of observations on different kinds of wear and tear of biomaterials used in contemporary orthopaedic surgery. Design/methodology/approach: Types of prosthesis damage, encountered in medical practice, and their causes have been described. Results of many clinical studies were analysed to review prosthesis damage from the stage of implanting (such as intrusion of a foreign object between its components) to their natural wear and tear after many years of use (abrasive wear, biological corrosion). Findings: It has been shown that prostheses heads may also succumb to quick wear and tear despite being made of harder and more durable materials than sockets. Research limitations/implications: Clinical and laboratory of defective implants discover the reasons of damage, but they are time consuming. There are also difficulties in obtaining objects for research. Originality/value: The research has helped to systematise the knowledge on the mechanisms of wear and damage of endoprostheses, which is vital for improvement of their life cycle.
8
Content available remote Tailoring of multilayer structure to tribological conditions
EN
The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings was investigated. Coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Tailoring of layer thickness and modulation was performed to tribological conditions. Switching from mono- to multilayered coatings allows changing the mechanism of wear from throughcoating cracking to more gradual layer-by-layer coating removal. Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behaviour in service systems subjected to wearing.
PL
Analizowano mechanizm tribologicznego zużycia wielowarstwowych powłok na bazie tytanu i węgla typu Ti/TiN oraz (TiN/Ti/a-C:H). Powłoki osadzono na stali austenitycznej 316L z wykorzystaniem metody hybrydowej PLD (osadzanie laserem impulsowym + osadzanie magnetronowe). Do osadzania wykorzystano tarcze z tytanu wysokiej czystości (99,9%) oraz tarcze węglowe (grafit). Mikrostrukturę analizowano na cienkich foliach uzyskanych za pomocą systemu FEI Dual BeamTM FIB z techniką Omniprobe lift-out, Obserwacje mikrostruktury przeprowadzono, wykorzystując transmisyjny mikroskop elektronowy TECNAI F20 SuperTWIN (200kV). Mechanizm zużycia powłok wielowarstwowych był realizowany przez kruche pękanie warstw ceramicznych i plastyczne odkształcenie metalicznych. Dostosowanie grubości warstw i ich modulacji prowadzono w aspekcie zużycia tribologicznego. Przejście z powłok mono- do wielowarstwowych prowadziło do zmiany mechanizmu zużycia z realizowanego na drodze pękania przez powłokę do stopniowego usuwania warstw jedna po drugiej. Zaprojektowanie i wykonanie wielowarstwowych powłok typu Ti/TiN oraz (TiN/Ti/a-C:H) doprowadziło do poprawy właściwości sytemu poddanego zużyciu tribologicznemu.
EN
Purpose: The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were investigated. Coatings were deposited using the hybrid Pulsed Laser Deposition technique (PLD) on austenitic stainless steel. The microstructure investigations were performed with the TECNAI G2 SuperTWIN FEG (200kV) transmission electron microscope. Ceramic TiN and a-C:H layers showed brittle cracking, while very thin metallic Ti layers were deformed plastically. The presence of metallic phase led to the cracking resistance and increased an energetic cost of propagating cracks. Design/methodology/approach: Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. Findings: The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Research limitations/implications: Optimization of layer thickness and modulation; application of advanced deposition and diagnostic methods. Practical implications: Switching from mono- to multi-layered coatings allows changing the mechanism of wear from through-coating cracking leading to catastrophic delamination to more gradual layer-by-layer coating removal. The farther wear decrease should be sought at lower multilayer period. Originality/value: Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behavior in service systems subjected to wearing. Multiscale microstructure diagnostics of multilayer coatings.
PL
Przedmiotem badań był wpływ węgla szklistego jako dodatku pozwalającego kształtować właściwości tribologiczne w różnych grupach materiałów kompozytowych z osnową polimerową i metaliczną. Przeprowadzone badania wykazały, że dodatek węgla szklistego w kompozycie przyczynia się do zmiany współczynnika tarcia i zużycia. Decydują o tym udział masowy i rozmiary cząstek węgla szklistego. Dobre właściwości fizyczne i chemiczne węgla szklistego powodują również ograniczenie procesów związanych z termiczną degradacją struktury kompozytu. Dodatek około 6–10% węgla przyczynił się do ograniczenia obszarów warstwy wierzchniej materiałów ciernych, w których dochodziło do procesów degradacji termicznej, oraz podwyższył o około 50oC temperaturę, w której następował gwałtowny spadek współczynnika tarcia. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły możliwość wpływania na zmianę właściwości tribologicznych w kompozytach zawierających węgiel szklisty.
EN
The study focuses on an influence of glassy carbon as an additive allowing the development of tribological properties of different polymer-matrix and metal-matrix composite materials. Conducted research has shown that addition of glassy carbon to the composite contributes to a change in the friction coefficient and in wear. Mass fraction and average particle diameter determine the change. Good physical and chemical properties of glassy carbon also cause a limitation of processes connected with thermal degradation of the composite structure. It especially concerns in the polymer-matrix composites. It could be observed in these materials that 6–10% addition of glassy carbon contributed to the reduction of surface areas in which thermal degradation processes occurred. Moreover, the temperature at which a violent decrease in the friction coefficient was increased by about 50°C. The results of conducted research confirmed the possibility of control over the change of tribological properties in the composites containing glassy carbon.
PL
Praca dotyczy analizy procesu kucia dokładnego odkuwki piasty pod kątem możliwości zwiększenia żywotności narzędzi. Badania obejmują proces stosowany w praktyce przemysłowej oraz wpływ zaobserwowanych warunków na stan narzędzi kuźniczych, z uwzględnieniem badań metalograficznych. Ocenie poddano powierzchnię stempla ze stali X38CrMoV5-3, z operacji kształtowania na wymiar. Określono lokalizację intensywnego zużycia oraz pęknięć, jak i ich morfologię. Podjęto próbę skorelowania warunków powstawania poszczególnych rodzajów pęknięć z określonymi numerycznie parametrami oddziaływań na powierzchnię stempla podczas kucia. Opis wpływu warunków termomechanicznych pracy narzędzia oparto o analizę rozkładu i wartości lokalnych wybranych wskaźników stanu naprężeń oraz pól temperatury, uzyskanych z modelowania numerycznego procesu kucia. Wskaźniki te posłużyły do określenia wytycznych zmiany technologii kucia w aspekcie minimalizacji zużycia.
EN
The paper presents some aspects of warm forging process concerning possibility of tool life enhancement. The analysis involves the effect of applied process variables on the forming tool surface condition in the industrial process, including metallographic examination of surface layers of the punch made of X38CrMoV5-3 tool steel. Areas of the most intense wear as well as location and morphology of ruptures were indicated. Attempt was made at correlation of the observed tribological phenomena occurring in the surface with numerically calculated thermal and mechanical parameters of the warm forging operation. Calculated fields of mean stress, effective stress and contact pressure, as well as, changes in metal displacement velocity and temperature were used to form guidelines for technology modification to reduce the stresses level and tool wear indicators.
12
EN
The objective of this study is to reveal the wear behaviour of uncoated and coated nitride ceramic tools in the machining of pearlitic-ferritic nodular cast iron in terms of wear rate and destruction of tool faces under the given working conditions. Investigations include the tool wear curves and appropriate tool lives, as well as detailed identification of tool wear mechanisms occurring on both the rake and flank faces of the tools. Tool wear effects occurring for both nitride ceramic grades were compared at the flank wear VB sub B of about 0,3 mm. The occurrence of various wear mechanisms, such as abrasive, diffusive and chemical wear was revealed. Higher wear resistance of coated nitride tools with additional oxide ceramic layer was confirmed. In particular, such techniques as SEM, BSE and EDX analysis were employed to analyze tool wear.
PL
W pracy określono kinetykę procesu zużycia narzędzi z ceramiki azotkowej Si3N4 z naniesioną powłoką tlenków ferrytyczno-perlitycznego Al2O3 oraz bez powłoki z uwzględnieniem zużycia i destrukcji powierzchni ostrza w obróbce odlewów z żeliwa sferoidalnego ferrytyczno-perlitycznego. Wyznaczono krzywe zużycia i określono trwałość ostrza. Wykonano szczegółową identyfikację mechanizmów zużycia występujących na powierzchni natarcia i przyłożenia ostrza. Skutki zużycia występujące na ostrzach ceramicznych porównano dla szerokości starcia powierzchni przyłożenia ok. 0,3 mm. Stwierdzono obecność różnych mechanizmów zużycia - ścierne, adhezyjne i chemiczne. Udowodniono większą odporność na zużycie ścierne narzędzi z ceramiki Si3N4 z nałożoną powłoką z ceramiki tlenkowej - Al2O3. W ocenie zużycia stosowano metody elektronowej mikroskopii skaningowej, BSE i EDX.
13
Content available remote The application of the computer image analysis in wear particle research
EN
In this research, the possibilities of characterising the texture, colour and contour of wear particles were investigated. The assessment of the texture and colour of wear particles on the basis of the analysis of changes in the grey-scale and individual components of the colour model CIE L*a*b* was performed. For a statistical description of distributions, the following parameters were used: the averages grey-level and the values of maximal and minimal grey-level. The assessment of the surface texture and contour of wear particles by the Fourier and fractal analyses was also carried out. The amplitude spectrum numerical parameters for chosen lines marked on the particle image were determined with the help of one dimension Fast Fourier Transformation (FFT). Based on the suitably prepared data obtained from images, the fractal dimension of the contour of the investigated particles, using the compass method, was determined. The usefulness of the determined parameters was evaluated by determining the wear particles' affiliation to the suitable type. The correlation between morphological features of wear particles and mechanisms taking place during friction couple wear was determined on the basis of an analysis of the obtained research results of individual groups of wear particles.
PL
W pracy zbadano możliwości zastosowania komputerowej analizy obrazu do charakteryzowania tekstury, barwy i konturu cząstek zużycia. Oceny tekstury i barwy i cząstek zużycia dokonano na podstawie analizy zmian jasności i poszczególnych składowych wybranych modeli barw: RGB, HSB i CIE L*a*b*. W opisie statystycznym rozkładów zastosowano wiele parametrów, takich jak wartość średnia, odchylenie standardowe, mediana, skośność, kurtoza. Przeprowadzono również ocenę tekstury powierzchni i konturu cząstek zużycia metodą analizy Fouriera i fraktalną. Za pomocą jednowymiarowej, szybkiej transformaty Fouriera (FFT) określono parametry liczbowe widma amplitudowego dla punktów wybranego odcinka naniesionego na obraz cząstki. W oparciu o odpowiednio przygotowane dane uzyskane z obrazów wyznaczono wymiar fraktalny konturu badanych cząstek z wykorzystaniem metody cięciw. Oceniono przydatność wyznaczonych parametrów przy ustalaniu przynależności cząstek zużycia do odpowiedniego typu. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań poszczególnych grup cząstek zużycia wyznaczono zależności pomiędzy cechami morfologicznymi cząstek zużycia a mechanizmami występującego zużywania węzłów tarcia.
PL
W pracy przedstawione zostały wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów z osnową polimerową przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze. Jako materiał modyfikujący właściwości został wykorzystany węgiel szklisty oraz dodatki tradycyjnie stosowane w materiałach ślizgowych takie jak grafit i mosiądz. Wyniki badań termograwimetrycznych wykazały, że po modyfikacji żywicy węglem szklistym uzyskano znaczne zmniejszenie ubytku masy kompozytów. Badania właściwości tribologicznych prowadzone w temperaturze 20, 100, 180 i 260°C wykazały, że wartość współczynnika tarcia i zużycia jest stosunkowo mała - około 0,12-0,18. Zastosowanie jako podstawowego składnika modyfikującego węgla szklistego zapewniło uzyskanie kompozytu ślizgowego charakteryzującego się korzystnymi właściwościami tribologicznymi. Cząstki węgla szklistego ograniczają zużywanie jak i procesy destrukcji temperaturowej. Modyfikacja z zastosowaniem węgła szklistego pozwala na uzyskanie kompozytów ślizgowych do pracy w podwyższonej temperaturze i przy dużych prędkościach poślizgu i obciążeniach, przekraczających znacznie warunki pracy niemodyfikowanych materiałów polimerowych.
EN
The results of tribological research on polymer matrix composites working at elevated temperatures are presented in this work. The properties of composites were modified using carbon particles (glassy carbon), graphite, and brass particles. Thermogravimetrical (DTA and DTG) analysis indicates that the modification of resin by glassy carbon produces a lower mass decrement of resin at temperatures up to 800°C. Research on tribological properties at 20, 100, 180, and 260°C indicates that coefficient of friction is amount 0.12-0.18. Application of basic components of the modified properties of phenolic resin glassy carbon produce profitable tribological properties to sliding composites. Analysis of the composite surface after friction provides an estimation of the wear mechanism and forming of the surface layer during friction. The results of the investigation confirm that glassy carbon is a main component in determining the tribological properties of composites. Glassy carbon particles limited wear and the thermal destruction of the matrix. Modification using glassy carbon produces sliding composites working at an elevated temperature in extreme working conditions is superior to non-modified polymer materials.
PL
Artykuł dotyczy badań doświadczalnych zużycia główek endoprotez stawu biodrowego wykonanych w ramach zakresu badań na symulatorach ruchu endoprotez kolanowych i biodrowych prowadzonych w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu we współpracy z Katedrą i kliniką Ortopedii i Traumatologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu z udziałem Uniwersytetu Tel Aviv. Zużycie wciąż jest znaczącym czynnikiem wpływającym na uszkodzenia implantów. Badania in-vivo wykazują, że na większe zużycie wpływa chropowatość powierzchni protez główki kości udowej. W przypadku endoprotezy stawu biodrowego z wkładką z polietylenu, zuzycie bardziej miękkiego polietylenu jest powodowane chropowatością powierzchni główki, która niszczy powierzchnię polietylenu i odłącza jego cząstki. W artykule opisano wyniki badań morfologii powierzchni główki implantu po eksploatacji oraz wyniki modelowania procesu uszkodzenia tej powierzchni poprzez nanoindentację i nanozarysowania celem lepszego zrozumienia mechanizmu procesu zużywania się endoprotezy stawu biodrowego. Badania przeprowadzono metodą mikroskopii sił atomowych (AFM). Badania wykazały poważne uszkodzenia powierzchni kobaltowo – chromowej i ceramicznej główki. Stwierdzono, ze zarysowania na główce kości udowej w nanoskali powstają w wyniku formowania się bryłowatych wypukłości o niskiej gęstości, które mogą działać jako inicjatory powstawania produktów zużycia, co wydaje się być jedną z głównych przyczyn zużycia polietylenu w pierwszym etapie eksploatacji implantu stawu biodrowego.
EN
Bearing wear continues to be a contributing factor to implant failure. Prosthetic femoral heads roughen in vivo which leads to increased wear. For a femoral head articulating against polyethylene, wear of softer polyethylene is known to be caused by the hard asperities on the surface of the femoral head, that destroy polyethylene surface and detach polyethylene particles. In the present work in order to better understand the mechanism of femoral head prosthesis wear process we studied the femoral head surface morphology after implant articulation and modeled the damage of the femoral head surface by nanoindentation and nanoscratching with Atomic Force Microscopy Technique. The Atomic Force Microscopy examination of scratching process revealed a severe surface damage cobalt-chrome and alumina femoral head surface. The nano-scale scratch of femoral heads is shown to result in formation of lumpy protuberances with low density which can act as a precursor for wear particles that seems to be one of the main reasons of polyethylene wear at least at the first (running) stage of the HIP implant articulation.
PL
Celem niniejszej pracy było określenie roli mikrostruktury w zużyciu tribologicznym czopów trzech żeliwnych walców hutniczych. Specyfika układu trącego, występującego pomiędzy czopem walca i łożyskiem, może sprzyjać zwłaszcza zużyciu przez pitting, spalling i fretting. Mogą one wpływać na parametry łożyskowania walca, a nawet stwarzać niebezpieczeństwo uszkodzenia czopa walca. Dlatego gromadzone są dane dotyczące również zjawisk tribologicznych zachodzących na czopach walców hutniczych. W pracy badaniami objęto trzy walce, w których podczas eksploatacji uległy wyłamaniu czopy. Walce te zostały wykonane z żeliw połowicznych (pstrych). Oznacza to, że w mikrostrukturze walców obok płatkowych wydzieleń grafitu występuje również ledeburyt przemieniony. Miały one osnowę martenzytyczno-bainityczną z bainitem dolnym. W osnowie tej można wyróżnić również obszary, które powstały w wyniku przemiany dyfuzyjnej. Są to wydzielenia troostytu, które zarodkują na cementycie ledeburytycznym lub na wydzieleniach grafitu. Stwierdzono, że warunki tribologiczne, występujące na powierzchniach żeliwnych walców hutniczych, sprzyjają zużyciu mechanizmem pittingu. Wykruszone w wyniku oddziaływania tribologicznego fragmenty cementytu ledeburytycznego oddziaływają w węźle tarcia jako ścierniwo. Ponadto duże fragmenty czopa walca mogą ulegać wykruszeniu w wyniku rozwoju pęknięć wzdłuż ciągłej siatki cementytu ledeburytycznego.
EN
This work was focused on determining the role of the microstructure in the tribological wear of the roll necks of three cast iron metallurgical rolls. The specificity of wear between the roll neck and bearing may be conducive to wear by pitting, spalling, and fretting. They may influence the parameters of the bearing system of roll and even cause the failure of the roll neck. Therefore, the author collected the data related to tribological phenomena occurring on the surfaces of the roll necks of metallurgic rolls. In this study, three rolls with broken roll necks were chosen for investigations. These rolls were made of mottled cast iron. It means, that both flaky precipitations of graphite and transformed ledeburite are present in the martensitic-bainitic (with lower bainite) microstructure of these rolls. The areas formed as the result of phase transformation may also be observed in the microstructure of the roll. These areas were identified as precipitations of troostite, which nucleate on ledeburitic cementite or on precipitations of graphite. It was found that tribological conditions being present on the surfaces of cast iron rolls are conducive to the wear by pitting. The fragments of ledeburitic cementite formed by spallation during tribological wear act in the friction area as abradant. Moreover, large fragments of the roll neck may spall off in the consequence of crack propagation along continuous net of ledeburitic cementite.
17
Content available remote Wpływ mikrostruktury żeliwa na jego zużycie ścierne
PL
W poszukiwaniu taniego stopu odlewniczego odpornego na zużycie ścierne wykonano badania zużycia żeliwa szarego o różnej wielkości wydzieleń grafitu i różnej osnowie oraz badania żeliwa sferoidalnego o różnej osnowie. Analizowano mechanizm zużycia z zastosowaniem metody metalograficznej.
EN
In search of cheap wear resistant casting alloy wear testing of grey cast iron with different size of graphite precipitations and different matrices and wear testing of ductile cast iron with different matrices have been carried out. Wear mechanism using metallographic method was analyzed.
18
Content available remote Mikroskopowa analiza stanu powierzchni materiałów do zastosowania w medycynie
PL
Powikłania zabiegów alloplastyki są wynikiem m.in. mechanizmu zużycia oraz produktów zużycia. Wprowadzanie nowych materiałów, technologii wytwarzania implantów oraz ich rozwiązań konstrukcyjnych powinno poprzedzać wykonanie szeregu badań medycznych oraz technologicznych (w tym tribologicznych) w celu zminimalizowania ilości późniejszych powikłań. W referacie przedstawiono wyniki badań i analizę stanu powierzchni elementów węzła tarcia oraz mechanizmu zużycia. Przeprowadzenie kompletnej analizy stanu powierzchni wymaga zastosowania wielu technik, stąd do badań wykorzystano: mikrospektrofotometr w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIRM), mikroskop optyczny (OM), skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) oraz mikroskop sił atomowych (AFM).
EN
Alloplasty complications are the result of the wear mechanism and products of wear. Introduction of new materials, designs and implant manufacturing technologies should be preceded by medical and technological research (including tribological tests) to minimise the probability of complications and unwanted side-effects. The article presents research results and analysis of knot elements of friction surfaces and their wear mechanism. Conducting the complete analysis of surfaces requires the use of a number of different techniques; therefore, in the described case the following were applied: Fourier transform infrared microspectrophotometer (FTIRM), optic microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), and atomic force microscope (AFM).
19
Content available remote NanEffect of SiO2 Nanoparticles on the Wear Resistance of Starch Films
EN
Nanoparticles have been increasingly used to improve the properties of polymer materials. In this study, SiO2 nanoparticles were added to starch for sizing applications in the textile industry. The effects of the content of SiO2 nanoparticles on the abrasion properties of the starch film were measured using a wear tester. The wearing surfaces were observed with Scanning Electronic Microscope, an Atom Force Microscope and a High Magnification Optical Microscope in order to better understand the wearing mechanism. The results showed that the best wear resistance was achieved when the content of SiO2 nanoparticles was about 3%. The wear resistance mechanism of starch film containing SiO2 nanoparticles was analysed.
PL
Nanocząstki są coraz częściej stosowane dla polepszenia właściwości materiałów polimerowych. W przedstawionych badaniach Nanocząstki SiO2 były dodawane do preparacji skrobiowych stosowanych w przemyśle włókienniczym. Mierzono wpływ zawartości nanocząstek SiO2 na wytrzymałość na ścieranie powłok skrobiowych za pomocą urządzenia do badania ścieralności. Powierzchnie ścierane były obserwowane za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego, mikroskopu sił atomowych i mikroskopu optycznego umożliwiającego duże powiększenie. Pozwoliło to lepiej zrozumieć mechanizm ścierania. Wyniki wskazują, że najlepszą odporność na ścieranie otrzymano kiedy zawartość nanocząstek SiO2 wynosiła około 3%. Analizowano mechanizm odporności na ścieranie folii skrobiowych z dodatkiem nanocząstek SiO2.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i tribologicznych materiałów z osnową polimerową, zawierających węgiel szklisty. Jako komponent modyfikujący właściwości ślizgowe zastosowano węgiel szklisty. Na podstawie badań współczynnika tarcia i zużycia określono wpływ udziału węgla szklistego, technologii otrzymywania na współczynnik tarcia i zużycie w różnych skojarzeniach ciernych. Na podstawie badań mikroskopowych określono mechanizmy zużywania się kompozytu zawierającego węgiel szklisty.
EN
The results of research into the mechanical and tribological properties of polymer matrix composites containing glassy carbon particles have been shown. The glassy carbon particles in polymer matrix like components modify sliding properties. Based on the friction coefficient and wear, the influence of glassy carbon and technological parameters for different frictional conditions have been defined. In microscopy research the wear mechanism of composites has been also described.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.