Cierne przenoszenie żelaza w układzie brąz-stal w tarciu z udziałem smaru.

• Autorzy: Czupryk W.

Warianty tytułu

EN

Abrasive transmission of iron in a bronze-steel set in friction with use of lubricant.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac nad wyjaśnieniem mechanizmu ciernego przenoszenia żelaza w warunkach zużywania utleniającego w tarciu z udziałem smaru. Fakt obecności dużych ilości żelaza w warstwie wierzchniej miedzi lub brązów współpracujących w tarciu ze stalą potwierdzony został w wielu pracach. Nie podano tu wyjaśnienia mechanizmu ciernego przenoszenia żelaza. Największym niedostatkiem przedstawionych wyników jest zawężenie ich do par ślizgowych smarowanych wodą. Na temat ciernego przenoszenia żelaza w tarciu ze smarowaniem informacji jest mało, są one często sprzeczne. Było to bezpośrednim powodem podjęcia prac w tym zakresie. Celem badań było wyjaśnienie mechanizmu ciernego przenoszenia żelaza w układach: miedź-stal i brązy-stal w warunkach zużycia ultleniającego w tarciu z udziałem smaru. Wyniki badań AES warstw wierzchnich elementów par trących wskazują na cierne przenoszenie żelaza nie w czystej postaci, a w formie tlenkowych produktów zużycia elementu stalowego przy zachowaniu stałego stosunku koncentracji tlenu do koncentracji żelaza równego 2:1. Oznacza to, że w warunkach zużywania utleniającego w tarciu ze smarowaniem nie powstaje żaden z równowagowych tlenków żelaza - FeO, Fe2O3, lub Fe3O4. Powstawanie w tarciu związków tlenu z żelazem przy zachowaniu ich stosunku równego 2:1 interpretuje się możliwością tworzenia klasterów typu FeO2 lub Fe2O4 charakteryzujących się brakiem wiązania jonowego, typowego dla równowagowych tlenków żelaza. W klasterach tych potwierdzono występowanie wiązania atomowego. Mechanizm ich powstawania można wyjaśnić na gruncie teorii orbitali molekularnych. Twarde i kruche tlenkowe produkty zużycia stali o wymiarach mniejszych od 35 nm utwierdzane są w warstwie wierzchniej miedzi lub brązu. Tak utworzona struktura kompozytowa może w pewnych warunkach tarcia ściernie, oddziaływać na stal, czym wyjaśnić można wiele znanych z literatury tribologicznej przypadków nadmiernego zużycia stali przez brąz.

EN

The paper presents results of work on explaining the mechanism of abrasive trasmission of iron in the conditions of oxidizing wear in friction with the use of lubricant. The fact of occurrence of large quantities of iron in surface layers of copper or bronze working in friction with steel was confirmed in many papers. However, the mechanism of abrasive transmission of iron was never explained. The greatest deficiency in the results presented is limiting the range to sliding pairs lubricated with water. There is only scarce information about abrasive transmission of iron in friction with the use of lubricant, and even then the information is often self-contradicting. This was the direct reason for undertaking further research in that field. The aim of the research was to explain the mechanism of abrasive transmission of iron is copper-steel and bronze-steel sets in the conditions of oxidizing wear in friction with the use of lubricant. The results of AES tests on surface layers of sliding pairs elements prove the occurrence of abrasive transmission of oxygen not in its pure form, but as oxide products of steel element wear, with a constant relation between oxygen concentration and iron concentration of 2:1. This implies that in the conditions of oxidizing wear in friction with lubricant no equilibrium iron oxide - FeO, Fe2O3, or Fe3O4 is created. Producing compounds of oxygen and iron in friction, retaining their constant relation of 2:1 can be interpreted as resulting from the possibility of forming clusters of the FeO2 type or Fe2O4 type, characterized by the lack of ion link, typical for equlibrium iron oxides. In such clusters the occurrence of atom link was confirmed. The mechanism of their formation can be explained on the basis of molecular orbital theory. The hard and brittle oxide products of steel wear of dimensions smaller than 35 nm are hardened in the surface layer of copper or bronze. The composite structure formed that way can under certain frictional conditions have abrasive effect on steel, which can be the explanation for many cases of excessive steel wear by bronze, as described in tribological literature.

Słowa kluczowe

PL

wieloskładnikowe brązy antymonowe; przenoszenie cierne; spektrometria AES; żelazo; olej mineralny

EN

multicomponent antimony bronzes; abrasive transmission; AES spectrometry; iron; mineral oil

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 639--657

Twórcy

autor

Czupryk W.

• Akademia Ekonomiczna, Katedra Aparatury i Inżynierii Procesowej, ul. Komandoska 118/120, 53-345 Wrocław

Bibliografia

• [1] Swiridionok A.l.: Rol frikcionnogo pierienosa w mechanizmie samosmazywanija kompozicionnych materiałov. Trienije i iznos 1987, 8, 5, 773-778.
• [2] Mitchel D.C., Pratt G.G., Proseedings, Lubrication and Wear Conference, London 1958, 416-423.
• [3] Pogosjan A.K., Oganesjan K.V.: Jawlenije frikcionnogo pierienosa i osnownyje zakonomiernosti i mietody issledowanija. Trienije i iznos 1986, 7, 6, 998-1007.
• [4] Rabinowicz E., Tabor D.: Metallic Transfer Between Sliding Metals, An Autoradiographic Study, Proc. R. Soc. London, Ser. A, 208, 1951, 455-475.
• [5] Archard J.F., Hirst W.: An Examination of Mild Wear Process, Proc. R. Soc. London, Ser. A, 238, 1957, 515-528.
• [6] Chen L.H., Rigney D.A.: Transfer During Unlubricated Sliding Wear of Selected Metal Systems. Wear, 1985, 105, 47-61.
• [7] Rigney D.A., Chen L.H., Naylor G.S.: Wear Process in Sliding Systems Wear, 1984, 100, 195-219.
• [8] Heilmann P., Don J. i in.: Sliding Wear and Transfer, Wear, 1983, 91, 171-190.
• [9] Szkoda F.: Zużycie miedzi w warunkach tarcia technicznie suchego. Tribologia, 1991, 4, 84-88.
• [10] Garkunov D.G., Kragielskij I.W., Polakow A.A.: Izbiratielnyj pierienos w uzlach trienija. Izd. „Transport”, Moskwa 1969.
• [11] Kostieckij B.J., Nosowskij J.G. i in.: Nadieżnost i dołgowiecznost' maszin. Tiechnika, Kijew 1975.
• [12] Kostieckąja H.B.: Miechanizmy dieformirowanija, razruszenija i obrazowanija czastic iznosa pri miechanochimiceskom trienij. Trienije i iznos, 1990, 108-115.
• [13] Sadowski J.: Cieplno-mechaniczne podstawy zużywania utleniającego towarzyszącego tarciu zewnętrznemu metali, Praca habilitacyjna, Radom 1984.
• [14] Lawrowski Z.: Tribologia, tarcie, zużywanie i smarowanie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
• [15] Kiriejenko O.F., Bierdenikow A.I. i in.: Obrazowanije powierchnostnych słojew słożnogo sostawa w parie trienija stal–bronza kak priczina anomalnogo iznosa torcewogo upłotnienija wintowogo nasosa. Trienije i iznos 1992, 874-880.
• [16] Bierieszczak A.B., Gripaczewskij A.H.: Wlijanije skorosti skolżenija na strojenije i sostaw kontaktnoj zony miedi w parie trienija mied–stal 45. Trenije i iznos, 1992, 295-299.
• [17] Gripaczewskij A.H., Bierieszczak A.W,. Gorskij W.W.: Samoorganizacja wtoricznych struktur pri trienii miedi i bronzy po stali. Trenije i iznos, 1992, 647-653.
• [18] Gorskij W.W., Gripaczewskij A.H. i in.: Atomnoje i elektronnoje strojenije wysoko zakalonnych struktur w sistiemie Cu-O-Fe. Metallofizyka, 1987, 73-82.
• [19] Razumow O.H., Gorskij W.W., Gripaczewskij A.H.: Osobiennosti strojenija legirowannych kisłorodom struktur w słojach trienija miedi. Metallofizika, 1987, 96-98.
• [20] Gorskij W.W.: Formirowanije legirowannych kisłorodom spławow Me-Me-O w zonie kontakta mietałow pri trieni. Trienije i iznos, 1989, 452-460.
• [21] Gripaczewskij A.H., Gorskij W.W. i in.: Lokalnoje rientgienospiektralnoje issledowanije powierchnosti trienija bronzy Br OF10-1. Trienije i iznos 1985, 727-731.
• [22] PN-73/C-96085, Polski Komitet Normalizacji i Miar, Oleje silnikowe Lux.
• [23] Solski P., Ziemba S.: Zagadnienia zużycia elementów maszyn spowodowanego tarciem. PWN, Warszawa 1969.
• [24] Gribajło A.P., Atroscenko P.W.: Wlijanije miedsoderżaszczich napołnitielej na niekatoryje tribołogiczeskije charaktieristiki płasticznvch smazok. Trienije i iznos, 1987, 8, 6, 1121-1126.
• [25] Rajbow D.W., Matwiejewskij R.M. i in.: Wlijanije miedsoderżaszczich dobawok na antafrikcionnyje swojstwa płasticznych smazok. Trienije i iznos, 1989, 1100-1104.
• [26] Czupryk W.: Wstępna ocena wpływu wtórnego oddziaływania tlenków metali na wielkość zużycia tribologicznego. Tribologia 1996, 3, 271-280.
• [27] Miszczuk O.A., Godun B.A.: Wlijanije ugleroda na izmienienije struktur powierchnostnogo słoja mietałow pri trieni. Trienije i iznos, 1993, 407-411.
• [28] Roberts R.W.: Adsorption and Decomposition of Hydrocarbons on Clean Metal Films. Brit. J. Appl. Phys. 1963, 14, 485-487.
• [29] Molgaard J.: A Discussion of Oxidation Thickness and Oxide Transfer in Wear. Wear 1976, 40, 277-291.
• [30] Seo M., Lumsden J.B., Staehle R.W.: An AES Analysis of Oxide Films on Iron. Surface Science 1975, 50, 541-552.
• [31] Krause H., Schroelkamp Ch.: Investigations into the Reaction of Metallic Bodies in Tribological Systems. Wear 1981, 81, 235-250.
• [32] Jintang G., Shouyuan Z., Xiaoyi L.: Effects of Chemical Composition and Morphological Structure of Surface Oxides on the Antifrictional Properties of Medium Carbon Steel. Wear 1991, 147, 295-310.