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.
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów metalopolimerowych przeznaczonych do regeneracji suportów obrabiarek skrawających. Osnową kompozytów była chemoutwardzalna żywica epoksydowa, podstawowym napełniaczem proszek żelaza Fe, napełniaczem włóknistym organiczne włókna poliaramidowe, a jako dodatki smarne zastosowano smary stałe o spójności anizotropowej: grafit i dwusiarczek molibdenu w układzie pojedynczym i binarnym. Dla skojarzeń tarciowych kompozyty polimerowe-stal przy różnych obciążeniach węzła tarcia zbadano współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego oraz podatność węzłów tarcia na występowanie efektu stick-slip. Charakterystyki tribologiczne (odporność na zużycie) wyznaczono z wykorzystaniem testera w ruchu postępowo zwrotnym. Uzyskane wyniki porównano z klasycznym skojarzeniem materiałowym stal-stal. Ocenę mechanizmu zużywania badanych skojarzeń materiałowych przeprowadzono na podstawie obrazów uzyskanych na skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) i pomiarów stereometrii powierzchni. Stwierdzono, że kompozyty polimerowe w skojarzeniu ze stalą charakteryzują się znacznie lepszymi właściwościami tribologicznymi niż skojarzenie stal-stal. Najkorzystniejsze charakterystyki tarciowo-zużyciowe uzyskano dla kompozytu polimerowego zawierającego łącznie grafit i dwusiarczek molibdenu.
EN
The paper presents the results of tribological investigation of metal-polymer composites intended for regeneration of machine tool guides. As composite matrix chemical-setting epoxy resin was used, and as the main filler Fe powder as well organic polyamide fibers were applied. The graphite and molybdenum disulfide, single or both, were used as solid lubricant with anisotropic structure. The selected polymer composite-steel friction pairs were tested under various loads for static and kinetic friction coefficient as well as susceptibility for stick-slip. The tribological characteristics (resistance to wear) were measured by means of tribotester operating under reciprocating motion. The obtained results were compared to typical steel-steel friction pair. The description of wear mechanisms of tested friction pairs were conducted using the images acquired by scanning electron microscope (SEM) and the 3D surface measurement. It was stated that the polymer composites-steel tribosystem show better tribological characteristics than steel-steel tribosystem. The best friction-wear characteristics were obtained for the composite containing both solid additives: graphite and molybdenum disulphide.
This paper presents the influence of the friction pair load on the wear and friction coefficient of polymer composites in reciprocating motion. The tested polymer composites are used in regeneration purposes of supports in cutting tools. Tribological characteristics were evaluated for composites modified with graphite and molybdenum disulphide as the additives (modifiers). The tests were performed by the use of T-17 tribotester under conditions of various loads (100, 150, 200 N), with a frequency of 1 Hz, and the 20 000 cycles of 25 mm amplitude. The friction pairs were lubricated with standard machine oil. For comparison purposes, the tribological characteristics of steel-steel configuration were performed. The mechanism of friction pair wear was evaluated by the analysis with scanning electron microscopy (SEM). The results have show that the increase in the load of friction pair affects the friction coefficient Orly restrainedly. The polymer regeneration composites designed for flat guide rails in cutting machines proved to be more useful and resistant than the steel-steel combination.
PL
W artykule przedstawiono wpływ obciążenia węzła tarcia na zużycie i współczynnik tarcia kompozytów polimerowych w ruchu postępowo-zwrotnym stosowanych do regeneracji suportów obrabiarek skrawających. Charakterystyki tribologiczne wyznaczono dla kompozytów z udziałem modyfikatorów tarcia grafitu i dwusiarczku molibdenu w układzie pojedynczym i binarnym. Badania przeprowadzono z użyciem testera T–17. Testy tribologiczne przeprowadzono w warunkach zmiennych obciążeń węzła tarcia 100, 150 i 200 N, typowych dla układów prowadnicowych obrabiarek, częstotliwość 1 Hz, amplituda 25 mm, liczba cykli 20 000, przy smarowaniu olejem maszynowym. Dla porównania w tych samych warunkach wyznaczono również charakterystyki tribologiczne skojarzenia stal–stal. Mechanizm zużywania pary trącej oceniono na podstawie obrazów powierzchni tarcia uzyskanych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Na podstawie uzyskanych wyników badań tribologicznych stwierdzono, że zwiększenie obciążenia węzła tarcia w umiarkowanym stopniu wpływa na zmiany współczynnika tarcia i zużycie kompozytów polimerowych. Polimerowe kompozyty regeneracyjne przeznaczone do regeneracji płaskich prowadnic obrabiarek skrawających w przyjętych warunkach badań charakteryzują się lepszymi właściwościami tribologicznymi niż skojarzenie stal–stal.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki badań kompozytów metalopolimerowych przeznaczonych do regeneracji elementów maszyn. Sporządzono kompozyty na osnowie żywicy epoksydowej z różnymi napełniaczami metalicznymi (brąz, mosiądz, miedź, żelazo), zbadano ich właściwości mechaniczne oraz określono wpływ napełniaczy na proces ich sieciowania. Zbadano możliwość wykorzystania spektrofotometrii FTIR do badania stopnia usieciowania kompozytu metalopolimerowego na osnowie żywicy epoksydowej. Stwierdzono, że stosując technikę mappingu FTIR można ocenić efektywność usieciowania wybranej roboczej powierzchni kompozytu. Zaletą zastosowanej metody jest nieniszczący, nie wymagający specjalnego przygotowania pomiar oraz możliwość oceny jakości kompozytu regeneracyjnego.
EN
A com. epoxy resin was filled with bronze, brass, Cu and Fe powders, cured with triethylenetetraamine, and studied for crosslinking degree by ir spectrophotometry and for mech. properties (hardness, compressive strength, impact strength) by std. methods. The filling with Fe powder resulted in the catalytic acceleration of the curing. The composites were recommended for regeneration of the worn machine elements.
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.
Praca zawiera wyniki badań nad modyfikacją żywicy epoksydowej przez zastosowanie dodatku poliuretanów otrzymanych z MDI lub PMDI oraz polioksypropylenotriolu (Rokopol 1003) w celu otrzymania kompozytów o strukturze IPN i osnów materiałów kompozytowych o poprawionych właściwościach wytrzymałościowych. Poliureatany były dodawane w ilości 5-20% wag., dla otrzymanych w ten sposób materiałów oznaczono właściwości wytrzymałościowe: udarność, współczynnik krytycznej intensywności naprężeń (Kc), odporność na trójpunktowe zginanie. Badania wykazały, że dodatek 10% wag. poliuretanu otrzymanego z PMDI i polioksypropylenotriolu (Rokopol 1003) do żywicy epoksydowej pozwalają uzyskać materiał o znacznie poprawionych właściwościach mechanicznych.
EN
The present work investigates epoxy resin/polyurethane systems with IPN structure as composite as well as for composite matrix preparation. Polyurethanes (PUR) were synthesized from MDI or PMDI with the same polyol - polyoxypropylenetriol (Rokopol 1003). Composites containing 5-20% of polyurethane were prepared and tested. The mechanical properties of the obtained composites were characterized by means of impact strength, critical stress intensity factor (Kc), flexural stress and strain at break as well as flexural modulus composite and energy at break. It was concluded that 10% of PMDI based PUR is sufficient to obtain composite material with significantly improved mechanical properties.
Modern equipment and industrial machinery are characterized by advanced design that allows the implementation of complex manufacturing processes. The complexity of the machine construction results in the high cost of spare element replacements, and in many cases, their condition qualifies them for regeneration with the use of modern composite materials, which guarantee obtaining the required performance parameters of the regenerated element. This article presents the results of a study on the development of special, chemically cured, polymer composite, intended for the regeneration of items of machinery and equipment. The composites’ matrix was a modified epoxy resin. Polyester resins and polyurethane were used as polymeric modifiers, which form penetrating epoxy polymer networks with the matrix (IPN-Interpenetrating Polymer Network). Basic fillers of the composites were metallic powders with a specific chemical composition and granular size, and lubricants with anisotropic consistency. Performance characteristics were examined of the designed composites using modern testing apparatus. These polymer composites were applied for the regeneration of the surfaces of used elements. It was found that they ensure relevant performance features of the regenerated elements. Sample applications are also presented.
PL
Współczesne urządzenia i maszyny przemysłowe charakteryzują się zaawansowaną konstrukcją, która pozwala na realizację skomplikowanych procesów wytwórczych. Złożoność konstrukcyjna maszyn powoduje wysokie koszty wymiany zużytych elementów, jednak w wielu przypadkach ich stan pozwala na regenerację z wykorzystaniem nowoczesnych materiałów kompozytowych gwarantujących uzyskanie odpowiednich parametrów użytkowych zregenerowanego elementu. W artykule przedstawiono wyniki prac nad opracowaniem specjalnych chemoutwardzalnych kompozytów polimerowych przeznaczonych do regeneracji elementów maszyn i urządzeń. Osnowę kompozytów stanowiła modyfikowana żywica epoksydowa. Jako modyfikatory polimeryczne zastosowano żywice poliestrowe oraz poliuretan, które tworzą z osnową epoksydową przenikające sieci polimerowe (IPN – Interpenetrating Polymer Network). Podstawowymi napełniaczami kompozytów były proszki metaliczne o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym oraz smary stałe o spójności anizotropowej. Zbadano właściwości eksploatacyjne opracowanych kompozytów z wykorzystaniem nowoczesnej aparatury badawczej. Opracowane kompozyty polimerowe zastosowano do regeneracji warstw wierzchnich zużytych elementów. Stwierdzono, że gwarantują one uzyskanie odpowiednich właściwości użytkowych zregenerowanych elementów. Omówiono przykładowe aplikacje.
W artykule przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych na osnowie żywicy epoksydowej, przeznaczonych do regeneracji układów prowadnicowych obrabiarek skrawających. Badaniom poddano serię kompozytów o różnych składach jakościowych i ilościowych. Podstawowym napełniaczem proszkowym kompozytów był proszek żelaza otrzymywany metodą redukcji o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym. Jako modyfikatory tarcia zastosowano smary stałe o spójności anizotropowej (grafit i dwusiarczek molibdenu) w układzie pojedynczym i binarnym. Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę). Współczynnik tarcia spoczynkowego i ruchowego wyznaczono na specjalistycznym stanowisku z układem przystosowanym do badania tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym, typowym dla układów prowadnicowych. Pomiary wykonano przy różnych naciskach jednostkowych (0,5; 1,0; 1,5 i 2,0 MPa), przy smarowaniu olejem maszynowym. Zbadano wpływ rodzaju dodatków niskotarciowych oraz obciążenia modelowego węzła tarcia na zmiany współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego kompozytów metalopolimerowych w skojarzeniu ze stalą. Wyznaczono również statyczno-dynamiczne charakterystyki tarcia skojarzenia: stal-stal. Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań stwierdzono, że różnica w wielkości współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego zależy istotnie od składu kompozytu polimerowego. Najmniejsza podatność na występowanie efektu stick-slip wykazuje kompozyt zawierający binarny zestaw wewnętrznych smarów stałych o spójności anizotropowej.
EN
The paper presents the results of static and dynamic friction force measurements for chemo-setting metal-polymer composites, made from epoxy resin. The composites are intended for the regeneration of the sliding guides in cutting machines. The composites with various qualitative and quantitative contents were tested. The main powder filler was iron powder of specific chemical content and granulometric distribution obtained by the reduction method. The composites were modified by the addition of anisotropic solid greases (graphite and molybdenum disulphide) one or both. The composites were cross-linked by means of aliphatic polyamine (triethylenetetramine). The static friction coefficient in dry conditions was measured by means of a special test rig with a tribosystem adapted for dry friction investigation under reciprocation motion, which is the typical motion of the guiding systems of cutting tools. The measurements were performed under various unit pressures (0.1, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 MPa). The effect of the type of friction modifiers and friction couple load on the static and dynamic friction force of metal-polymer composite-steel tribosystems was tested. As a reference, the static and dynamic characteristics of the steel-steel tribosystem were investigated. Based on the obtained test results, it was concluded that static and dynamic friction coefficient depends on the type of modifiers used. The most beneficial results and stick-slip phenomena reduction were obtained for the composites containing mixed anisotropic solid lubricants.
W artykule przedstawiono charakterystyki tribologiczne kompozytów polimerowych w ruchu posuwisto-zwrotnym przeznaczonych do regeneracji suportów obrabiarek skrawających. Osnową kompozytów jest chemoutwardzalna żywica epoksydowa, podstawowym napełniaczem proszek żelaza, a modyfikatorami właściwości tribologicznych smary stałe o spójności anizotropowej: grafit i dwusiarczek molibdenu. Na podstawie wstępnych wyników badań właściwości mechanicznych, współczynnika tarcia spoczynkowego oraz efektu stick-slip wytypowano serię kompozytów o najlepszych właściwościach do badań tarciowo- zużyciowych. Odporność kompozytów na zużycie tribologiczne wyznaczono z użyciem testera T-17. Badania przeprowadzono w następujących warunkach: obciążenie 100 N, częstotliwość 1 Hz, amplituda 25 mm, liczba cykli 20 000, przy smarowaniu olejem maszynowym. W tych samych warunkach wyznaczono również charakterystyki tribologiczne skojarzenia: stal– –stal. Dla identyfikacji mechanizmów zużywania kompozytu przeprowadzono obserwację powierzchni tarcia z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz wykonano pomiary struktury geometrycznej powierzchni. Określono wpływ smarów stałych na zużycie skojarzenia kompozyt– –stal. Analiza otrzymanych wyników badań wykazała istotny wpływ rodzaju i udziału wagowego zastosowanych dodatków smarnych na odporność na zużycie kompozytów polimerowych. Najlepsze efekty w zakresie zwiększenia ich odporności na zużycie uzyskano, stosując binarny zestaw dodatków smarowych.
EN
The paper presents the results of the tribological results of the polymer composite performed under reciprocating motion that is intended for the regeneration of the cutting tool guides. The matrix of the composite is chemical-setting epoxy resin. The main filler is an iron oxide. The composite also included improving additives, mainly anisotropic solid lubricants – graphite and molybdenum disulphide. Based on the preliminary measurements of mechanical properties, the friction coefficient and the stick-slip effect, the set of the composites exhibiting the best properties were selected for further friction and wear tests. The wear resistance of the composites was tested using a T-17 tribotester. The research was conducted under the following conditions: 100N load, 1 Hz frequency, 25 mm amplitude, 20 000 cycles and lubrication with machine oil. Using the same parameters the tribological characteristics of steel-steel tribosystem were measured. Based on analytical investigations like scanning electron microscopy (SEM) and 3D topography measurements the wear mechanism was described. The effect of the solid lubricants on the wear of composite-steel tribosystem was elaborated. Based on obtained test results, it was concluded that mechanical and tribological properties depends on type and mass ratio of the used tribological modifiers. The most beneficial results were obtained for the composites containing mixed solid lubricants.
Praca zawiera wyniki badań dotyczące wpływu dodatku krótkich włókien szklanych do żywicy epoksydowej zawierającej glinokrzemian warstwowy w celu otrzymania materiału kompozytowego o polepszonych właściwościach mechanicznych i użytkowych. Włókno szklane wprowadzono do kompozycji w ilości 0,25-2% wag. Zawartość montmorylonitu (glinokrzemianu warstwowego) w kompozycie wynosiła 1% wag. Jako osnowę kompozycji użyto żywicy epoksydowej Epidian 5 usieciowanej trietylenotetraaminą (utwardzacz Z-1). Dla otrzymanych kompozytów oznaczono właściwości wytrzymałościowe i reologiczne: udarność, współczynnik krytycznej intensywności naprężeń (Kc), odporność na trójpunktowe zginanie wraz z modułem sprężystości przy zginaniu, a także gęstość i lepkość. Badania wykonano w temperaturze pokojowej.
EN
The present work investigates the effect of short glass fibers incorporation on the properties of epoxy resin modified with montmorillonite aiming at preparing hybrid epoxy composite material with improved mechanical and performance properties. The composites contained 1% w/w of montmorillonite and 0.25-2% w/w of glass fibers. Epoxy resin Epidian 5 crosslinked with triethylenetetraamine (hardener Z-1) was selected as a matrix. The mechanical and rheological properties of the obtained composites were characterized by means of impact strength, critical stress intensity factor (Kc), flexural stress and strain at break, flexural modulus as well as composite density and viscosity. All tests were carried out at room temperature.
W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości wytrzymałościowych oraz współczynnik tarcia statycznego chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych na osnowie żywicy epoksydowej przeznaczonych do regeneracji prowadnic płaskich obrabiarek. Badaniom poddano serię kompozytów o różnych składach jakościowych i ilościowych. Podstawowym napełniaczem proszkowym kompozytów był proszek żelaza otrzymywany metodą redukcji. Jako modyfikatory tarcia zastosowano głównie smary stałe o spójności anizotropowej (grafit i dwusiarczek molibdenu) w układzie pojedynczym i łączonym oraz polimer termoplastyczny tarflen otrzymywany metodą suspensyjną. Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę). Właściwości mechaniczne kompozytów (wytrzymałość na ściskanie i odrywanie) zbadano z wykorzystaniem maszyn wytrzymałościowej Instron. Współczynnik tarcia spoczynkowego w warunkach bezsmarowych wyznaczono na specjalistycznym stanowisku z układem przystosowanym do badania tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym, typowym dla układów prowadnicowych. Pomiary wykonano przy różnych naciskach jednostkowych (0,1; 0,5; 1,0; 1,5 i 2,0 MPa). Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań stwierdzono, że właściwości mechaniczne i tribologiczne są ściśle uzależnione od rodzaju i udziału wagowego zastosowanych modyfikatorów tribologicznych. Korzystne rezultaty uzyskano dla kompozytów zawierających łączone dodatki smarne.
EN
The paper presents the results of strength tests and the static friction coefficient of chemical cross-linking, metal-polymer composites intended for the regeneration of guiding systems of cutting tools. A group of composites with various quantities and qualitative contents was investigated. The iron powder obtained by chemical reduction was the main filler of the composites. The friction modifiers used were mainly anisotropic solid lubricants (graphite and molybdenum disulphide), in various ratios, as well as thermosetting polymers, tarflen (obtained by means of suspension method). The composites were cross-linked by means of aliphatic polyamine (triethylenetetramine). The mechanical properties of the composites (compression strength and peeling) were tested by means of a Instron Tensile Machine. The static friction coefficient in dry conditions was measured by means of a special test rig with a tribosystem adapted for dry friction investigation under reciprocation motion, typical for guiding systems of cutting tools. The measurements were performed under various unit pressures (0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 MPa). On the basis of obtained test results, it was concluded that mechanical and tribological properties depend on type and mass ratio of used tribological modifiers. The most beneficial results were obtained for the composites containing mixed solid lubricants.
W pracy opisano eksperyment dotyczący modyfikacji właściwości tribologicznych kompozytu metalopolimerowego uzyskanego na bazie tłoczywa fenolowo-formaldehydowego poprzez wprowadzenie do jego składu wysokotemperaturowego smaru plastycznego. Rozwiązanie problemu smarowania skojarzenia ślizgowego układu stal–kompozyt polegało na ustaleniu ilościowego stosunku ekologicznego smaru plastycznego do niskotarciowego kompozytu dla uzyskania jak najlepszych charakterystyk tarciowo-zużyciowych. Badania wykonano w warunkach odwzorowujących pracę rzeczywistego ślizgowego węzła tarcia, bez smarowania zewnętrznego, w warunkach smarowania technicznie suchego. Testy tribologiczne realizowano w zmiennych warunkach prędkości ślizgania i nacisku jednostkowego. W rezultacie przeprowadzonych badań i analiz ustalono zależność odporności na zużycie od składu kompozytu metalopolimerowego. Stwierdzono, że zawartość smaru plastycznego w kompozycie korzystnie wpływa na warunki współpracy skojarzenia kompozyt–stal, następuje obniżenie współczynnika tarcia i temperatury węzła tarcia oraz wzrasta odporność na zużycie modyfikowanego kompozytu.
EN
This paper presents the impact of the grease additive content in the metal–polymer composite that improves the wear characteristics of the investigated composites. The investigated composite material was based on phenol-formaldehyde resin with the addition of iron and high temperature grease varying by percentage share in composite. The results of the tribological processes, which were conducted under different conditions of load and velocity, are presented. The tests were performed without external lubrication, which are technically dry conditions. After the experiments, analysis was conducted on the influence of the friction parameters and grease content in composite on wear characteristics and temperature changes. It was found that the content of grease in the composite has a positive effect on the working of the composite steel.
W artykule przedstawiono niskotemperaturowe charakterystyki tribologiczne kompozytów polimerowych, przeznaczonych do regeneracji ślizgowych elementów maszyn. Sporządzono trzy serie kompozytów z udziałem smarów stałych o spójności anizotropowej (grafitu i disiarczku molibdenu) o różnych składach jakościowych i ilościowych. Charakterystyki tribologiczne kompozytów wyznaczono za pomocą reometru MCR 102, firmy Anton Paar, wyposażonego w przystawkę do badań tribologicznych. Modelowy węzeł tarcia składa się z 3 płytek wykonanych z kompozytów polimerowych i współpracującej z nimi kulki stalowej w styku skoncentrowanym. Zbadano wpływ smarów stałych na przebieg i zmiany współczynnika tarcia w temperaturze –10 i –20ºC oraz porównano je z odpowiednimi współczynnikami tarcia wyznaczonymi w temperaturze pokojowej. Dla wszystkich badanych materiałów obniżenie temperatury otocznia węzła tarcia powoduje wzrost oporów ruchu. Niemniej jednak skojarzenie: kompozyt metalopolimerowy–stal w niskich temperaturach charakteryzuje się kilkakrotnie mniejszym współczynnikiem tarcia niż skojarzenie: stal–stal w tych samych warunkach. Najkorzystniejsze rezultaty uzyskano dla kompozytów z udziałem disiarczku molibdenu.
EN
The paper presents low-temperature tribological characteristics of the metal-polymer composites intended for regeneration of the sliding machine elements. Three series of the composites were prepared, employing solid-state lubricants of the anisotropic consistency (graphite and molybdenum disulphide) with the various qualitative and quantitative content. Tribological characteristics of the composites were determined using the MCR 102, Anton Paar rheometer equipped with a system for tribological testing. The tribosystem consisted of 3 plates made of the metal-polymer composite rubbed against a steel ball (non-conformal contact). An effect of the solid-state lubricants on the friction coefficient curves at the temperatures within the range of -10 to -20ºC was investigated. The friction coefficients were compared with the ones determined at the room temperature. It was observed that for all the tested materials a drop in the temperature caused an increase in friction. However, what should pointed out, when the metal-polymer composite rubbed against steel at low temperatures, the friction coefficient was noticed to be several times lower than the friction coefficient determined in the steel-steel tribosystem. The best results were obtained for the composites containing molybdenum disulphide.
W pracy przedstawiono przegląd wyników prac badawczych zrealizowanych z zakresu opracowywania zoptymalizowanych wersji kompozytów metalożywicznych chemo- i termoutwardzalnych przeznaczonych do budowy i regeneracji węzłów tarcia maszyn i urządzeń.
EN
In the article, the investigation results of the formation chemo- and thermo-setting composite on sliding bearings were presented. Composites of different chemical compositions were investigated. The influence of grease on the tribological characteristic phenol-formaldehyde composites are discussed. The results of the tribological processes that were conducted under different conditions of load and velocity are presented. After the experiments, an analysis of the influence of friction parameters and grease content in the composite on wear characteristics and temperature changes are determined.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem pracy było wytworzenie i zbadanie właściwości mechanicznych oraz triboelektrycznych nanokompozytów na bazie żywicy epoksydowej (Epidian 5) utwardzanej trietylenotetraaminą (Z 1) zawierającej 0,5% - 5% glinokrzemianów warstwowych (NanoBent ZR1 lub NanoBent ZW1). Kompozyty otrzymano sposobem mieszanym (dyspergowanie homogenizatorem mechanicznym i ultradźwiękowym). Właściwości mechaniczne nanokompozytów zostały scharakteryzowane przez udarność i odporność na 3-punktowe zginanie. Natomiast w celu określenia właściwości triboelektrycznych oznaczono czas półzaniku ładunku elektrycznego oraz zużycie podczas tarcia. Strukturę glinokrzemianów w matrycy z żywicy epoksydowej określono przy użyciu dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD) i elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM). Najlepsze właściwości zarówno mechaniczne jak i tribologiczne wykazał nanokompozyt zawierający 1% NanoBentu ZW1.
EN
The aim of this study was the preparation as well as the mechanical and triboelectrical properties evaluation of composites based on an epoxy resin (Epidian 5) cured with trietylenetetraamine (Z1). The obtained composites contained 0,5% - 5% aluminosilicates (NanoBent ZR1 or NanoBent ZW1). The nanofillers were incorporated within a polymer matrix using mechanical and ultrasonic homogenization. The mechanical properties of nanocomposites were characterized by impact and flexural strength, while the triboelectrical properties by electric charge decay half-live and wear coefficient. The structure of the obtained nanocomposites were examined by x-ray diffraction (XRD) and a scanning electron microscope (SEM). The best mechanical and tribological properties were shown by nanocomposite containing 1% NanoBent ZW1.
The paper presents the test results of the mechanical and thermal properties of nanocomposites based on chemically hardening epoxy resin. NanoBents ZS-1, ZR-1, ZW-1, and Closite 30B were used as nanofillers. Mechanical and ultrasound homogenisations were used to manufacture the nanocomposites. After crosslinking the nanocomposites with triethylenetetramine, their shock resistance, bending, modulus and deformation strength, as well as heat distortion temperature and linear thermal expansion coefficient were specified. Based on a two-factor experiment plan, the impact of manufacturing parameters (time and amplitude) on the mechanical properties of composites was determined. The structure of aluminosilicates dispersed in the polymer matrix was determined by examining x-rays diffraction (XRD), and the surface cracking morphology was determined by a scanning electron microscope (SEM). Based on the results, it was concluded that the best results could be obtained using a 1% m/m of layer aluminosilicates. Utilising a higher amplitude of ultrasound homogenisation leads to creating nanocomposites with better mechanical properties.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i cieplnych nanokompozytów na osnowie chemoutwardzalnej żywicy epoksydowej. Jako nanonapełniacze zastosowano NanoBenty ZS-1, ZR-1, ZW-1 oraz Closite 30B. Do wytwarzania nanokompozytów wykorzystano połączoną homogenizację mechaniczną i ultradźwiękową. Po usieciowaniu nanokompozytów za pomocą trietylenotetraaminy zbadano ich udarność, wytrzymałość na zginanie, moduł i odkształcenie przy zginaniu oraz temperaturę ugięcia pod obciążeniem i współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej. Na podstawie programu dla dwuczynnikowego planu eksperymentu określono wpływ parametrów wytwarzania (amplitudy i czasu) na właściwości mechaniczne kompozytów. Strukturę glinokrzemianów zdyspergowanych w matrycy polimerowej określono na podstawie wyników badań dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD), a morfologię powierzchni pękania nanokompozytów określono przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że najlepsze rezultaty daje zastosowanie glinokrzemianów warstwowych w ilości 1% m/m. Zastosowanie wyższych wartości amplitudy homogenizacji ultradźwiękowej sprzyja wytworzeniu nanokompozytu o lepszych właściwościach mechanicznych.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
Właściwości użytkowe kompozytu wytworzonego na bazie żywicy fenolowo-formaldehydowej modyfikowanej proszkiem żelaza i smarem plastycznym wyznaczono na podstawie testów tribologicznych. Badania realizowano w warunkach odwzorowujących pracę rzeczywistego ślizgowego węzła tarcia przy stałym obciążeniu współpracujących powierzchni i zmiennej prędkości poślizgu, bez smarowania zewnętrznego. W celu zmniejszenia zużycia tribologicznego, skład kompozytu zmodyfikowano poprzez wprowadzenie smaru plastycznego, co pozwoliło na poprawę właściwości tribologicznych, zmniejszenie zużycia współpracujących elementów, obniżenie temperatury węzła tarcia i stabilizację siły tarcia. Warunki współpracy skojarzenia ślizgowego w układzie stal-kompozyt oraz rodzaj materiału kompozytowego wpływają na stan warstwy wierzchniej skojarzenia trącego.
EN
The functional properties of the composite made on phenol formaldehyde base modified with iron powder and plastic grease were determined on the basis of tribological tests. These tests were conducted under the conditions representing the operation of the real sliding friction node under the constant pressure of the co-operating surfaces at the variable sliding velocity and without external lubricating. The composite composition was modified by adding the plastic grease to reduce the tribological wear. This enhanced the tribological properties, reduced the wear of co-operating elements, reduced a temperature in the friction node and stabilised the friction force. The co-operating conditions of sliding pair in the steel-composite system and a type of the composite material influenced the state of the surface layer of the friction pair.
W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne regeneracyjnych termo- i chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych oraz klasycznego skojarzenia konstrukcyjnego stal–stop łożyskowy. W badaniach zastosowano dwa rodzaje regeneracyjnych kompozytów chemoutwardzalnych, do sieciowania których zastosowano związki aminowe o zróżnicowanej budowie chemicznej i reaktywności (trietylenotetraamina oraz addukt amin alifatycznych i aromatycznych), które umożliwiły uzyskanie kompozytów o zróżnicowanych właściwościach mechanicznych. Jako materiały ścierne zastosowano elektrokorund i krzemionkę o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym. Kompozyty chemoutwardzalne nałożone na stalową rolkę i obrobione mechanicznie na żądany wymiar współpracowały z klockiem wykonanym z brązu oraz kompozytu metalopolimerowego na osnowie termoutwardzalnej żywicy fenolowo-formaldehydowej. Badania tarciowo-zużyciowe prowadzono na maszynie tribologicznej T-07 typu rolka–klocek w styku rozłożonym w obecności materiału ściernego. Testy tribologiczne prowadzono przy prędkości 0,1 m/s i naciskach 1 MPa, nie stosując przy tym środków smarnych. Wykazano, że testowane skojarzenia, w których oba współpracujące elementy wykonane są z kompozytów polimerowych chemo- i termoutwardzalnych, charakteryzują się dużą odpornością na zużycie i mogą być z powodzeniem wykorzystane do regeneracji elementów maszyn pracujących w środowisku, w którym występują substancje ścierne.
EN
The article presents the results of abrasive wear resistance of metal–polymer thermo- and chemosetting composites in composite–composite tribological system. To make the comparison, some friction experiments were performed using a steel–bearing alloy system. During the research, two kinds of regenerative chemically setting composites were used. The cross-linking agents used were amine compounds with different chemical structure and reactivity (such as triethylenetetramine and adduct of aliphatic and aromatic amines). These cross-linking agents made it possible to obtain composites with very different mechanical properties. Electrocorundum and silica of defined chemical and granulometric composition were adopted as abrasive material. Chemosetting metal–polymer composites were applied to a steel roller and machined to the desired size to cooperate with a bronze block and metal-polymer composite based on thermosetting phenol-formaldehyde resin. The friction tests were performed using a T-07 block-on-ring tester in the presence of the selected abrasive material. Tribological tests were conducted at a speed of 0.1 m/s and 1 MPa pressure, without any lubricant. A high resistance to abrasive wear of the tested systems was proved, which means they can be used for machine element regeneration that are running in an abrasive environment.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem pracy było wytworzenie i zbadanie właściwości mechanicznych oraz cieplnych nanokompozytów na bazie żywicy epoksydowej (Epidian 5) utwardzanej trietylenotetraaminą (Z 1) zawierającej 1% wybranych nanocząstek: nanoproszek molibdenu, nanoproszek tlenku cynku i nanotlenek grafitu oraz porównanie z kompozytami zawierającymi glinokrzemiany warstwowe. Kompozyty otrzymano sposobem mieszanym (dyspergowanie homogenizatorem mechanicznym i ultradźwiękowym). Właściwości mechaniczne nanokompozytów zostały scharakteryzowane przez oznaczenie udarności i wytrzymałości na 3-punktowe zginanie. Natomiast w celu określenia właściwości termicznych oznaczono temperaturę ugięcia pod obciążeniem (HDT) oraz współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej (α). Dokonano również analizy morfologii otrzymanych nanokompozytów na podstawie mikrografów otrzymanych przy użyciu elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM).
EN
The aim of this study was the preparation as well as mechanical and thermal properties evaluation of composites based on epoxy resin (Epidian 5) cured with trietylenetetraamine (Z1). Obtained composites contained 1% of: molybdenum, zinc oxide, graphite oxide nanoparticles or layered aluminosilicates. The nanofillers were mixed within polymer matrix using mechanical and ultrasonic homogenization. The mechanical properties of nanocomposites were characterized by impact and flexural strength, while the thermal properties by heat deflection temperature (HDT) and the linear thermal expansion coefficient (α). The morphology of obtained nanocomposites were examined by scanning electron microscopy (SEM).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.