Zmiany składu chemicznego powierzchni stali podczas tarcia

• Autorzy: Grądkowski M. , Matuszewska A. , Makowska M.

Warianty tytułu

EN

Changes in the chemical composition of a steel surface during friction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Za pomocą aparatu czterokulowego, w którym obciążenie węzła tarcia przyrasta liniowo, wyznaczano wielkość obciążenia zacierającego stalowych węzłów tarcia, smarowanych mineralnym olejem podstawowym SAE 30/95, zawierającym dodatki smarne typu AW/EP, charakteryzujące się różnym udziałem pierwiastków, uznawanych za aktywne tribologicznie, tj. siarki i fosforu. Biegi testowe przerywano przy różnych obciążeniach (P), ustalanych dla badanej kompozycji na podstawie wartości obciążenia zacierającego (Pt), tj.: P = Pt, P = Pt – 400 N, P = Pt + 400 N. Następnie, za pomocą mikrospektrofotometrii w podczerwieni (FTIRM) oraz mikroanalizy rentgenowskiej (SEM/EDS), szczegółowo zbadano skład chemiczny powierzchni tarcia. Stwierdzono, że jeszcze przed przerwaniem warstwy smarowej (P = Pt–400 N) na powierzchni stali, w obrębie kontaktu, powstają stałe produkty przemiany składników środka smarowego. Analiza FTIRM wykazała, że są to substancje organiczne, powstałe w wyniku tribochemicznych przemian (przede wszystkim utleniania) składników środka smarowego. Nie stwierdzono natomiast obecności produktów organicznych na powierzchniach tarcia, gdy testy przerywano przy obciążeniu zacierającym lub wyższym. W tych przypadkach następowała przebudowa struktury chemicznej powierzchni tarcia, polegająca na zmianie zawartości tlenu, węgla oraz pierwiastków aktywnych, pochodzących z dodatków smarnych. Ich zawartość na powierzchni tarcia wzrastała, chociaż nie wprost proporcjonalnie, wraz ze wzrostem stężenia dodatku w oleju i obciążenia węzła tarcia.

EN

The primary objective of this work was to investigate the chemical composition of the sliding surfaces during tribological tests with the participation of lubricants based on mineral oil SAE 30/95 and selected AW/EP additives containing sulphur and phosphorus. Standard parameters - limiting wear of load (Goz) and scuffing load (Pt) - were measured by means of a specialised four-ball machine T-02 (made in Institute for Sustainable Technologies in Radom). Tribological tests were carried out during a linear increase of load (P). Some experiments were paused before (P = Pt – 400 N) and after reaching scuffing load (P = Pt + 400 N). To investigate in detail sliding steel surfaces, the researchers used analytical techniques including FTIRM, SEM/EDS, and FTIRM. Results indicate that some organic products of tribochemical conversions of the lubricant were present on the steel surface before the breakdown of lubrication layer. There were no organic compounds on the rubbing surface when load was equal or higher than Pt (then chemical structure of the surface was modified – increase of the content of oxygen, carbon and active elements coming from additives).

Słowa kluczowe

PL

tarcie; smarowanie; dodatki smarne; zacieranie; powierzchnia tarcia

EN

friction; lubrication; lubricating additives; scuffing; friction surface

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 4
• Strony: 97--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grądkowski M.

autor

Matuszewska A.

autor

Makowska M.

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

Bibliografia

• 1. Burakowski T., Wierzchem T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa, 1995.
• 2. Sep J.: Analysis of tribological properties of steel sliding elements with two-component surface layer in lubricated contact. Wear, 2011, 271, 616-620.
• 3. Manabe K., Nakano K.: Breakdown of oil films and formation of residual films. Trib. Intern., 2008, 41, 1103-1113.
• 4. Stachowiak G.W., Batchelor A.W.: Engineering tribology. Butterworth- Heinemann, 2006, 363-417.
• 5. Burakowski T., Marczak R.: Eksploatacyjna warstwa wierzchnia i jej bada nie. ZEM, 1995, 3(103), 327-337.
• 6. Kalin M., Vizintin J.: A comparison of the tribological behaviour of steel/steel, steel/DLC and DLC/DLC contacts when lubricated with mineral and biodegradable oils. Wear, 2006, 261, 22-31.
• 7. Neville A., Morina A., Haque T., Voong M.: Compatibility between tribological surfaces and lubricant additives - How friction and wear reduction can be controlled by surfach/lube synergies. Trib. Intern., 2007, 40, 1680-1695.
• 8. Konchits V. V. Myszkin N.K.: Organic deposits on friction surface and their role in boundary lubrication. Proc: of 13th Intern. Coll. on Tribology, Esslingen, 2002, 1259-1268.
• 9. Nakayama K., Martin J.M.: Tribochemical reactions at and in the vicimty of a sliding contact. Wear, 2006, 261, 235-240.
• 10. Matuszewska A., Gradkowski M.: Antiwear action of mineral lubricants modified by conventional and unconventional additives. Tribology Letters, 207, 2(27), 177-180
• 11. Masuko M., Shibatsuji M., Yokomizo M., Suzuki A.: On the effort to discriminate the principal function of tribofilm on friction under the boundary lubrication condition. Trib. Intern., 2011, 44, 702-710.
• 12. Szczerek M., Tuszyński W.: Badania tribologiczne. Zacieranie. ITeE, Radom, 2000.
• 13. Matuszewska A., Gradkowski M., Makowska M.: Optymalizacja zawartości dodatków smarnych w modelowych kompozycjach smarowych. Tribologia, 2009, 3, 171-184.
• 14. Matuszewska A.: Tribologiczna ocena efektywności środków smarowych przeznaczonych do stalowych węzłów tarcia. Rozpr. dokt., Politechnika Krakowska, 2008, 171.
• 15. Kajdas C., Majzner M.: Tribochemiczne przemiany kwasów tłuszczowych. Tribologia, 2000, 3, 375-390.
• 16. Makowska M., Kajdas C., Gradkowski M.: Mechanism of boundary film formation from n-hexadecane. Lubr. Sci., 2004, 16-2, 101-110