Concept for an Advanced Tribological Systems Research Methodology

• Autorzy: Niemczewska-Wójcik Magdalena , Osiewicz Magdalena A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1035

Warianty tytułu

PL

Koncepcja metodyki badań zaawansowanych systemów tribologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The conduct of research on advanced tribological systems in order to determine the best solutions in terms of the durability and reliability of technical objects containing these systems requires a multifaceted and comprehensive approach due to the complexity of tribological processes occurring during operation. Observation of these processes is complicated and limited due to the inaccessibility of the friction zone. Therefore, progress in improving tribological characteristics is mainly determined by developing laboratory test methods. From the point of view of describing the tribological properties of the surface layer, the geometric structure of the surface (shape, waviness, roughness and surface defects), the structure of the physicochemical zones (microstructure, mechanical properties, physicochemical properties), and the ability to properly interact with the lubricant should be taken into account. Studies of advanced tribological systems should therefore include two complementary test methods, i.e., friction wear tests and surface layer tests (as manufactured and as operated). This paper presents a concept for research on advanced tribological systems and a justification for conducting complementary research on these systems, referring to selected examples (processing tools, joint implants, and dental implants). The research results are examples which illustrate the essence of conducting complementary research.

PL

Prowadzenie badań zaawansowanych systemów tribologicznych w celu określenia najlepszych rozwiązań pod względem trwałości i niezawodności obiektów technicznych zawierających te systemy wymaga wielowątkowego i kompleksowego podejścia ze względu na złożoność procesów tribologicznych zachodzących podczas eksploatacji. Obserwacja tych procesów jest skomplikowana oraz ograniczona z uwagi na niedostępność strefy tarcia. Dlatego postęp w poprawianiu charakterystyk tribologicznych determinowany jest głównie przez rozwój metod badań laboratoryjnych. Z punktu widzenia opisu właściwości tribologicznych warstwy wierzchniej należy brać pod uwagę zarówno strukturę geometryczną powierzchni (kształt, falistość, chropowatość i wady powierzchni), strukturę fizykochemicznych stref (mikrostruktura, właściwości mechaniczne, właściwości fizykochemiczne)oraz zdolność do właściwej interakcji ze środkiem smarowym. Badania zaawansowanych systemów tribologicznych powinny zatem obejmować dwie komplementarne metody badawcze, tj. badania tarciowo-zużyciowe oraz badania warstwy wierzchniej (wytworzonej i eksploatowanej). W pracy przedstawiono koncepcję badań zaawansowanych systemów tribologicznych oraz zasadność prowadzenia komplementarnych badań tych systemów, odnosząc się do wybranych przykładów (narzędzia obróbcze, implanty stawów, implanty stomatologiczne). Wyniki badań stanowią przykłady pokazujące istotę prowadzenia badań komplementarnych.

Słowa kluczowe

EN

tribological system; geometric structure of the surface; functional properties; research methodology

PL

system tribologiczny; struktura geometryczna powierzchni; właściwości funkcjonalne; metodyka badań

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 3
• Strony: 69--77
• Opis fizyczny: Bibliogr 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Niemczewska-Wójcik Magdalena

• Cracow Universityof Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, Poland.

• https://orcid.org/0000-0001-9902-478X

autor

Osiewicz Magdalena A.

• Jagiellonian University, Department of Integrated Dentistry, Montelupich 4, 31-155 Kraków, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-8108-4546

Bibliografia

• 1. Lawrowski Z.: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2009.
• 2. Szczerek M.: Metodologiczne problemy systematyzacji eksperymentalnych badań tribologicznych. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom 1997.
• 3. Trzos M.: Problemy porównywalności wyników badań tribologicznych. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom 2013.
• 4. Niemczewska-Wójcik M.: Dualny system charakteryzowania powierzchni technologicznej i eksploatacyjnej warstwy wierzchniej elementów trących. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji– PIB, Radom 2018.
• 5. Kalisz J., Żak K., Wojciechowski S., Gupta M.K., Królczyk G.M.: Technological and tribological aspects of milling-burnishing process of complex surfaces. Tribology International 155 (2021), 106770.
• 6. Madej M., Kowalczyk J., Ozimina D.: Właściwości tribologiczne powłok DLC smarowanych biodegradowalną cieczą chłodząco-smarującą. Tribologia 5, 2014, pp. 101–112.
• 7. Niemczewska-Wójcik M., Wójcik A.: The multi-scale analysis of ceramic surface topography created in abrasive machining process. Measurement 166, 2020, p. 108217.
• 8. Kot M., Rakowski W., Czechowski K.: Właściwości narzędzi skrawających z wielowarstwowymi powłokami typu ceramika/ceramika. Tribologia 4, 2014, pp. 103–112.
• 9. Madej M., Kowalczyk J., Ozimina D., Nowakowski Ł., Kulczycki A.: The influence of cutting fluid containing zinc aspartate on the wear of cutting tools during turning. Tribologia 4, 2019, pp. 53–61.
• 10. Leksycki K., Feldshtein E., Maruda R.W., Khanna N., Królczyk G.M., Pruncu C.I.: An insight into the effect surface morphology, processing, and lubricating conditions on tribological properties of Ti6Al4V and UHMWPE pairs. Tribology International 170, 2022, p. 107504.
• 11. Niemczewska-Wójcik M., Piekoszewski W.: The surface texture and its influence on the tribological characteristics of a friction pair: metal–polymer. Archives of Civil and Mechanical Engineering 17, 2017, pp. 344–353.
• 12. Borjali A., Monson K., Raeymaekers B.: Predicting the polyethene wear rate in pin-on-disc experiments in the context of prosthetic hip implant: Deriving a data-driven model using machine learning methods. Tribology International 133, 2019, pp. 101–110.
• 13. Mattei L., Puccio F., Ciulli E., Pauschitz A.: Experimental investigation on wear map evolution of ceramic-on-UHMWPE hip prosthesis. Tribology International 143, 2020, p. 106068.
• 14. Niemczewska-Wójcik M., Piekoszewski W.: The surface topography of a metallic femoral head and its influence on the wear mechanism of a polymeric acetabulum. Archives of Civil and Mechanical Engineering 17, 2017, pp. 307–317.
• 15. Heintze S.D., Faouzi M., Rousson V., Ozcan M.: Correlation of wear in vivo and six laboratory wear methods. Dental Materials 2012, 28, pp. 961–973.
• 16. Zheng Y., Bashandeh K., Shakil A., Jha S., Polycarpou A.A.: Review of dental tribology: Current status and challenges. Tribology International 166, 2022, p. 107354.
• 17. Kruzic J.J., Arsecularatne J.A., Tanaka C.B., Hoffman M.J., Cesar P.F.: Recent advances in understanding the fatigue and wear behaviour of dental composites and ceramics. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 18, 2018, pp. 504–533.
• 18. Osiewicz M.A., Werner A., Roeters F.J.M, Kleverlaan C.J.: Contact- and contact-free wear between various resin composites. Dental Materials 31, 2015, pp. 134–140.
• 19. Osiewicz M.A., Werner A., Roeters F.J.M, Kleverlaan C.J.: Wear of bulk-fill resin composites. Dental Materials 38, 2022, pp. 549–553.
• 20. Walczak A., Pieniak D., Niewczas A.M., Gil L.: Laboratory studies of the influence of thermal cyclingon anti-wear properties of composites used in biotribological friction pairs. Tribologia 4, 2018, pp. 143–149.
• 21. Stout K.J., Blunt L.: Three dimensional surface topography. Penton Press, London 2000.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).