Tribological wear of metal-polymer composites in the presence of abrasives

• Autorzy: Pawelec Z. , Molenda J.

Warianty tytułu

PL

Zużycie tribologiczne kompozytów metalopolimerowych w obecności materiałów ściernych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

During the operation of certain machines and equipment, like technological lines for the transportation of flue dust to landfill, mining equipment or road and agricultural machines, a specific type of intensive usage, called abrasive wear, takes place. The microcutting phenomenon of the surface layers of both partners of friction with hard particles of chemical compositions with different grain shape and properties, is another phenomenon that occurs at the time of abrasive wear. This requires the usage of hard materials, such as high-quality alloyed and carbon steel as well as heat and thermo-chemical treatment. The occurrence of the abrasive wear phenomenon of cooperating elements is unavoidable despite the application of the above-stated operations. The application of a chemically-hardened metal-polymer composite on the surface layer of elements, may be a good way to reduce costs, increase the durability of the used elements and simplify the method of element regeneration. When applied in the used element, the metal-polymer composite of specified composition and chracteristics, which ia able to create a surface layer with greater resistance to erosion, increases abrasive wear resistance in an abrasive environment. The article presents the results of the abrasive wear resistance of chemically-hardened metal-polymer regenerative composites and a classic steel-bearing alloy constructin joint. Amine compounds with different chemical structure and reacitivity (such as triethylenetetramine, poliaminoamide and a reaction product between phenol-formaldehyde and secondary amine), were adopted as cross-linking agents. These cross-linking agents made it possible to obtain composites of very different mechanical properties. Cenospheres from flue dust, electrocorundum and silica of defined chemical and granulometric composition were adopted as abrasive material. Chemically-hardened metal-polymer composites were imposed on a steel roller, and machined to the desired size to cooperate with traditional construction materials, such as steel and bronze. The friction and wear tests were performed in conformal contact using a T-07 block-on-ring tester in the presence of the selected abrasive material. Tribological tests were conducted at a speed of 0.1 m/s and 1 MPa pressure, without the usage of any lubricant. High resistance to abrasive wear of the metal-polymer composites was proved, which means they can be used for the regeneration of machine elements that work in an abrasive environment.

PL

Przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne regeneracyjnych chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych oraz klasycznego skojarzenia konstrukcyjnego stal - stop łożyskowy. Środkami sieciującymi kompozytów były związki aminowe o zróżnicowanej budowie chemicznej i reaktywności (trietylenotetraamina, poliaminoamid oraz produkt reakcji fenolu formaldehydu i drugorzędowej aminy), które umożliwiły uzyskanie kompozytów o bardzo zróżnicowanych właściwościach mechanicznych. Jako materiały ścierny zastosowano mikrosfery, stanowiące główny składnik pyłów dymnicowych, elektrokorund oraz krzemionkę o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym. Kompozyty chemoutwardzalne nałożone na stalową rolkę i obrobione mechanicznie na żądany wymiar współpracowały z klasycznymi materiałami konstrukcyjnym, tj. stalą i brązem. Badania tarciowo-zużyciowe prowadzono na maszynie tribologicznej T-07 typu rolka - klocek w styku rozłożonym w obecności materiału ściernego. Testy tribologiczne prowadzono przy prędkości 0,1 m/s i naciskach 1 MPa, nie stosując przy tym środków smarnych. Wykazano, że testowane kompozyty metalopolimerowe charakteryzują się dużą odpornością na zużycie ścierne i mogą być z powodzeniem wykorzystane do regeneracji elementów maszyn pracujących w środowisku, w którym występują substancje ścierne.

Słowa kluczowe

EN

metal-polymer composite; regeneration; tribological characteristic; abrasive wear

PL

kompozyt metalopolimerowy; charakterystyka tribologiczna; regeneracja; zużycie ścierne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 1
• Strony: 23--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pawelec Z.

autor

Molenda J.

• Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland,

Bibliografia

• [1] Hebda M., Wachal A., Trybologia, WNT, Warszawa 1980.
• [2] Zwierzycki W. (red.), Wybrane zagadnienia zużywania się materiałów ślizgowych w węzłach maszyn, PWN, Warszawa - Poznań 1990.
• [3] Axen N., Jacobson S., Hogmark S., Influence of hardness of the counterbody in three-body abrasive wear – an over-loocked hardness effect, Tribology International 1994, 27, 4, 121-127.
• [4] Jacobson P., Wallen S., Hogmark., Fundamental aspects of abrasive wear studied by a new simulation model, Wear 1998, 123, 25-32.
• [5] Safonow B.P., Influence of hardness of steels on tribotechnological parameters in abrasive wear, Friction Wear 1991, 12, 81-87.
• [6] Budinski K.G., Resistance to particle abrasion of selected plastics, Wear 1997, 203-204, 302-309.
• [7] Ma X., Liu R., Li D.Y., Abrasive wear behavior of D2 tool steel with respect to load and sliding speed under dry sand/rubber wheel abrasion condition, Wear 2000, 241, 65-72.
• [8] Szczerek M., Wulczyński J., Zużycie tribologiczne elementów trących regenerowanych kompozytem metalożywicznym, Tribologia 2000, 4, 731-738.
• [9] Janecki J., Dasiewicz J., Pawelec Z., Funkcje komponentów i aspekty praktycznego stosowania regeneracyjnych kompozytów polimerowych, Problemy Eksploatacji 2003, 3, 147-156.