Effect of humidity on tribological properties of selected friction junctions with an evaluation of acoustic emission

• Autorzy: Desaniuk Tomasz , Soboń Dominika , Jurczak Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.6892

Warianty tytułu

PL

Wpływ wilgotności na właściwości tribologiczne wybranych węzłów tarcia wraz z oceną emisji akustycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study aimed to compare the effect of humidity on the operation of tribological systems. The tested friction and wear are external properties; therefore, their values may differ significantly depending on the operating parameters of the friction junction and environmental conditions. Tribological tests were carried out on a TRB3 tribometer in a dry sliding mode at a relative humidity of 50% ± 5% and 90% ± 5% in the ball-on-disc configuration with a load of 15 N. The friction junction consisted of a sample made of 100Cr6 steel, and three counter-samples were made of 100Cr6, SiC, and Al2O3 steel. The geometric structure of the surface was examined with an optical profiler. The tribological test results showed reduced linear wear and friction coefficient at a relative humidity of 90% ± 5% compare to its 50% ± 5%. The paper also presents the results for the sound recorded in the 16-bit linear PCM standard and analysed in a Spectra-Plus program.

PL

Celem badania było porównanie wpływu wilgotności na działanie systemów tribologicznych. Badane tarcie i zużycie są właściwościami zewnętrznymi, dlatego ich wartości mogą się znacząco różnic w zależności od parametrów pracy węzła tarcia i warunków otoczenia. Testy tribologiczne zostały przeprowadzone na tribometrze TRB3 w warunkach tarcia technicznie suchego w ruchu ślizgowym przy względnej wilgotności 50% ± 5% i 90% ± 5%. Testy wykonano w skojarzeniu trącym kula–tarcza, gdzie węzeł tarcia stanowiła próbka wykonana ze stali 100Cr6 oraz trzy przeciwpróbki wykonane ze stali 100Cr6, SiC oraz Al2 O3 . Testy przeprowadzono dla obciążenia 15 N. Badania struktury geometrycznej powierzchni wykonano profilometrem optycznym. Przeprowadzone testy tribologiczne wykazały mniejsze zużycie liniowe oraz mniejszy współczynnik tarcia przy względnej wilgotności 90% ± 5%. W pracy przedstawiono również analizę dźwięku zarejestrowanego w standardzie 16-bitowego liniowego PCM, a następnie poddano go analizie w programie Spectra-Plus.

Słowa kluczowe

EN

friction; humidity; wear; acoustic emission; ball-on-disc

PL

tarcie; wilgotność; zużycie; emisja akustyczna; kula–tarcza

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 3
• Strony: 9--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Desaniuk Tomasz

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering

• https://orcid.org/0000-0002-1565-423X

autor

Soboń Dominika

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Tysiąclecia P.P. 7 Ave, 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7697-6884

autor

Jurczak Wojciech

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering

• https://orcid.org/0000-0002-1608-7249

Bibliografia

• 1. Ozimina D., Madej M., Bugajska A., Witaszek K., Płaza S., Ozimina E., Kałdoński T.: Triboelectric phenomena during friction with diamond-like carbon coatings. “Tribologia” 2014, 6, pp. 113.
• 2. Ozimina D., Madej M., Desaniuk T., Żółty M., Kulczycki A.: Wpływ smaru wzbogaconego grafenem na działanie systemu tribosystem, Transakcje DEStech, 2019.
• 3. Chen Z., He X., Xiao C., Kim S.H.: Effect of Humidity on Friction and Wear – A Critical Review, “Lubricants” 2018, 6, pp. 74.
• 4. Kato K., Adachi K.: Wear of advanced ceramics. “Wear” 2002, 253, pp. 1097–1104.
• 5. Fischer T. E., Zhu Z., Kim H., Shin D.S.: Genesis and role of wear debris in sliding wear of ceramics, “Wear” 2000, pp. 53–60.
• 6. Xu J. G., Kato K.: Formation of tribochemical layer of ceramics sliding in water and its role for low friction, “Wear” 2000, 245, pp. 61–75.
• 7. Fischer T.E.: Friction and wear of ceramics, “Scr. Metall. Mater.” 1990, 24, pp. 833–838.
• 8. Erdemir A., Erck R., Fenske G., Hong H.: Solid/liquid lubrication of ceramics at elevated temperatures, “Wear” 1997, 203, pp. 588–595.
• 9. Basu B., Vitchev R.G., Vleugels J., Celis J.P., van der Biest O.: Influence of humidity on the fretting wear of self-mated tetragonal zirconia ceramics, “Acta Mater.” 2000, 48, pp. 2461–2471.
• 10. Murthy V. S. R., Kobayashi H., Tsurekawa S., Tamari N., Watanabe T., Kato K.: Influence of humidity and doping elements on the friction and wear of SiC in unlubricated sliding, “Tribol. Int.” 2004, 37, pp. 353–364.
• 11. Wäsche R., Klaffke D., Troczynski T.: Tribological performance of SiC and TiB2 against SiC and Al2O3 at low sliding speeds, “Wear” 2004, 256, pp. 695–704.
• 12. Komvopoulos K., Li H.: The effect of tribofilm formation and humidity on the friction and wear properties of ceramic materials, “J. Tribol.” 1992, 114, pp. 131–140.
• 13. De Baets P., Kalacska G., Strijckmans K., van de Velde F., Van Peteghem A. P.: Experimental study by means of thin layer activation of the humidity influence on the fretting wear of steel surfaces, “Wear” 1998, 216, pp. 131–137.
• 14. Bregliozzi G., Di Schino A., Kenny J. M., Haefke H.: The influence of atmospheric humidity and grain size on the friction and wear of AISI 304 austenitic stainless steel, “Mater. Lett.” 2003, 57, pp. 4505–4508.
• 15. Wang Y., Lei T. Q., Liu J. J.: Tribo-metallographic behavior of high carbon steels in dry sliding: I. Wear mechanisms and their transition, “Wear” 1999, 231, pp. 1–11.
• 16. Goto H., Amamoto Y.: Effect of varying load on wear resistance of carbon steel under unlubricated conditions, “Wear” 2003, 254, pp. 1256–1266.
• 17. Ferrer C., Salas F., Pascual M., Orozco J.: Discrete acoustic emission waves during stick-slip friction between steel samples.,“Tribology International 2009, 43, pp. 1–6.
• 18. Pau M.: Estimation of real contact area in a wheel-rail system by means of ultrasonic waves, “Tribology International” 2003, 36, pp. 687–690.
• 19. Eguchi M., Yamamoto T.: Shear characteristics of a boundary film for a paper – based wet friction material: friction and real contact area measurement, “Tribology International” 2005, 38, pp. 327–335.
• 20. Sun J., Wood R.J.K., Care I., Powrie H.E.G.: Wear monitoring by acoustic emission(AE) and electrostatic (ES) technologies, IMECHE 2003.
• 21. Kalogiannakis G., Quintelier J., Et al.: Identification of wear mechanisms of glass/polyester composites by means of acoustic emission, “Wear” 2008, 264, pp. 235–244.
• 22. Douglas R. M., Steel J. A., Reuben R. L.: A study of the tribological behaviour of piston ring/cylinder liner interaction in diesel engines using acoustic emission, “Tribology International” 2006, 39, pp. 1634–1642.
• 23. Thompson B.D., Young R.P., Lockner D.A.: Observations of premonitory acoustic emission and slip nucleation during a stick slip experiment in smooth faulted Westerly granite, “Geophys. Res. Lett.” 2005, 32, p. 10304.
• 24. Schubnel A., Walker E., Thompson B.D. et al.: Transient creep, aseismic damage and slow failure in Carrara marble deformed across the brittle-ductile transition, “Geophys. Res. Lett.” 2006, 33, p. 17301.
• 25. Atkinson B.: Earthquake prediction, “Phys. Technol.” 1981, 12.
• 26. Bureau L., Baumberger T., Caroli Ch., Ronsin O.: Low velocity friction between macroscopic solids, “Comptes Rendus de l’Académie des Sciences – Series IV – Physics” 2001, 2, pp. 699–707.
• 27. Kekez M., Desaniuk T., Duszczyk J., Ozimina D.: On the use of acoustic emission to assess the wear in a tribosystem, “Journal of Machine Construction” 2019, 113, pp. 99–103.
• 28. International Electrotechnical Commission: Electroacoustics – Sound level meters – Part 1: Specifications, IEC 61672-1:2003, IEC, 2003.
• 29. International Electrotechnical Commission: Audio and audiovisual equipment – Digital audio parts – Basic measurement methods of audio characteristics – Part 3: Professional use, IEC 61606-3:2008. IEC, 2008.
• 30. ISO 9612:2009, Acoustics – Determination of occupational noise exposure – Engineering method.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).