Sliding Composite Material Including Glassy Carbon as a Solid Lubricant

• Autorzy: Posmyk Andrzej , Myalski Jerzy , Myalska-Głowacka Hanna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9832

Warianty tytułu

PL

Ślizgowy kompozyt zawierający węgiel szklisty jako smar stały

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the basics of producing a sliding composite based on a hypoeutectic aluminum alloy reinforced with glassy carbon foam designed for oil-free contacts of machines and devices. The foam with an open porosity of 90% was infiltrated with liquid silumin. The tribological properties of the matrix material and the produced composite were tested in cooperation with GJL-250 gray cast iron on a pin-on-disc tester. A cast iron pin with a diameter of 5 mm slid on discs with a diameter of 45 mm at a velocity of 0.5 m/s and a pressure of 0.25 MPa. Tests were performed in technically dry friction conditions and with limited lubrication by a single application of 2 mg of oil to the friction zone. As a result of the research, it was found that the presence of 10% of glassy carbon enables the sliding of cast iron against AlSi9NiCuMg silumin under technically dry friction conditions, reducing its wear by 15% and the friction coefficient by 20% at the beginning and by 18% at the end of sliding. With limited lubrication, composite disc wear is nine times lower than in the case of a silumin disc and pin wear is almost immeasurable. This confirms the effectiveness of glassy carbon as a solid lubricant.

PL

W artykule przedstawiono podstawy wytwarzania kompozytu ślizgowego na osnowie podeutektycznego stopu aluminium zbrojonego pianką z węgla szklistego przeznaczonego na bezolejowe skojarzenia maszyn i urządzeń. Piankę o otwartej porowatości 90% infiltrowano ciekłym siluminem. Właściwości tribologiczne materiału osnowy i wytworzonego kompozytu badano we współpracy z żeliwem szarym GJL-250 na testerze „pin-on-disc”. Żeliwny trzpień o średnicy 5 mm ślizgał się po tarczach o średnicy 45 mm z prędkością 0,5 m/s przy nacisku 0,25 MPa. Wykonano badania w warunkach tarcia technicznie suchego i z ograniczonym smarowaniem przez jednorazowe podanie 2 mg oleju do strefy tarcia. W wyniku badań stwierdzono, że obecność 10% węgla szklistego umożliwia współpracę żeliwa z siluminem AlSi9NiCuMg w warunkach tarcia technicznie suchego, zmniejszając jego zużycie 15% i współczynnik tarcia o 20% na początku i o 18% na końcu współpracy. Przy ograniczonym smarowaniu zużycie tarczy kompozytowej jest dziewięciokrotnie mniejsze niż siluminowej, a zużycie trzpienia prawie niemierzalne. Potwierdza to skuteczność działania węgla szklistego jako smaru stałego.

Słowa kluczowe

EN

glassy carbon; foam; silumin; composite; sliding contact; friction coefficient; solid lubricant

PL

węgiel szklisty; pianka; silumin; kompozyt; skojarzenie ślizgowe; współczynnik tarcia; smar stały

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 4
• Strony: 85--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Posmyk Andrzej

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Krasińskiego 8 Str., 40-019 Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2943-2379

autor

Myalski Jerzy

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering, Krasińskiego 8 Str., 40-019 Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0646-7624

autor

Myalska-Głowacka Hanna

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering, Krasińskiego 8 Str., 40-019 Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0725-7792

Bibliografia

• 1. Lijewski M., Leshynschky V., Wiśniewska-Weinert H., Sulej-Chojnacka J.: Wpływ submikrometrycznych cząstek smarów stałych w warstwie wierzchniej części pracujących w podwyższonych temperaturach na właściwości tribologiczne. Tribologia. 2014, 255(3), pp. 119–130.
• 2. Rapaport L., Leshchinksky V., Lvovsky M., Lapsker I., Volovik Yu., Feldman Y., Popovitz-Biro R., Tenne R.: Superior Tribological Properties of Powder material with Solid Lubricants nanoparticles, Wear 255, 2003, pp. 794–800.
• 3. Dudarev A.: Solid lubricants for composite materials machining. Materials Today, 19, 2019, pp. 2093–2095.
• 4. Salam A., Xie G., Guo D., Xu W.: Fabrication and tribological behavior of self-lubricating composite impregnated with synthesized inorganic hollow fullerene-like MoS2 . Composites Part B 207, 2021, p. 108557.
• 5. Posmyk A., Myalski J.: Coatings protecting against aviation piston engine seizure. Wear 4 (518–519), 2023, pp. 1–12.
• 6. Zechel R., Lonsky P., Trautmann H., Ebenslander H., Holinski R., Laepple W., Meixner R.: Molycote. Dow Corning GmbH Muenchen 1991.
• 7. Myalski J.: Wpływ dodatku węgla szklistego na charakterystyki tribologiczne materiałów kompozytowych z osnową metaliczną. Kompozyty 3(2003), 8, pp. 317–321.
• 8. Aghajanian M.K., Rocazella M.A., Burke J.T., Keck S.D.: The fabrication of metal matrix composites by a pressure less infiltration technique. J Mater. Sci 26(2), 1991, pp. 447–454.
• 9. Ernst H.: An interpretative review of 20th century machining and grinding research. Techn Solve inc. Cincinati (OH) 2003.
• 10. Myalski J., Hekner B.: Glassy carbon foams as skeleton reinforcement in polymer composite. Composites. 17, 1, 2017, pp. 41–46.
• 11. Myalski J., Posmyk A.: Processing of sliding hybrid composites with aluminium alloy matrix containing solid lubricants. Materials and Manufacturing Processes, 31(10), 2016, pp. 1324–1332.

Uwagi

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