The Effect of Surface Roughness and Material Hardness on the Tribological Performance of the Sliding Pair WC-42CrMo4 Under Starved Lubrication

• Autorzy: Gałda Lidia , Smykla Jan

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5960

Warianty tytułu

PL

Wpływ chropowatości powierzchni i twardości materiału na właściwości tribologiczne węzła ślizgowego WC-42CrMo4 przy skąpym smarowaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ceramic materials are more and more popular in industrial applications. Machine elements made of ceramic materials are characterized by long durability, especially those elements that work in hard operating conditions. In this paper, the results of tribological examinations of WC-42CrMo4 sliding pair are presented. Tribological tests were realized with the T-11 stand with the ball-on-disc sliding pair. For lubrication, the machine mineral oil L-AN 46 was used. The analysis showed that surface roughness significantly affected the tribological performance of tested sliding pairs. Steel samples were characterized with various hardnesses in the range of 22–42 HRC and this feature also effected on friction coefficient. Statistical analyses of the achieved results were made using the 3-level PS/DC 32 design. According to the statistical analysis, the quadratic functions describing the dependence for friction coefficient on surface roughness and material hardness were obtained. The most unfavourable surface roughness was after the grinding process, but the best was those after the lapping process which allows the smallest friction coefficient.

PL

Materiały ceramiczne znajdują coraz większe zastosowanie w urządzeniach przemysłowych. Elementy maszyn wykonane z materiałów ceramicznych charakteryzują się znaczną trwałością, szczególnie te elementy, które pracują w trudnych warunkach. W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych węzła ślizgowego w skojarzeniu materiałowym WC-42CrMo4. Badania tribologiczne zrealizowano w wykorzystaniem testera T-11 z węzłem ślizgowym typu kula–tarcza. Do smarowania węzła tarcia zastosowano olej maszynowy L-AN 46. W wyniku analizy wykazano, że chropowatość powierzchni w istotny sposób wpływa na charakterystyki tribologiczne badanych węzłów ślizgowych. Stalowe próbki charakteryzowały się zróżnicowaną twardością w zakresie 22–42 HRC, co również wpływało na opory ruchu. Plan statyczny zdeterminowany kompletny PS/DC 32 posłużył do analizy statystycznej wyników badań. Otrzymano funkcje kwadratowe obrazujące zależności współczynnika tarcia od chropowatości powierzchni i twardości materiału. Najmniej korzystne wyniki uzyskano przy zastosowaniu powierzchni szlifowanych, natomiast najmniejsze wartości współczynnika tarcia otrzymano przy badaniu powierzchni docieranych.

Słowa kluczowe

EN

tungsten carbide (WC); surface roughness; tribological performance

PL

węglik wolframu; chropowatość powierzchni; charakterystyka tribologiczna

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 4
• Strony: 5--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Gałda Lidia

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, Powstańców Warszawy 12 Ave., 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Smykla Jan

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, Powstańców Warszawy 12 Ave., 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• 1. Bulikowska B., Gałda L.: Wpływ nierówności powierzchni na właściwości tribologiczne elementów ślizgowych w skojarzeniu materiałowym SiC – 42CrMo4. Tribologia nr 5, 2015, pp. 21–31.
• 2. Gałda L.: Wybrane czynniki wpływające na odporność na zużycie węzłów ślizgowych. Autobusy nr 6, 2016.
• 3. Dzierwa A.: Analiza i modelowanie wpływu topografii powierzchni na właściwości tribologiczne w warunkach tarcia technicznie suchego. OWPR Rzeszów 2019.
• 4. Tuszyński W., Kalbarczyk M., Michalczewski R., Stachura K., Szczerek M., Wieczorek A.: Efekty zastosowania powłoki niskotarciowej w przekładni przenośnika zgrzebłowego. Tribologia nr 6, 2015, pp. 121–137.
• 5. Madej M., Ozimina D.: Właściwości tribologiczne powłok DLC. Tribologia nr 3, 2012, pp. 95–102.
• 6. Madej M.: Zwiększenie trwałości eksploatacyjnej węzłów tarcia przez zastosowanie powłok DLC typu a:C:H oraz a:C:H:W. Tribologia nr 2, 2010, pp. 69–86.
• 7. Madej M., Ozimina D.: Właściwości tribologiczne powłok diamentopodobnych smarowanych cieczami jonowymi. Tribologia nr 4, 2014, pp. 73–84.
• 8. Ozimina D., Madej M., Radziszewski A.: Właściwości tribologiczne powłok kompozytowych otrzymywanych metodą naddźwiękową HVOF. Tribologia nr 4, 2009, 157–165.
• 9. Kasprzycka E., Bogdański B., Senatorski J., Gębski P., Więczkowski A.: Właściwości tribologiczne warstw hybrydowych wytwarzanych w procesach chromowania dyfuzyjnego połączonych z obróbką PVD. Tribologia nr 2, 2014, pp. 79–88.
• 10. Zimowski S., Rakowski W., Major Ł.: Obciążenie graniczne powłok wielowarstwowych TiN/CrN w styku tribologicznym kula–tarcza. Tribologia nr 4, 2009, pp. 275–284.
• 11. Zimowski S.: Wpływ twardości i modułu sprężystości powłok kompozytowych na ich odporność na zużycie. Tribologia nr 4, 2014, pp. 149–160.
• 12. Kot M.: Analiza właściwości mechanicznych układów powłoka–podłoże z użyciem metody indentacji z wykorzystaniem wgłębników o różnej geometrii. Tribologia nr 2, 2011, pp. 47–60.
• 13. Kot M., Rakowski W., Major Ł., Lackner M.: Badanie odporności na pękanie i zużycie przez tarcie powłok wielowarstwowych. Tribologia nr 2, 2014, pp. 89–99.
• 14. Dobrzański L.: Niemetalowe materiały inżynierskie, WPŚ, Gliwice 2008.
• 15. Gałda L.: Zastosowanie ceramiki SiC do nagniatania ślizgowego stali. Mechanik nr 11, 2014.
• 16. Hebda M.: Procesy tarcia, smarowania i zużywania maszyn. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Warszawa – Radom 2007.
• 17. Niemczewska-Wójcik M.: Badania struktury geometrycznej powierzchni ceramicznych elementów trących endoprotezy stawu biodrowego. Tribologia nr 2, 2009, pp. 107–118.
• 18. Niemczewska-Wójcik M., Wójcik A.: The machining process and multi-sensor measurements of the friction components of total hip joint prosthesis. Measurement 116, 2018, pp. 56–67.
• 19. Svahn F., Kassman-Rudolphi Å., Wallén E.: The influence of surface roughness on friction and wear of machine element coatings. Wear 254, 2003, pp. 1092–1098.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).