Effects of surface preparation on friction and wear in dry sliding conditions

• Autorzy: Dzierwa A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ struktury geometrycznej powierzchni na wielkość zużycia i siłę tarcia w warunkach tarcia suchego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Wear tests were conducted using a ball-on-disc tester T-11. In the experiment, a 42CrMo4 rotating steel disc with a hardness of 40±2 HRC was placed in contact with a 100Cr6 steel ball with a diameter of 6.35 [mm]. The hardness of the ball was set to 62±2 HRC. Finishing treatment applied to the surfaces was sand blasting. Disc samples were prepared to obtain surfaces in similar range of the Sa parameter (arithmetical mean height of the surface) but other surface topography parameters vary. Dry sliding tests were conducted at sliping speeds of v₁ = 0.16; v₂ = 0.24 i v₃ = 0.32 [m/s]. The sliding distance was set to 282.6 [m], and the normal load was set to 9.81 [N]. During the tests, the friction force was monitored as a function of time. Disc and Ball wear was measured after the tests using a white light interferometer Talysurf CCI Lite. Profiles were taken in four positions (900 apart) perpendicular to the wear track. Then, using an interferometer software program TalyMap Gold 6.0, they were computed and averaged. It was found that the initial surface topography Has a significant influence on friction and wear levels under dry sliding conditions. It was also identified the correlation between several surface topography parameters and wear volume.

PL

Badania tribologiczne przeprowadzono przy użyciu testera tribologicznego T-11. Skojarzenie tribologiczne stanowiła kulka łożyskowa o twardości 62±2 HRC i średnicy 6,35 [mm] oraz obracająca się tarcza ze stali 42CrMo4 o twardości 40±2 HRC. Obróbką wykończeniową tarcz było piaskowanie. Proces ten wykonany został w ten sposób, aby uzyskać podobną wartość parametru Sa (średnie arytmetyczne odchylenie chropowatości powierzchni), natomiast różne wartości pozostałych parametrów SGP. Badania przeprowadzono w warunkach tarcia suchego dla trzech prędkości ślizgania: v₁ = 0.16; v₂ = 0.24 i v₃ = 0.32 [m/s]. Droga tarcia wyniosła 282,6 [m] przy obciążeniu 9,81 [N]. W trakcie testów mierzono siłę tarcia, natomiast po ich przeprowadzeniu określano wielkość zużycia, wykorzystując interferometr światła białego Talysurf CCI Light. Profile zużycia generowane były w kierunku prostopadłym do śladów zużycia (co 900) i wykorzystując oprogramowanie TalyMap Gold 6.0 obliczone wartości były uśredniane. Wykazano, że ukształtowanie struktury geometrycznej powierzchni w istotny sposób wpływa na siłę tarcia oraz wielkość zużycia. Zidentyfikowano również korelacje pomiędzy wybranymi parametrami struktury geometrycznej powierzchni a siłą tarcia oraz zużyciem objętościowym.

Słowa kluczowe

EN

wear; friction; surface topography

PL

zużycie; tarcie; struktura geometryczna powierzchni

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 25--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Dzierwa A.

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, ul. Powstancow Warszawy 8, 35-959 Rzeszow, Poland

Bibliografia

• 1. Burakowski T., Areologia. Podstawy teoretyczne. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom, 2013.
• 2. Grzesik W., Możliwości prognozowania właściwości eksploatacyjnych części maszyn na podstawie cech topografii powierzchni, Mechanik nr 08-09, 2015, 775–786.
• 3. Kalisz J.: Wpływ posuwu wierszowania na topografię powierzchni po nagniataniu stopu aluminium, Mechanik, nr 01, 2016, 52–55.
• 4. Wieczorowski M., Teoretyczne podstawy przestrzennej analizy nierówności powierzchni; Inżynieria Maszyn, R. 18, z. 3, 2013, 7–34.
• 5. Chang W.R., Hirvonen M., Gronqvist R., The effects of cut-off length on surface roughness parameters and their correlation with transition friction, Safety Science 42, 2004, 755–769.
• 6. Dzierwa A., Pawlus P., Zelasko W., Reizer R., The study of the tribological properties of one-process and two-process textures after vapour blasting and lapping using pin-on-disc tests, Engineering Materials And Tribology, Book Series: Key Engineering Materials, 527, 2013, 217–222.
• 7. Reizer R., Galda L., Dzierwa A., Pawlus P., Simulation of textured surface topography during a low wear process, Tribology International, 44, 2011, 1309–1319.
• 8. Sedlacek M., Podgornik B., Vizintin J., Influence of surface preparation on roughness parameters, friction and wear, Wear, 266, 2009, 482–487.
• 9. Svahn F., Kassaman-Rudolphi A., Wallen E., The influence of surface roughness on friction and wear of machine element coatings, Wear, 254, 2003, 1092–1098.
• 10. Tayebi N., Polycarpou A.A., Modeling the effect of skewness and kurtosis on the static friction coefficient of rough surfaces, Tribology International, 37, 2004, 491–505.
• 11. http://www.tribologia.org/ptt-old/inst/rad/T-11_en.pdf (access: 20.04.2017).
• 12. PN-EN ISO 25178-2:2012 Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS) – Struktura geometryczna powierzchni: Przestrzenna - Część 2: Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni.
• 13. Dzierwa A., Pawlus P., Zelasko W., Comparison of tribological behaviors of one-process and two-process steel surfaces in ball-on-disc tests, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part J-Journal of Engineering Tribology, 228, 2014, 1195–1210.
• 14. Chang L., Jeng Y.R., Effects of negative skewness of surface roughness on the contact and lubrication of nominally flat metallic surfaces, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part J-Journal of Engineering Tribology, 227, 2012, 556–569.
• 15. Dzierwa A., Influence of surface preparation on surface topography and tribological behaviours, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17, 2017, 502–510.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).