BazTech - Yadda

1

The Tribological Characteristics of the Polymer Composition in the Reciprocating Motion in the Presence of Abrasive Materials

Pawelec Z.

Tribologia

|

2018

|

nr 6

119--124

EN

The article presents the results of the studies of resistance to abrasive wear of regenerative chemically curable a metal–polymer composite. The metal–polymer composite is used for the regeneration of guide systems of cutting machines and the classical construction association in steel-steel sliding guides. The tribological tests were carried out using a T–17 tester in reciprocating motion for various friction node loads of the 100 N, 150 N, and 200N. The studied combinations of machine oil contaminated by grinding dust of different chemical compositions were lubricated. Based on the studies carried out, it was found that the combination of polymersteel composite is characterized by greater abrasive wear resistance in the accepted study conditions than the steel-steel combination.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na zużywanie ścierne regeneracyjnego chemoutwardzalnego kompozytu metalopolimerowego stosowanego do regeneracji układów prowadnicowych obrabiarek skrawających oraz klasycznego skojarzenia konstrukcyjnego w prowadnicach ślizgowych stal–stal. Testy tribologiczne przeprowadzono z wykorzystaniem testera T-17 w ruchu posuwisto-zwrotnym dla różnych obciążeń węzła tarcia 100 N, 150 N i 200 N. Badane skojarzenia smarowano olejem maszynowym zanieczyszczonym pyłem szlifierskim o zróżnicowanym składzie chemicznym. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów stwierdzono, że skojarzenie kompozyt polimerowy–stal charakteryzuje się większą odpornością na zużycie ścierne w przyjętych warunkach badań niż skojarzenie stal–stal.

2

Sposoby impregnacji narzędzi ściernych ze spoiwem ceramicznym z użyciem stałych środków smarnych

Wojtewicz M., Sienicki W., Nadolny K.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 8-9

1108--1109

PL

Przedstawiono sposoby modyfikacji narzędzi ściernych ze spoiwem ceramicznym przez wprowadzenie do ich objętości substancji smarnych w postaci grafitu i disiarczku molibdenu jako impregnatu. Zbadano możliwości kontroli ilości wprowadzonego impregnatu dla różnych typów ściernic.

EN

In the paper different kinds of vitrified grinding wheels modification methods in the process of treatment with solid lubricants (graphite and molybdenum disulphide) were presented. The possibilities of controlling the quantity of solid lubricant in the various kinds of grinding wheels were investigated.

3

Composite Coatings with Ceramic Matrix Including Nanomaterials as Solid Lubricants for Oil-Less Automotive Applications

Posmyk A., Myalski J., Hekner B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

1039--1043

EN

The paper presents the theoretical basis of manufacturing and chosen applications of composite coatings with ceramic matrix containing nanomaterials as a solid lubricant (AHC+NL). From a theoretical point of view, in order to reduce the friction coefficient of sliding contacts, two materials are required, i.e. one with a high hardness and the other with low shear strength. In case of composite coatings AHC+NL the matrix is a very hard and wear resistant anodic oxide coating (AHC) whereas the solid lubricant used is the nanomaterial (NL) featuring a low shear strength such as glassy carbon nanotubes (GC). Friction coefficient of cast iron GJL-350 sliding against the coating itself is much higher (0.18-0.22) than when it slides against a composite coating (0.08-0.14). It is possible to reduce the friction due to the presence of carbon nanotubes, or metal nanowires.

4

Statyczno-kinetyczne charakterystyki kompozytów polimerowych zawierających zdyspergowany politetrafluoroetylen

Pawelec Z., Kowalewski P.

Tribologia

|

2015

|

nr 2

115--124

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego regeneracyjnych kompozytów metalopolimerowych w ruchu posuwisto-zwrotnym. Osnową kompozytów była żywica epoksydowa napełniona proszkiem żelaza, a jako dodatek niskotarciowy zastosowano polimer termoplastyczny – tarflen otrzymywany metodą suspensyjną. Sporządzono serię kompozytów o zawartości 5, 10 i 15 cz. wag. politetrafluoroetylenu (PTFE). Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę). Proces sieciowania prowadzono w temperaturze pokojowej. Do wyznaczenia współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego skojarzeń kompozy–stal wykorzystano specjalistyczne stanowisko, z układem przystosowanym do badania tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym. Według opracowanej metodyki zbadano również podatność badanych skojarzeń materiałowych na występowanie efektu stick-slip. Pomiary wykonano przy różnych naciskach jednostkowych charakterystycznych dla układów prowadnicowych obrabiarek skrawających (0,5; 1,0; 1,5 i 2,0 MPa). Wyznaczono również statyczno-dynamiczne charakterystyki tarcia typowego skojarzenia materiałowego w układach prowadnicowych: stal–stal. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że zastosowany jako modyfikator właściwości kompozytów politetrafluoroetylen wpływa korzystnie na charakterystyki tribologiczne kompozytów. Skojarzenie kompozyt–stal charakteryzuje się mniejszym współczynnikiem tarcia statycznego i mniejszą podatnością na występowanie efektu stick-slip niż klasyczne skojarzenie materiałowe stal–stal.

EN

The paper presents the results of static and dynamic friction force measurements for metal-polymer regeneration composites obtained in a reciprocating motion. The composite matrix was epoxy resin filled with iron powder, and a solid lubricant – polytetrafluoroethylene – tarflen obtained by suspension method. The composites with various quantitative contents of polytetrafluoroethylene (PTFE) 5, 10 and 15% were prepared. The composites were cross-linked at room temperature. The static and dynamic friction coefficient of composite-steel tribosystems was measured by means of a special test rig with a tribosystem adapted for sliding friction investigation under reciprocation motion. Using the elaborated methodology the stick-slip phenomena occurred in the investigated tribosystems was analysed. The measurements were performed under various unit pressures typical for the sliding guides in cutting machines (0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 MPa). As a reference the static and dynamic characteristics of the steel – steel tribosystem was investigated. On the basis of obtained test results, it was concluded that polytetrafluoroethylene used as a friction modifier improves the tribological properties of the composite. The composite-steel tribosystem shows lower static friction coefficient and reduced stick-slip phenomena than conventional steel-steel tribosystem.

5

The influence of solid lubricants on mechanical an tribological proporties of polymer composites

Pawelec Z., Molenda J., Wolszczak M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

260--268

EN

The article presents the results of studies on the mechanical and tribological properties of polymer composites intended for the regeneration of sliding machine elements. Chemically cured epoxy resin Epidian 5 constituted the composites’ polymer warp. Fe powder with a define content of grains and obtained by means of reduction was used as a basic filler, whereas solid lubricants of a layered structure - graphite and molybdenum disulfide - were used as the sliding additives, and polyaramid fibres in the form of pulp - as a fibrous filler. Three series of composites with different qualitative and quantitative compositions were prepared with the addition of lubricating agents in the amount varying from 10 to 30 parts by weight in a single or combined system. The composites were crosslinked with aliphatic polyamine (triethylenetetramine), and the crosslinking process was conducted at room temperature. Once the composites were cured, their mechanical properties (i.e. resistance to compression and tear, and the module and deformation at the time of bending) were checked with the use of an Instron machine for endurance tests. The tribological characteristics of the composites in dry friction conditions were determined with a T-05 roll-block type tribotester, in which a roller with a composite layer deposited on its surface played the role of a model tribological system. A steel block, on the other hand, played the role of a counter sample. The friction and wear tests were conducted at the constant speed of slide of 0.1 m/s and changeable pressures of 0.9 and 1.5 MPa. Based on the obtained friction and wear properties and the results of investigations in which scanning electron microscopy (SEM) was applied, it was concluded that the best results are displayed when solid lubricants of a layered structure are jointly applied.

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości wytrzymałościowych i charakterystyki tribologiczne kompozytów polimerowych przeznaczonych do regeneracji ślizgowych elementów maszyn. Polimerową matrycą kompozytów jest chemoutwardzalna żywica epoksydowa Epidian 5. Podstawowym napełniaczem jest proszek żelaza (Fe) otrzymywany metodą redukcji o określonym składzie granulometrycznym. Jako dodatki ślizgowe zastosowano smary stałe o budowie warstwowej: grafit i disiarczek molibdenu, a napełniaczem włóknistym są organiczne włókna poliaramidowe w postaci pulpy. Sporządzono trzy serie kompozytów o różnych składach jakościowych i ilościowych, zawierających dodatki smarne od 10 do 30 cz. wag. w układzie pojedynczym oraz w układzie łączonym. Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę). Proces sieciowania prowadzono w temperaturze pokojowej. Po utwardzeniu kompozytów zbadano ich właściwości mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie i odrywanie oraz moduł i odkształcenie przy zginaniu) z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej Instron. Charakterystyki tribologiczne kompozytów w warunkach tarcia technicznie suchego wyznaczono za pomocą testera T¬05 typu rolka klocek w styku rozłożonym. Modelowy węzeł tarcia stanowiła stalowa rolka z nałożoną i obrobioną na wymagany wymiar warstwą kompozytów, natomiast przeciwpróbkę stanowił stalowy klocek o geometrii styku w kształcie powierzchni łukowej o polu 1 cm2. Testy tarciowo-zużyciowe prowadzono przy stałej prędkości poślizgu 0,1 m/s i zmiennych naciskach 0,9 i 1,5 MPa. Na podstawie uzyskanych charakterystyk tarciowo-zużyciowych oraz wyników badań ze skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i profilografii stwierdzono, że najlepsze rezultaty daje łączne zastosowanie smarów stałych o budowie warstwowej.

6

Właściwości samosmarnych łożysk z proszku brązu z modyfikowaną powierzchnią nanocząsteczkami smaru MoS₂

Lijewski M., Wiśniewska-Weinert H., Szczepanik S., Wiśniewski T.

Tribologia

|

2012

|

nr 4

141-150

PL

W Zakładzie Zaawansowanych Technologii Kształtowania Instytutu Obróbki Plastycznej prowadzone są prace badawcze, których celem jest opracowanie nowej technologii wytwarzania łożysk samosmarujących. W referacie przedstawiono opis technologii wytwarzania porowatych łożysk samosmarujących na osnowie proszku brązu (BROMIX) z modyfikowaną warstwą wierzchnią zawiesiną, oleju z cząstkami smaru stałego MoS₂ o wielkości nanometrycznej. Modyfikacja warstwy wierzchniej przeprowadzona została z wykorzystaniem urządzenia PC-2, zgłoszonego do ochrony własności intelektualnej przez INOP. Zaprojektowane i wykonane w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko do badań tribologicznych przeznaczone jest do pracy w wysokich temperaturach. Badania na tym urządzeniu mogą być realizowane przy obciążeniu normalnym do 500 N oraz temperaturze otoczenia i w temperaturze do 600°C. Przedstawione zostały wyniki badań tribologicznych wytworzonych łożysk samosmarujących z modyfikowaną warstwą wierzchnią. Najmniejszą wartość współczynnika tarcia uzyskano dla łożysk modyfikowanych zawiesiną nanocząstek MoS₂ w oleju. Przedstawiono również wyniki symulacji obciążenia układu pary trącej [L. 1, 2].

EN

The Department of Advanced Forming Technology Metal Forming Institute conducted research aimed at developing a new technology of self-lubricated bearings. This paper describes the technology of porous self-lubricating bearings on the base of bronze powder (BROMIX) with a modified surface layer suspension in oil MoS₂ solid lubricant particles of nanometric size. Modification of the surface layer was carried out using an PC-2, as notified to the protection of intellectual property rights by INOP. Designed and manufactured in the Metal Forming Institute in Poznan tribological test stand, designed for operation at high temperatures. Research in this device may be implemented with the normal charged to 500 N and at ambient temperature and temperatures up to 600°C. The paper presents the results of tribological tests produced self-lubricated bearings with a modified surface layer. The lowest friction coefficient was obtained for the bearing modified MoS₂ nanoparticles suspension in oil. It also presents results of a simulation system load friction pair, using the developed material properties, which are made self-lubricating bushings [L. 1, 2].

7

Forging tools modification with graphene-like solid lubricant nanoparticles

Leshchynsky V., Ignatiev M., Wiśniewska-Weinert H., Borowski J., Rybak T., Dobrovnik I.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 1

341--348

EN

Purpose: Working conditions of forging tools have become severer with the years. To increase their wear and heat resistance the surface of the tool is coated by CVD/PVD methods. Relatively high friction coefficient of coatings results in high friction losses and low durability of coating films due to high shear stress at tool–workpiece interface. That is why improved self-lubricating system should be developed. Combination of modern coatings (nanostructured, nanolayers, nanocomposites, etc.) with self-lubricating tool design and application of solid lubricant MoS2 and WS2 graphene-like nanoparticles is very promising and effective way to solve existing forging tool problems. Design/methodology/approach: Laser micro-machining technology was applied to fabricate the network of micro-channels which serve like reservoirs for encapsulation of solid lubricant nanoparticles into tool body. Wide ranges of tribological tests on T-10 ball-on-disc tester were carried out to define the optimal geometry and network configuration of micro-channels ensuring generation of a lubricious transfer film at the tribological contact. Findings: As a result, increased tool durability and high forging precision could be reached. Analysis of failure mechanisms for different forging tools were carried out. It was found that one of the important reasons of tool wear is a high friction coefficient between treated material and the tool. Graphene-like nanoparticles of MoS2 solid lubricant were produced by Rolling Cleavage Technology. Paper consist SEM, TEM and AFM analysis of applied coatings and solid lubricant particles. Research limitations/implications: The continuous supply to a sliding area of nanoparticles will be for the first time applied to decrease high shear stress at an interface between forging tool and treated material.The next research step will be the transfer of the developed methods of self-lubrication from samples to real cold forging tools. Originality/value: Analysis of failure mechanisms for different forging tools were carried out.

8

Właściwości tribologiczne kompozytów metalopolimerowych w warunkach tarcia technicznie suchego

Pawelec Z., Wolszczak M.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

161-172

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych kompozytów metalopolimerowych w skojarzeniu z brązem bez smarowania zewnętrznego. Testom tarciowo-zużyciowym poddano kompozyty z udziałem smarów stałych o budowie warstwowej oraz polimeru termoplastycznego – tarflenu. Charakterystyki tribologiczne kompozytów wyznaczano na maszynie tribologicznej T-05 typu rolka–klocek w warunkach zmiennych nacisków i różnych prędkości poślizgu. Z przeprowadzonych badań tribologicznych wynika, że istotnie gorsze rezultaty uzyskano dla kompozytu metalopolimerowego zawierającego polimer termoplastyczny – tarflen. Najkorzystniejsze charakterystyki tribologiczne w warunkach tarcia technicznie suchego otrzymano dla kompozytu metalopolimerowego zawierającego pakiet dodatków o spójności anizotropowej. Kompozyt ten w skojarzeniu z brązem charakteryzuje się niewielkim współczynnikiem tarcia i wysoką odpornością na zużywanie, w warunkach tarcia technicznie suchego, przy małych prędkościach poślizgu i wysokich naciskach jednostkowych.

EN

In the paper, the results of tribological tests of metal-polymer composites and bronze pair without external lubrication were presented. The friction and wear tests were performed using the composites with solid lubricant additives (with lamellar structure) and with thermoplastic polymer – tarflen. The tribological characteristics of the composites were measured using T-05 black-on-ring tester under various loads and sliding velocities. The performed results show that the significantly worse characteristics were obtained for metal-polymer composite containing thermoplastic polymer – tarflen. The best characteristics were obtained for metal-polymer composite containing the package of additives with anisotropic coherence. The friction pair consisting of this composite and bronze shows a low friction coefficient and high resistance to wear in dry friction conditions, under low sliding velocities, and high pressures.