The materials engineering contribution in microbearing lubrication

• Autorzy: Łupicka O. , Wierzcholski K.

Warianty tytułu

PL

Wkład inżynierii materiałowej w smarowaniu mikrołożysk

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In microbearings where the gap is very thin e.g. much smaller than one micrometer, the materials properties of the thin superficial layer have the important influence on the oil dynamic viscosity and hence on the microbearing operating parameters such as microbearing carrying capacities, friction forces, friction coefficients and wear. therefore very important meaning has the application of a novel method of depositing thin organie and inorganic layer(superficial layer) onto a metal substrate utilizing electro-spraying (electrostatic atomization) method. Microbearings assure the greater stability of work. the lubricant factor, introduced between friction elements, delays the dry contact and prevents to seizing between co-operative rotary surfaces and gives better effects of sealing up and hydrodynamic stiffness. microbearings are used in microturbines, micromechanisms, microengines, mechanical medical devices, e.g. manipulators and microsurgical cutting tools. the diminution sizes of devices cause more and more wide their usage in ophthalmology, laryngology, neurology, vascular and orthopaedic surgery. the essential part in microbearings has the top-layer on friction surfaces microelements which are metal layers -polymer layer s , ceramic layers and layers with addition carbon inform of nanopipes.

PL

W mikrołożyskach, gdzie szczelina jest bardzo cienka, dużo mniejsza od jednego mikrometra, właściwości materiałowe cienkiej warstwy wierzchniej mają decydujący wpływ na lepkość dynamiczną oleju. wpływają również na takie parametry eksploatacyjne mikrołożyska jak nośność mikrołożyska, siły tarcia, współczynniki tarcia oraz zużycie. dlatego bardzo duże znaczenie ma zastosowanie nowych metod nakładania cienkich nieorganicznych lub organicznych powłok metodą natryskiwania. nowe osiągnięcia w tym zakresie dotyczą zastosowań technologii nanoszenia warstw wierzchnich w odniesieniu do współpracujących powierzchni w mikrołożyskach. Mikrołożyska zapewniają większą stabilność pracy. czynnik smarujący, wprowadzany pomiędzy elementy trące, opóźnia suchy kontakt i zapobiega zatarciom pomiędzy współpracującymi obrotowymi powierzchniami oraz daje lepsze efekty uszczelniania i sztywności hydrodynamicznej. mikrołożyska są wykorzystywane w mikroturbinach, mikromechanizmach, mikrosilnikach, mechanicznych urządzeniach medycznych, np. manipulatorach i mikrochirurgicznych narzędziach tnących mems. zmniejszenie wymiarów urządzeń powoduje coraz szersze ich stosowanie w okulistyce, laryngologii, neurologii, chirurgii naczyniowej i ortopedycznej. słowa kluczowe: mikrołożyska, warstwa wierzchnia, nanoskala

Słowa kluczowe

EN

microbearing; superficial layer; nano-level

PL

mikrołożyska; warstwa wierzchnia; nanoskala

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, No. 4
• Strony: 293--299
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Łupicka O.

autor

Wierzcholski K.

• Technical University of Koszalin Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique Racławicka Street 15-17, 75-620 Koszalin, Poland Tel:.[phone],

Bibliografia

• [1] Beerschwinger, U., Reuben, R. L., Yang, S. J., Frictional study of micromotor bearings, Sensors and Actuators A 63, pp. 229-241, 1997.
• [2] Benabdallah, Habib, S., Static friction coefficient of some plastics against steel and aluminum under different contact conditions, Tribology International 40, pp. 64-73, 2007.
• [3] Bhushan, B., Springer Handbook of Nano-technology, 2004.
• [4] Bhushan, B., Nanotribology and nanomechanics of MEMS/NEMS and BioMEMS/BioNEMS materials and devices, Microelectronic Engineering 84, pp. 387-412, 2007.
• [5] Gardos, M. N., Gabelich, S. A., Atmospheric effects of friction, friction noise and wear with silicon and diamond, Part II, SEM tribometry of silicon in vacuum and hydrogen, Tribology Letters 6, pp. 87-102, 1999.
• [6] Haseeb, A. S. M. A., Albers, U., Bade, K., Friction and wear characteristics of electrodeposited nanocrystalline nickel–tungsten alloy films, Wear 264, pp. 106-112, 2008.
• [7] Hebda, M., Wachal, A., Trybologia, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980.
• [8] Horváth, I., Panayotatos, P., Lu, Y., A Si MEMS microbearing with integrated safety sensors for surgical applications, Microelectronics Journal 32, pp. 1-9, 2001.
• [9] Jie, X.H., Chen, Y.D., Xie, G.R., Friction and wear behavior of brush plated Ni–W(D) layer in oil lubrication sliding against a mild steel, Tribology 22, pp. 180-183, 2002.
• [10] Kostrzewa, S., Kowalczyk, S., Rożniatowski, K., Materiały stosowane w łożyskach ślizgowych – stan obecny i tendencje rozwojowe, Inżynieria Materiałowa, 5, s. 840-846, 2007.
• [11] Krauss, A.R., Auciello, O., Gruen, D.M., Jayatissa, A., Sumant, A., Tucek, J., Mancini, D.C., Moldovan, N., Erdemir, A., Ersoy, D., Gardos, M.N., Busmann, H.G., Meyer, E.M., Ding, M.Q., Ultrananocrystalline diamond thin films for MEMS and moving mechanical assembly device, Diamond and Related Materials 10, pp. 1952-1961, 2001.
• [12] Kwacz, M. ; Rymuza, Z. ; Kusznierewicz, Z., Prognozowanie oporów tarcia w fazie rozruchu w mikrołożysku ślizgowym polimerowym, Tribologia: tarcie, zużycie, smarowanie, Nr 1, s. 299-313, 2002.
• [13] Maboudian, R., Surface processes in MEMS technology, Surface Science Reports 30, pp. 207-269, 1998.
• [14] Orlikowski, M., Technologie przyrządów półprzewodnikowych, Materiały Wykładowe, Politechnika Łódzka, 2009.
• [15] Rymuza, Z., Kusznierewicz, Z., Solarskia, T., Kwacz, M., Chizhik, S.A., Goldade, A.V., Static friction and adhesion in polymer–polymer microbearings, Wear 238, pp. 56-69, 2000.
• [16] Samyn, P., Quintelier, J., Ost, W., De Baets, P., Schoukens, G., Sliding behaviour of pure polyester and polyester-PTFE filled bulk composites in overload conditions, Polymer Testing 24, pp. 588-603, 2005.
• [17] Schreck, S., Zum Gahr, K.-H.: Laser-assisted structuring of ceramic and steel surfaces for improving tribological properties, Applied Surface Science 247, pp. 616-622, 2005.
• [18] Stiharu, I., Bhat, R., Hong, H., A friction model of microbearings with thin metallic compliant coatings, International Journal of Applied Mechanics and Engineering, Vol. 8, No. 2, pp. 317-329, 2003.
• [19] Tirta1, A., Baek, E. R., Choi, C. J., Lee, H. M., Fabrication of Micro-Bearing Pattern with High Aspect Ratio Utilizing SU-8 Photoresist, 2008, ttp://seminar.fmipa.itb.ac.id/icmns2008/viewpaper.php?id=174.
• [20] Wieleba, W., Analiza procesów trybologicznych zachodzących podczas współpracy kompozytów PTFE ze stalą, Prace naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej, Monografie, Nr 30, 2002.
• [21] Wierzcholski, K., A new concept of the changes of memory capacity of fluid dynamics HDD micro-bearings, Tribologia, 220, Vol. 39, Nr 4, 2008.
• [22] Wilson, G. M., Smith, J. F., Sullivan, J. L., A DOE nano-tribological study of thin amorphous carbon-based films, Tribology International, 42, pp. 220-228, 2009.
• [23] Wiśniewska-Weinert, H., Leshchynsky, V., Kędzia, Ł., Ozwoniarek, J., Ignatiev, M., Kovalev, E., Development of nanostructuring technique to produce pm - parts with improved tribological properties, Int. Journal of Applied Mechanics and Engineering, Vol. 11, No. 3, pp. 529-533, 2006.