Wear research on frictional couples of C80U/145Cr6 under conditions of stabilized friction area temperature

• Autorzy: Żurowski W.

Warianty tytułu

PL

Badania zużycia skojarzenia tarciowego C80U/145Cr6 w warunkach stabilizacji temperatury w strefie tarcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Research into wear resistance is based on analysing thermodynamic transformations in an open thermodynamic system and is designed to determine conditions under which a system shows the greatest resistance. The verification of theoretical considerations makes possible the utilisation of suitable exploratory positions. At present, a new device has been built to test the resistance of interface systems. In this paper, the design and research possibilities of the new tester are discussed. The device is a modified pin-on-disk system modelling typical working conditions of a disc braking system or a disc clutching system, but with control over the temperature of the friction zone. Beside the mechanical part, the stand is equipped with a cryo-circulator used for setting and stabilising temperatures in the friction zone. Structurally, the new tester uses a physical model that assumes that the tribological system is able to exchange energy and matter with its environment, where friction is the cause of all transformations in the system and on its boundaries. The friction increases the system's internal energy and its dissipation as heat that compensates for mechanical dissipation, that is, wear. Data presented in handbooks concerning tribological properties of materials are given for operating conditions in positive temperatures, which may lead to errors when the data are employed to select materials for friction joints working in low temperatures. Our device enables the prediction of low-temperature tribological behaviour of friction couple materials. The research has proven that there is a precise temperature at which a given matching of materials shows minimum wear, e.g. -25 degrees centigrade for the tribosystem C80U/145Cr6.

PL

Badania odporności na zużywanie opierają się na analizie przemian termodynamicznych zachodzących w systemie termodynamicznym otwartym. Celem opisanych w artykule badań jest stwierdzenie, w jakich warunkach układ trący uzyskuje największą odporność. Weryfikację rozważań teoretycznych umożliwia wykorzystanie odpowiednich stanowisk badawczych. Wykonane zostało nowe urządzenie służące do badań odporności układów sprzęgających. W artykule omówiono jego konstrukcję oraz możliwości badawcze. Jest to zmodyfikowany układ typu trzpień-tarcza modelujący typowe warunki pracy tarczowego mechanizmu hamulcowego lub sprzęgłowego, ale z wymuszeniem temperatury strefy tarcia. Oprócz części mechanicznej stanowisko wyposażone jest w kriocyrkulator służący do ustalania i stabilizowania temperatury w strefie tarcia. Założenia konstrukcyjne nowego testera opierają się na modelu fizycznym zakładającym, że system tribologiczny jest w stanie wymieniać energię i materię z otoczeniem, przy czym przyczyną wszelkich przemian zachodzących w systemie i na jego granicach jest praca tarcia. Wywołuje ona wzrost energii wewnętrznej układu, a także jej dyssypację na sposób ciepła kompensującą dyssypację mechaniczną, czyli zużywanie. Dane zawarte w katalogach materiałowych dotyczące właściwości tribologicznych materiałów podawane są dla warunków pracy w temperaturach dodatnich, co może być błędne w przypadku ich wykorzystania przy doborze materiałów na pary tarciowe przeznaczone do pracy w niskich temperaturach. Urządzenie pozwala na sporządzenie niskotemperaturowych charakterystyk tribologicznych par tarciowych. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że istnieje temperatura, w której dane skojarzenie materiałowe wykazuje minimum zużycia, np. dla skojarzenia C80U/145Cr6 jest to 25 stopni Celsjusza.

Słowa kluczowe

EN

tribological wear; wear resistance; dry friction

PL

zużycie tribologiczne; odporność na zużycie; tarcie suche

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 45, nr 4
• Strony: 55--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Żurowski W.

• Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Radom, 29 Malczewskiego Street, 26-600 Radom, Poland,

Bibliografia

• [1] Mańkowska A., Michalczewski R., Szczerek M., Wulczyński J.: Low-temperature characteristics of steel friction couples. Tribologia, (2010), No. 1 pp. 77-92.
• [2] Quinn T.F.J., Sullivan J.L., Rowson D.M.: Origins and development of oxidational wear at low ambient temperatures. Wear, (1984), No. 94 pp. 175-191.
• [3] Straffelini G., Trabucco D., Molinari A.: Oxidative wear of heat-treated steels. Wear. (2001), No. 250, pp. 485-491.
• [4] So H., Yu D.S., Chuang C.Y.: Formation and wear mechanism of tribooxides and the regime of oxidational wear of steel. Wear. (2002), No. 253, pp. 1004-1015.
• [5] Ostrovskaya Ye.L., Yukhno T.P., Gamulya G.D., Vvedenskij Yu.V., Kuleba V.I.: Low temperature tribology at the B. Verkin Institute for low temperature physics & engineering (historical review). Tribology International, (2001), No. 34, pp. 265-276.
• [6] Żurowski W.: Energetyczny aspekt wzrostu odporności metali na zużywanie w procesie tarcia technicznie suchego. Rozprawa doktorska, Politechnika Świętokrzyska, Kielce, (1996).
• [7] Żurowski W.: Stanowiska do badań maksymalnej odporności układów metali na zużywanie tribologiczne. Politechnika Radomska. Scientific Publications. Mechanical Engineering, (2002), No. l,pp. 172-185.
• [8] Żurowski W.: Wear resistance maximization of frictional interface systems (in Tribology 2008). SAIT, Pretoria. 2008. ISBN: 978-0-620-38082-9.
• [9] Sadowski J., Żurowski W.: Thermodynamische Aspekte über die Verschlißbeständigkeit von Metallen. Tribologie und Schmierungstechnik, (1992) No. 3, pp. 152-158.
• [10] Sadowski J. Żurowski W.: Badania maksymalnej odporności układów ciał metalicznych na zużywanie tribologiczne. Cz. I. Teoretyczno-eksperymentalne podstawy maksymalizacji odporności na zużywanie tribologiczne. Inżynieria Powierzchni nr 4/2000, IMP -Warszawa, s. 46-51.
• [11] Sadowski J., Żurowski W.: Badania maksymalnej odporności układów ciał metalicznych na zużywanie tribologiczne. Cz. II. Badania eksperymentalne maksymalnej odporności na zużywanie tribologiczne i wybranych cech warstwy wierzchniej. Inżynieria Powierzchni nr 1/2001, IMP - Warszawa, s. 41-55.
• [12] Sadowski J., Żurowski W.: Sposób zmniejszania zużycia tribologicznego elementów trących. Patent polski No. 1767118, B1, Fl6N 29/00, Warszawa 1999.
• [13] Muszka K.: Wpływ rozdrobnienia struktury na mechanizmy umocnienia stali nisko węglowych umacnianych plastycznie. Rozprawa doktorska. AGH, Kraków 2008.
• [14] Kostecki B.I.: Basic conditions of tribological system self-organization. Tribologia, 1988, No. 4, pp. 4-14.