The Influence of Reducing Temperature on Changing Young’s Modulus and the Coefficient of Friction of Selected Sliding Polymers

• Autorzy: Ptak A. , Kowalewski P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ obniżania temperatury na zmianę modułu Younga oraz współczynnika tarcia wybranych materiałów polimerowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For the polymeric materials, changing of the temperature causes changes in mechanical and tribological properties of sliding pairs. The goal of the present study was to determine the change in Young's modulus and kinetic friction coefficient depending of the temperature. Three thermoplastic polymers, PA6, PET and PEEK, were tested. These materials cooperated in sliding motion with a C45 construction steel disc. As part of the experiment, the Young's modulus tests (by 3-point bending method) and kinetic friction coefficient studies (using pin-on-disc stand) were carried out. The temperature range of mechanical and tribological tests was determined at T = –50°C±20°C. Comparing the results of mechanical and tribological properties, there is a tendency to decrease the coefficient of friction as the Young's modulus increases while reducing the working temperature.

PL

Zmiany temperatury w przypadku materiałów polimerowych są przyczyną zmian własności materiału, a co za tym idzie i właściwości tribologicznych par ślizgowych. Tematem podjętym w niniejszym artykule jest określenie zmiany modułu Younga oraz współczynnika tarcia kinetycznego materiałów polimerowych współpracujących ślizgowo ze stalą w zależności od temperatury. Do badań wykorzystano polimery termoplastyczne: PA6, PET oraz PEEK, które współpracowały ślizgowo ze stalą konstrukcyjną C45. W ramach eksperymentu zostały przeprowadzone badania modułu Younga (3-punktową metodą zginania) oraz badania współczynnika tarcia kinetycznego (wykorzystując stanowisko typu pin-on-disc). Zakres temperatury badań mechanicznych i tribologicznych określony został na poziomie T = –50°C±20°C. Porównując wyniki badań własności mechanicznych z właściwościami tribologicznymi, można zauważyć tendencję do zmniejszenia wartości współczynnika tarcia wraz ze wzrostem modułu Younga podczas obniżania temperatury otoczenia.

Słowa kluczowe

EN

polymers; Young's modulus; friction coefficient; low temperature; tribology

PL

polimery; moduł Younga; współczynnik tarcia; niska temperatura; tribologia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 107--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ptak A.

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Design and Tribology, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Kowalewski P.

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Design and Tribology, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Bozet J.-L.: Modelling of friction and wear for designing cryogenic valves, Tribology International 34, 4, 2001, pp. 207–215.
• 2. Burton J.C., Taborek P., Rutledge J.E.: Temperature dependence of friction under cryogenic conditions in vacuum, Tribology Letters 23, 2, 2006, pp. 131–137.
• 3. Capanidis D., Tański A.: Badania odporności na zużycie ścierne wybranych polimerów inżynieryjnych, Tribologia, nr 4, 2012, s. 25–32.
• 4. Gruin I.: Materiały polimerowe. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003.
• 5. Hartwig G.: Polymer properties at room and cryogenic temperatures. Springer, 1994.
• 6. Hübner W., Gradt T., Schneider T., Bőrner H.: Tribological behavior of materials at cryogenic temperatures, Wear 216, 2, 1998, pp. 150–159.
• 7. Kowalewski P., Wieleba W., Ptak A.: Wpływ parametrów ruchowych tarcia na mikrotwardość wybranych polimerów ślizgowych, Tribologia, nr 5, 2011, s. 109–116.
• 8. Niemczewska-Wójcik M., Mańkowska-Snopczyńska A., Piekoszewski W.: Wpływ ukształtowania struktury geometrycznej powierzchni stopu tytanu na charakterystyki tribologiczne polimeru, Tribologia, nr 6, 2014, s. 97–112.
• 9. Ostrovskaya Y. L., Yukhno T. P., Gamulya G. D., Vvedenskij Y. V., Kuleba V. I.: Low temperature tribology at the B. Verkin Institute for Low Temperature Physics & Engineering (historical review), Tribology International 34, 4, 2001, pp. 265–276.
• 10. Ptak A.: Effect of loading time on the static friction polymer-metal sliding pairs at low temperature, Engineering Mechanics 2018: 24rd international conference: book of full texts, Brno University of Technology, cop. 2018, pp. 693–696.
• 11. Ptak A.: The influence of the motion parameters on the surface layer of metal-polymer sliding pairs at low temperatures, Tribologia. 2016, R. 47, nr 1, pp. 79–87.
• 12. Ptak A., Wieleba W.: Correlation between the state of the metal-polymer surface and the friction parameters in (-50÷0)°C temperature range, WTC 2013: 5th World Tribology Congress, Torino, Italy, cop. 2013, pp. 1–4.
• 13. Theiler G.: PTFE-and PEEK-Matrix Composites for Tribological Applications at Cryogenic Temperatures and in Hydrogen, Wirtschaftsverl. NW, Verlag f¨ur Neue Wiss., 2005.
• 14. Stranz M., Kőster U.: Accelerated crystal growth in cryogenic mechanicall milled polymers and polymer blends, Journal of Alloys and Compounds 434–435, 0, 2007, pp. 447–450.

Uwagi

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