Impact of Load and Lubrication Method in the AAO Coating – EN-GJL-250 Cast Iron Friction Node on Resistance to Motion

• Autorzy: Bara Marek , Korzekwa Joanna , Niedźwiedź Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9069

Warianty tytułu

PL

Wpływ obciążenia i sposobu smarowania węzła tarcia powłoka AAO-żeliwo EN-GJL-250 na opory ruchu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work is to determine the effect of lubrication of the AAO coating – EN-GJL-250 cast iron sliding association on the resistance to motion under different load. AAO (anodic aluminum oxide) coatings were produced on the EN AW-5251 aluminum alloy through the electrochemical method, using constant manufacturing parameters for all samples. Tribological tests were carried out in reciprocating motion on the T-17 tribological tester with a system for automatic lubrication of the friction node. Tests were carried out with periodic oil mist lubrication of the friction node every 5, 10, and 15 minutes, and with continuous lubrication, carried out by immersing the friction pair in oil. Three values of unit pressure were used: 0.5, 1, and 1.5 MPa. The conducted research proved that periodic lubrication of the tested friction node can be as effective as continuous lubrication. The tests also showed lower values of the coefficient of friction (especially at a load of 0.5 MPa) for periodic lubrication than for continuous lubrication, regardless of the load. The paper presents the results of tribological tests and the roughness of AAO coatings, before and after the tribological test. The results of tribological tests were supplemented with microscopic tests and statistical analysis.

PL

Celem niniejszej pracy jest określenie wpływu smarowania skojarzenia ślizgowego powłoka AAO – żeliwo EN-GJL-250 na opory ruchu przy różnych wartościach obciążenia tego węzła tarcia. Powłoki AAO (anodic aluminum oxide) wytworzono na stopie aluminium EN AW-5251 metodą elektrochemiczną, stosując stałe parametry wytwarzania dla wszystkich próbek. Testy tribologiczne przeprowadzono w ruchu posuwisto- -zwrotnym na testerze tribologicznym T-17 z układem do automatycznego smarowania węzła tarcia. Testy prowadzono ze smarowaniem okresowym mgłą olejową, z aplikacją do węzła tarcia co 5, 10, 15 minut oraz ze smarowaniem ciągłym, realizowanym przez zanurzenie pary trącej w oleju. Zastosowano trzy wartości nacisku jednostkowego 0,5, 1 oraz 1,5 MPa. Przeprowadzone badania dowiodły, iż smarowanie okresowe badanego węzła tarcia może być tak samo skuteczne jak smarowanie ciągłe. Badania wykazały również niższe wartości współczynnika tarcia (szczególnie przy obciążeniu 0,5 MPa) dla smarowania okresowego niż dla smarowania ciągłego niezależnie od obciążenia. W pracy przedstawiono rezultaty badań tribologicznych oraz chropowatości powłok AAO przed i po teście tribologicznym. Wyniki badań tribologicznych uzupełniono o badania mikroskopowe oraz analizę statystyczną.

Słowa kluczowe

EN

AAO coating; gray cast iron; lubrication; oil mist; movement resistance

PL

powłoka AAO; żeliwo szare; smarowanie; mgła olejowa; opory ruchu

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 3
• Strony: 15--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bara Marek

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Institute of Materials Engineering, 75 Pułku Piechoty 1a Str., 41-500 Chorzów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3488-759X

autor

Korzekwa Joanna

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Institute of Materials Engineering, 75 Pułku Piechoty 1a Str., 41-500 Chorzów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3289-4526

autor

Niedźwiedź Mateusz

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Institute of Materials Engineering, 75 Pułku Piechoty 1a Str., 41-500 Chorzów, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9279-3121

Bibliografia

• 1. Flegler F., Neuhäuser S., Groche P.: Influence of sheet metal texture on the adhesive wear and friction behaviour of EN AW-5083 aluminum under dry and starved lubrication. Tribol Int, 141. Epub ahead of print 2020. DOI: 10.1016/j.triboint.2019.105956.
• 2. Liu S., Tian J., Zhang W.: Fabrication and application of nanoporous anodic aluminum oxide: A review. Nanotechnology, 32. Epub ahead of print 2021. DOI: 10.1088/1361-6528/abe25f.
• 3. Eessaa A. K., El-Shamy A. M.: Review on fabrication, characterization, and applications of porous anodic aluminum oxide films with tunable pore sizes for emerging technologies. Microelectron. Eng. 2023, 279, 112061.
• 4. Kwolek P., Obłój A., Kościelniak B. et al.: Wear resistance of hard anodic coatings fabricated on 5005 and 6061 aluminum alloys. Arch. Civ. Mech. Eng. 2024, 24, pp. 1–16.
• 5. Santecchia E., Cabibbo M., Magid A. et al.: Dry Sliding Tribological Properties of a Hard Anodized AA6082 Aluminum Alloy.
• 6. Kchaou M.: Friction Behavior of Anodic Oxide Layer Coating on 2017A T4 Aluminum Alloy under Severe Friction Solicitation: The Effect of Anodizing Parameters. Eng. Technol. Appl. Sci. Res. 2024, 14, pp. 12574–12580.
• 7. Soffritti C., Fortini A., Nastruzzi A. et al.: Dry sliding behavior of an aluminum alloy after innovative hard anodizing treatments. Materials (Basel), 14. Epub ahead of print 2021. DOI: 10.3390/ma14123281.
• 8. Bruera F.A., Kramer G.R., Vera M.L. et al.: Synthesis and morphological characterization of nanoporous aluminum oxide films by using a single anodization step. Coatings 2019, 9(2), pp. 1–12.
• 9. Ruiz-Clavijo A., Caballero-Calero O., Martín-González M.: Revisiting anodic alumina templates: From fabrication to applications. Nanoscale 2021, 13, pp. 2227–2265.
• 10. Chung I.C., Chung C.K., Su Y.K.: Effects of anodization parameters on the corrosion resistance of 6061 Al alloy using the Taguchi method. Microsyst. Technol. 2018, 24, pp. 351–359.
• 11. Kozhukhova A.E., du Preez S.P., Bessarabov D.G.: Preparation of anodized aluminium oxide at high temperatures using low purity aluminium (Al6082). Surf. Coatings. Technol. 2019, 378, pp. 124970.
• 12. Michalska-Domańska M., Norek M., Stȩpniowski W.J. et al.: Fabrication of high quality anodic aluminum oxide (AAO) on low purity aluminum – A comparative study with the AAO produced on high purity aluminum. Electrochim. Acta. 2013, 105, pp. 424–432.
• 13. Yun J., Lee S.J.: Lubricant-infused anodic aluminum oxide surface (AAO-LIS) for durable slipperiness under harsh conditions. Surf. Coat. Technol. 2024, 477, 130283.
• 14. Zhu T., Yuan Y., Yu Q. et al.: Enhanced corrosion resistance of slippery liquid infused porous aluminum surfaces prepared by anodizing in simulated marine atmosphere. Mater. Chem. Phys., 306. Epub ahead of print 2023. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2023.128073.
• 15. An J.J.: Analysis on the Anodic Oxide Film of Aluminum Pistons Formed in High Current Density and Wide Temperature Range. Adv. Mater. Res. 2011, 189–193, pp. 507–511.
• 16. Meikandan M., Karthick M., Natrayan L. et al.: Experimental Investigation on Tribological Behaviour of Various Processes of Anodized Coated Piston for Engine Application. J. Nanomater, 2022. Epub ahead of print 2022. DOI: 10.1155/2022/7983390.
• 17. Wang Z., Lu J., Deng P. et al.: Mechanisms of enhanced heat transfer of piston oscillating cooling in a heavy-duty diesel engine. Appl. Therm. Eng. 2024, 245: 122875.
• 18. Dyson C. J., Priest M, Lee P. M. The Flow of Lubricant as a Mist in the Piston Assembly and Crankcase of a Fired Gasoline Engine. Tribol. Lett. 2023, 71, pp. 1–16.
• 19. Yildiz S., Apakhan M., Aksoy M. H.: Cost-Effectiveness of an Automatic Lubrication System for Bearings. In: Keser T, Ademović N, Desnica E, et al. (eds) 32nd International Conference on Organization and Technology of Maintenance (OTO 2023). OTO 2023. Lecture Notes in Networks and Systems,. 2024. Epub ahead of print 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-51494-4_18.
• 20. Montgomery D.C.: Design and Analysis of Experiments. 6th ed. New York: John Wiley & Sons, 2005.
• 21. Box GEP, Hunter J. S., Hunter W. G. Statistics for Experimenters. New Jersey: Wiley & Sons, Inc.
• 22. Pietraszek J.: Dobór planu doświadczenia i analiza wyników w badaniach technicznych. StatSoft Pol. 2013, pp. 73–85.
• 23. Pietraszek J., Dwornicka R., Szczotok A.: The Bootstrap Approach To The Statistical Significance of Parameters In The Fixed Effects Model. In: ECCOMAS Congress 2016. 2016, pp. 5–10.
• 24. Osocha P., Ulewicz R., Szataniak P. et al.: The Empirical Assessment of the Convergence Rate for the Bootstrap Estimation in Design of Experiment Approach. Solid State Phenom. 2015, 235, pp. 16–23.
• 25. Das R.K., Sahoo A.K., Kumar R., Panda A.: Performances of time-controlled pulse minimum quantity lubrication in machining of hard to cut material: A brief review. Materials Today: Proceedings 2020, 23, pp. 545–548.
• 26. He Y., Zhou P., Xie L., Zhang J.: New concept and design of electronically controlled cylinder lubrication system for large two-stroke marine diesel engines. International Journal of Engine Research 2019, 20 (8–9), pp. 967–985.
• 27. Balaji C.P., Sivasami K.: Recent developments in two stroke engine cylinder lubrication. Marine Engineers Review (India) 2020, 15, pp. 9–18.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).