Concept for a Research Methodology of Surface Topography – Testing and Analysis of Tribological Wear Traces

• Autorzy: Niemczewska-Wójcik Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1607

Warianty tytułu

PL

Koncepcja metodyki badań topografii powierzchni – badanie i analiza tribologicznych śladów zużycia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The methodology of surface topography research plays a key role in identifying and describing the wear mechanism, including the tribological wear traces. In the published literature, wear traces are most often described based on the surface morphology created in the operation process (microscopic image – optical microscope OM, scanning electron microscope SEM, atomic force microscope AFM); less frequently used are 2D profile description (contact or non-contact profilometer) or 3D topography (profilometer, confocal microscope, interference microscope, focus variation microscope). Each method of testing the worn surface has its own characteristics and purposefulness of use. The combination of different methods enables a comprehensive assessment of the surface topography created in the operation process and the characterisation of tribological wear traces.This work presents the main issues in the range of research methodology of the surface topography created in the operation process (operated/worn surface topography) – the purpose of research, research programme, research methods and tools, analysis of research results (quantitative – parametric and qualitative – non parametric). The research methodology of the surface topography and tribological wear traces is presented on selected examples. The method of conducting a comprehensive analysis, including all elements – surface morphology, 2D profile analysis and 3D topographic analysis – is discussed.

PL

Metodyka badań topografii powierzchni odgrywa kluczową rolę w identyfikowaniu i opisie mechanizmów zużycia, w tym śladów zużycia tribologicznego. W publikowanych pracach najczęściej identyfikacja śladów zużycia przeprowadzana jest na podstawie morfologii powierzchni eksploatowanej (obraz mikroskopowy – mikroskop optyczny OM, skaningowy mikroskop elektronowy SEM, mikroskop sił atomowych AFM), rzadziej stosowane są opisy profilu 2D (profilometr stykowy lub bezstykowy) czy topografii 3D (mikroskop konfokalny, mikroskop interferencyjny, mikroskop różnicowania ogniskowego). Każda z metod badań powierzchni eksploatowanej ma swoją charakterystykę oraz celowość zastosowania. Połączenie różnych metod umożliwia kompleksową ocenę powierzchni eksploatowanej oraz charakterystykę śladów zużycia tribologicznego. W niniejszym opracowaniu przedstawiono główne zagadnienia w zakresie metodyki badań powierzchni eksploatowanej – cel badań, program badań, metody i narzędzia badawcze, analiza wyników badań (ilościowa – parametryczna oraz jakościowa – nieparametryczna). Metodykę badań powierzchni eksploatowanej i śladów zużycia tribologicznego zaprezentowano na wybranych przykładach. Omówiono sposób przeprowadzenia kompleksowej analizy, obejmującej wszystkie elementy – morfologię powierzchni, analizę profilową 2D oraz analizę topograficzną 3D.

Słowa kluczowe

EN

tribological wear; wear mechanism; wear traces; surface topography; research methodology

PL

zużycie tribologiczne; mechanizm zużycia; ślad zużycia; topografia powierzchni; metodyka badań

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 4
• Strony: 31--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Niemczewska-Wójcik Magdalena

• Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9902-478X

Bibliografia

• 1. Niemczewska-Wójcik M., Osiewicz M.A., Concept for an advanced tribological systems research methodology. Tribologia 3 (2022), 69-77.
• 2. Szczerek M., Metodologiczne problemy systematyzacji eksperymentalnych badań tribologicznych. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom, 1997.
• 3. Stout K.J., Blunt L., Three dimentional surface topography. Penton Press, London, 2000.
• 4. Leach R. – ed., Characterisation of areal surface texture. Springer, Berlin 2013.
• 5. Pawlus P., Topografia powierzchni – pomiar, analiza, oddziaływanie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2006.
• 6. Whitehouse D.J., Handbook of surface metrology, 2nd ed. CRC Press, 2011.
• 7. Niemczewska-Wójcik M., Dualny system charakteryzowania powierzchni technologicznej i eksploatacyjnej warstwy wierzchniej elementów trących. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom, 2018.
• 8. ASTM F2033-12 Standard specification for total hip joint prosthesis and hip endoprosthesis bearing surfaces made of metallic, ceramic, and polymeric Materials.
• 9. Lawrowski Z. Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2009.
• 10. Nosal S., Tribologia. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2012.
• 11. Bhaumik, S., Paleu, V., Chowdhury, D., Batham, A., Sehgal, U., Bhattacharya, B., Ghosh, C., Datta, S., Tribological investigation of textured surfaces in starved lubrication conditions. Materials (15) 2022,8445.
• 12. Xiao Y., Cheng Y., Zhou H., Liang W., Shen M., Yao P., Zhao H., Xiong G., Evolution of contact surface characteristics and tribological properties of a copper-based sintered material during high energy braking. Wear (488-489) 2022, 204163.
• 13. Aniołek K., Barylski A., Osior D., Tribological properties of Ti-6Al-7Nb alloy after isothermal oxidation, Tribologia (3) 2019, 5-12.
• 14. Piotrowska K., Madej M., Ozimina D., Assessment of tribological properties of Ti13Nb13Zr titanium alloy used in medicine. Tribologia (3) 2019, 97-106.
• 15. Ryniewicz A.M., Ryniewicz A., Pukulak A., Pałka p., Microscopic tribological analysis of the knee joint, Tribologia (3) 2017, 147-154
• 16. Chegdani F., El Mansori M., Taki M., Hamade R., On the role of capillary and viscous forces on wear and frictional performances of natural fiber composites under lubricated polishing. Wear (477) 2021,203858.
• 17. Sęp J., Łożyska ślizgowe z nietypową konstrukcją współpracujących elementów. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom 2013.
• 18. Niemczewska-Wójcik, M.; Wójcik, A. Stereometric and tribometric studies of polymeric pin and ceramic plate friction pair components. Materials (14) 2021, 839.
• 19. Niemczewska-Wójcik M., Mańkowska-Snopczyńska A., Piekoszewski W., The investigation of wear tracks with the use of non-contact measurement methods. ACME (13) 2013, 158-167.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).