Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zmiany właściwości reologicznych wybranych stopów AlMg w próbie ściskania

Sawicki S., Dyja H., Kawałek A., Laber K., Wiśniewska-Weinert H.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 1

59--74

PL

W pracy zaprezentowano metodę wyznaczania krzywych umocnienia stopów AlMg: 5754, 5083, 5019 oraz 5XXX w oparciu o próbę ściskania cylindrycznych próbek o średnicy 10 mm i wysokości 12 mm. Badania przeprowadzono za pomocą fizycznego symulatora procesów metalurgicznych GLEEBLE 3800 w Instytucie Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa Politechniki Częstochowskiej. Urządzenie to umożliwia przeprowadzenie badań przy temperaturach odpowiadających rzeczywistym warunkom przeróbki plastycznej. Określono podatność badanych stopów do kształtowania plastycznego w zakresie temperatur 360–560°C oraz prędkości odkształceń z przedziału 0,05–1,0 s-1. Naprężenie uplastyczniające σp, czyli naprężenie niezbędne do zainicjowania i kontynuacji plastycznego płynięcia metalu, w warunkach jednoosiowego stanu naprężenia jest funkcją odkształcenia (ε), prędkości odkształcenia (ε& ), temperatury (T) i historii przebiegu odkształcenia. Wyznaczenie charakterystyk technologicznej plastyczności jest szczególnie trudne dla warunków przeróbki plastycznej na gorąco, gdyż w strukturze materiału zachodzą jednocześnie procesy wynikające z mechanizmu odkształcenia plastycznego oraz procesy umocnienia, jak i aktywowane cieplnie, zależne od czasu, zjawiska prowadzące do osłabienia materiału. Określenie wartości σp badanych stopów AlMg ma duże znaczenie podczas projektowania procesów przeróbki plastycznej na gorąco. W oparciu o rejestrowane w czasie eksperymentu parametry odkształcenia plastycznego możliwe było poddanie danych obróbce matematycznej, filtracji cyfrowej oraz aproksymacji. Następnie za pomocą metody odwrotnej określono rzeczywiste wartości współczynników występujących w modelach numerycznych do własności reologicznych badanych materiałów.

EN

This paper presents a method for determining hardening curves of AlMg alloys: 5754, 5083, 5019 and 5XXX based on a compression test of cylindrical specimens with a diameter of 10 mm and height of 12 mm. Tests were conducted by means of the GLEEBLE 3800 physical simulator of metallurgical processes at the Institute of Metalworking and Safety Engineering of Częstochowa University of Technology. This machine makes it possible to conduct tests at temperatures corresponding to actual metalworking conditions. The formability of the studied alloys was determined within the temperature range of 360–560°C and for strain rates within the range of 0.05–1.0 s-1. Flow stress σp, or the stress required to initiate and continue plastic flow of metal in a uniaxial stress state, is a function of strain (ε), strain rate (ε&), temperature (T) and the history of strain. Determination of technological plasticity curves is particularly difficult for hot working conditions, since processes resulting from the plastic strain mechanism and hardening processes, as well as thermally activated, time-dependent phenomena leading to weakening of the material occur simultaneously in the material’s structure. Determination of the σp value of tested AlMg alloys is of great significance when designing hot plastic working processes. Based on the plastic strain parameters registered during the experiment, it was possible to mathematically process data, filter it digitally and conduct approximation. Next, actual values of coefficients present in numerical models of the rheological properties of the studied materials were determined by means of the inverse method.

2

Nowa technologia infiltracji (impregnacji) porowatych struktur układów tribologicznych z cząstkami smarów stałych i powłok otrzymywanych technologią metalurgii proszków

Wiśniewska-Weinert H., Lijewski M., Sulej-Chojnacka J., Leshchynsky V.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 1

59--71

PL

W skali światowej ok. 30–50% energii produkowanej corocznie pochłaniają opory tarcia. Ważnymi zjawiskami towarzyszącymi tarciu, o dużym znaczeniu technicznym, są procesy zużywania materiałów trących oraz smarowanie. Zużycie tribologiczne jest rodzajem zniszczenia powierzchni spowodowanego procesami tarcia, w którym następuje zmiana struktury i fizycznych własności warstw wierzchnich obszarów styków, jak również lokalne ubytki masy. Intensywność zużycia tribologicznego zależy od odporności na ścieranie obszarów tarcia warstw wierzchnich oraz od rodzaju oddzia- ływania. W celu wydłużenia czasu użytkowania części maszyn cząstki smarów stałych są zwykle dodawane do proszków metali przed procesem spiekania. Jednak skuteczność działania tych materiałów jako smarów jest bardzo niska ze względu na degradację termiczną podczas spiekania detali proszkowych. W takim przypadku technika ciśnieniowej impregnacji spieczonych części proszkowych wydaje się być dobrym rozwiązaniem. Dlatego tak ważnym elementem jest dobranie odpowiedniego smarowania oraz modyfikacja warstwy wierzchniej. W pracy przedstawiono wyniki badań nad nową technologią impregnacji ciśnieniowej. Metoda ta stosowana jest do modyfikacji tulei ślizgowych. Istotnym elementem nowo opracowanej technologii są parametry prowadzonego procesu oraz właściwości fizyczne (rodzaj, wielkość, struktura, geometria) impregnowanych cząstek smaru stałego. Modyfikacja warstwy wierzchniej za pomocą procesu impregnacji ciśnieniowej współpracujących układów tribologicznych wpływa na wydłużenie czasu pracy określonych par trących. Celem pracy było scharakteryzowanie technologii impregnacji ciśnieniowej, zjawisk zachodzących podczas infiltracji oraz określenie parametrów technologii impregnacji ciśnieniowej.

EN

On a global scale approx. 30–50% of energy generated every year is absorbed by friction resistance. Important phenomena, which accompany friction and have great technical importance, include processes of wear of friction materials and lubrication. Tribological wear is a type of surface destruction caused by friction processes, which result in change of structure and physical properties of surface area of contacts as well as local weight losses. Intensity of tribological wear depends on resistance of surface layer friction areas to abrasion as well as type of influence exerted. In order to extend the period of use of machine parts, HTSL particles are usually added to metal powders before sintering processes. However, such materials are barely effective as grease due to thermal degradation during sintering of powder details. In this case the technique of pressure impregnation of sintered powder parts appears to be a good solution. Therefore, selection of appropriate lubrication and modification of the surface layer is a very important element. This work presents results of research on a new technology of pressure impregnation. This method is used for modification of slide sleeves. Significant elements of the newly developed technology include parameters of the process conducted and physical properties (type, size, structure, geometry) of impregnated HTSL particles. Modification of the surface layer with the use of the pressure impregnation process of cooperating tribological systems influences the service life of specified friction pairs. The aim of this work was to characterize the pressure impregnation technology and phenomena appearing during infiltration as well as determination of parameters of the pressure impregnation technology.

3

Możliwości wykorzystania zjawiska anomalnego tarcia stopu aluminium 2017 o strukturze nanometrycznej

Wiśniewska-Weinert H., Leshchynsky V., Borowski J., Lewandowska M., Wiśniewski T.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 4

271--282

PL

Materiały łożyskowe na bazie aluminium są szeroko stosowane w przemyśle samochodowym. Jedną ze szczególnych zalet tych materiałów jest oszczędność na masie przy użyciu stopów aluminiu m. Jednakże wpływ submikro- i nanostruktury na tribologiczne zachowanie tych materiałów nie jest szczegółowo zbadane. Wpływ normalnego obciążenia i prędkości poślizgu na tarciowe zachowanie nanostrukturalnego stopu aluminium na stali nie zostało jeszcze zbadane. Artykuł zawiera wyniki tribologicznego badania nanokrystalicznego stopu aluminium NC A2017. Możliwości stosowania tych materiałów, uzyskanych metodą wyciskania hydrostatycznego, w różnych zespołach ciernych, wyglądają bardzo obiecująco. Okazuje się, że stop aluminium 2017 o strukturze manometrycznej wykazuje niskie współczynniki tarcia przy niskich obciążeniach normalnych, Z drugiej strony, stop aluminium NC A2017 można z powodzeniem kształtować w temperaturze 200oC i wyższej. Odkształcenie plastyczne tego materiału powyżej 200oC powoduje zauważalny rozrost ziaren. Jednakże określone średnice ziaren są w zakresie submikronowym, nawet dla temperatury ściskania wynoszącej 300oC. Zachowanie tarciowe stopu aluminium NC 2017 charakteryzuje się trzykrotnym anomalnym spadkiem współczynnika tarcia do f=0,15 w porównaniu z f=0,45 dla gruboziarnistego stopu aluminium 2017. Odporność na zużycie stopu NC 2017 jest trzykrotnie większe w porównaniu z gruboziarnistym stopem 2017. Przypuszczalną przyczyną takiego zachowania są szczególne cechy nanostruktury i zawartość wydzieleni fazowych w stopie NC 2017.

EN

Aluminum-based bearing materials are widely used for automotive applications. One special advantage is the weight savings associated with using aluminum alloys. However, the effect of submicro- and nanostructure on the tribology behavior of these materials is not studied in detail. The effects of normal load and sliding velocity on the frictional behavior of nanostructured aluminum alloy against steel is not studied yet. The paper contains the results of tribology examination of nanocrystalline (NC) aluminum alloy NC A2017. The possibilities of use of these materials obtained by the method of hydrostatic extrusion, in various friction units look very promising. It is found the 2017 aluminum alloy with nanometric structure exhibits low friction coefficients at low normal loads. From other side the NCA2017 aluminum alloy can be successfully formed 200oC and above. Plastic deformation of the material above 200oC causes noticeable grain growth. However, the determined average grain diameters are in the submicron range, even for compression temperature of 300oC. The friction behavior of NC 2017 Al alloy is characterized by three times anomalous fall of friction coefficient up to f=0.15 as compared with f=0.45 for coarse grained 2017 Al alloy. The wear rate of NC 2017 Al alloy is diminished by three times as compared to that of coarse grained 2017 Al alloy. The possible reason of such a behavior is the specific features of nanostructure and precipitates of NC 2017 Al alloy.

4

Surface Modification Of The High Temperature Porous Sliding Bearings With Solid Lubricant Nanoparticles

Wiśniewska-Weinert H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2209--2214

EN

A surface modification of stainless steel bearing sleeves is developed to improve the tribology characteristics at high temperature. Solid lubricant nano- and microparticles are applied for this purpose. To create the quasi-hydrodynamic lubrication regimes, the solid lubricant powder layer is made by developed pressure impregnation technique. Porous sliding bearing sleeve prototypes were made by powder metallurgy technique. The purpose of the paper is to define the friction and wear characteristics of the sleeves and to determine the influence of sealing of the sliding interface on these characteristics. It is found that application of WS2 sold lubricant nano- and micro-particles and preservation of a particle leakage out of interface allows to achieve at the high temperature the friction coefficients comparable to those at ambient temperature.

PL

Opracowano modyfikację powierzchni bieżni łożysk wykonanych ze stali nierdzewnej w celu poprawy charakterystyki tribologicznej w podwyższonej temperaturze poprzez zastosowanie stałego czynnika smarnego w postaci nano- i mikro-cząstek. W celu wytworzenia warunków kwasi-hydrodynamicznego smarowania, wytworzono warstwę z proszku smarnego na drodze infiltracji ciśnieniowej. Celem pracy było wyznaczenie charakterystyki ściernej i zużyciowej bieżni oraz określenie wpływu uszczelnienia ślizgających się powierzchni na te charakterystyki. Stwierdzono, że zastosowanie WS2 jako stałego smaru w postaci nano- i mikro-cząstek oraz zabezpieczenie wypływu z granicy fazowej pozwala uzyskać wartość współczynnika tarcia porównywalną z otrzymywaną dla temperatury otoczenia.

5

Wpływ submikrometrycznych cząstek smarów stałych w warstwie wierzchniej części pracujących w podwyższonych temperaturach na właściwości tribologiczne

Lijewski M., Leshchynsky V., Wiśniewska-Weinert H., Sulej-Chojnacka J.

Tribologia

|

2014

|

nr 3

119--130

PL

W wysokich temperaturach tradycyjne środki smarujące tracą swoje właściwości. Opracowanie nowych technologii smarowania i środków smarnych do praktycznego zastosowanie w przemyśle jest wyzwaniem wielu krajowych i zagranicznych ośrodków badawczo-naukowych [L. 1, 2]. W artykule opisano procesy tribologiczne: tarcie i zużycie współpracujących układów tribologicznych działających w wysokich temperaturach. Badane pary trące zostały poddane procesowi modyfikacji (impregnacji) jednego z elementów pary trącej – tarczy submikrometrycznymi cząstkami smarów stałych. Własności eksploatacyjne wytworzonego filmu smarnego są zależne od właściwości chemicznych i fizycznych skomponowanej substancji smarującej [L. 1]. W pracy przedstawiono morfologię cząstek smarów stałych otrzymanych technologią RCT (Rolling Cleavage Technology). Jest to proces rozdrabniania materiałów, w wyniku którego zostaje wytworzona struktura submikrometryczna (frakcja nano i mikro). W wyniku zmiany wielkości cząstek następuje zmiana właściwości danego materiału. Celem pracy było wyznaczenie wpływu warunków tarcia, rodzaju i morfologii cząstek smarów stałych na proces zużycia. Analiza otrzymanych wyników dowodzi, że smary stałe MoS2 i WS2 z dodatkiem grafitu obniżają współczynnik tarcia i zużycie elementów współpracujących, powodując wydłużenie ich czasu pracy. Dodatek grafitu powoduje zachowanie właściwości tribologicznych mieszanki smarnej na bazie MoS2 i WS2 w wyższych temperaturach. Natomiast takie smary stałe jak BaF2, CaF2 i h-BN nie spełniają wymagań tribologicznych dla układów pracujących w wysokich temperaturach.

EN

In the case of high temperatures, traditional lubricating agents lose their properties. An important element is the development of new means of lubrication applicable to industry. The lubrication of systems working at specified intervals becomes an important problem. This article describes the tribological processes of friction and wear of cooperating tribological systems at high temperatures. The studied friction pairs were subjected to a process of modification (impregnation) of the surface with sub-micrometric particles of solid greases. The force of friction and base reaction force of a produced lubricating film are very important and dependent on the chemical and physical properties of particles comprising the lubricating film. The article presents the morphologies of particles of solid greases subjected to RCT (Rolling Cleavage Technology). This is a process of comminution of materials, as a result of which there is produced a submicrometric structure (grouping of nano- and micro-structures). As a result of the change in the sizes of the particles, there follows a change in the properties of a given material. The aim of this work was the determination of the influence of fiction conditions, type, and morphology of particles of solid greases on the wear process. The presented test results and analysis show that the solid greases MoS2 and WS2 with the addition of graphite lower the coefficient of friction and wear of contacting components, causing the extension of the lifetimes of tribological pairings. Simultaneously, the addition of graphite causes the preservation of the tribological properties of the aforementioned greases at higher temperatures. Solid greases: BaF2, CaF2, and h-BN do not fulfil the tribological requirements for systems working at high temperatures.

6

Tribologiczne właściwości wyrobów wykonanych z siarczkowych nanokompozytów

Wiśniewska-Weinert H.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2014

|

T. 25, nr 2

127--138

PL

W pracy omówiono oryginalną technologię wytwarzania łożysk ślizgowych z nowego materiału kompozytowego, opartego na proszku stali nierdzewnej 316L z dodatkiem Ni, Cr z modyfikowaną warstwą wierzchnią, przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach. Modyfikacja warstwy wierzchniej polega na utwardzaniu wyrobu metodą azotowania jonowego i następnie infiltracji siarczkowymi nanocząsteczkami grafenopodobnymi typu MoS2 i WS2. Przeprowadzone badania tribologiczne wykazały, iż łożyska ślizgowe wytworzone z materiałów kompozytowych infiltrowane nanocząsteczkami MoS2 mogą efektywnie pracować w zakresie temperatur 20–300oC. Na łożyska ślizgowe przeznaczone do pracy w zakresie temperatur 20–500oC zaleca się stosowanie badanego kompozytu infiltrowanego nanocząsteczką WS2.

EN

This paper discusses an original technology of slide bearing production from a new composite material based on 316L stainless steel powder with the addition of Ni, Cr and with a modified surface layer. These slide bearings are destined for operation at high temperatures. Modification of the surface layer is based on hardening of the product by means of ion nitriding followed by infiltration with graphene-like sulfide nanoparticles like MoS2 and WS2. Conducted tribological tests showed that slide bearings produced from composite materials infiltrated by MoS2 nanoparticles can operate effectively within the temperature range of 20–300oC. It is recommended to apply the studied composite infiltrated by WS2 nanoparticles to produce slide bearings destined for operation within the temperature range of 20–500oC.

7

Iron and Bronze Powdered Based Materials for Bearings with Surface Modified with Solid Lubricant Nanoparticles

Lijewski M., Leshynsky V., Wiśniewska-Weinert H., Sulej-Chojnacka J., Rybak T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

253--257

EN

In the recent years, a growth of demand for various types of self-lubricating elements of machines has been observed. A lot of parts are manufactured with the use of a powder metallurgy method. The Metal Forming Institute (INOP) in Poznan developed a modern technology, designed and made a tool for compaction of powdered parts with complex shapes and high density. The technology is being realised with a large scale equipment, which performs the forging and sizing of the sintered performs. The present work describes development of manufacturing technology and determination of mechanical and tribological properties of nanocomposites for self-lubricating bearings with a very low friction coefficient. It is envisaged to use particulate materials which consist of nano-and microparticles of solid lubricant. The study conducted aims at definition of a relationship between the microstructure and tribological properties of materials modified with solid lubricant MoS2 nanoparticles dispersed in a technological oil. INOP’s technology of nanoparticles manufacturing by RCT method (Rolling Cleavage Technology) results in that top layer of the porous bearing is modified with the nanoparticles. These layers are characterised by a low friction coefficient and considerably longer period of use. It should be noted that the stainless steel and bronze powders materials used have a good corrosion resistance. Production of the sintered bearings will disseminate the market especially in automotive and aircraft industries.

PL

W ostatnich latach obserwuje się wzrost zapotrzebowania na różnego typu samosmarujące elementy maszyn. Wiele z tych detali jest wytwarzanych metodą metalurgii proszków. W INOP opracowano nowoczesną technologię i zbudowano stanowisko do kształtowania części dokładnych, o złożonych kształtach i wysokiej gęstości, z proszków metali na osnowie żelaza. Stanowisko to posiada specjalistyczną, zautomatyzowaną linię o dużej wydajności, w której realizowany jest proces dogęszczania i kalibrowania spiekanych wyprasek [1, 2]. Celem prowadzonych prac naukowo - badawczych jest opracowanie technologii wytwarzania oraz określenie właściwości mechanicznych i tribologicznych nanokompozytów przeznaczonych na łożyska samosmarujące o bardzo niskim współczynniku tarcia, z wykorzystaniem materiałów zdyspergowanych w postaci nano i mikrocząstek proszków smarnych oraz proszku żelaza i brązu [1, 3]. Prowadzone prace miały na celu określenie właściwości mechanicznych i tribologicznych materiałów modyfikowanych nanocząstkami smarów stałych (M0S2) i olejem technologicznym. Opracowana w INOP metoda wytwarzania nanocząstek metodą RCT (Rolling Cleavage Technology) prowadzi do wniosków, że zmodyfikowane tymi cząstkami warstwy wierzchnie porowatych materiałów, cechują się niskim współczynnikiem tarcia oraz znacznie dłuższym okresem ich eksploatacji. Należy zaznaczyć, że wybrane materiały na osnowy, w postaci proszków stali nierdzewnej i brązu zapewniają odporność na korozję wyrobów. Wytworzenie przy opracowanych parametrach materiałów pozwoli rozszerzyć ofertę technologiczną wy twarzania wyrobów dla przemysłu (np. samochodowe go czy lotniczego) [2, 3].

8

Deposition of MoS2 particulate layers by pressure impregnation of porous sliding bearings

Wiśniewska-Weinert H.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 2

255--261

EN

With the rapid development of industries and advanced technologies, more and more mechanical devices are required to work at high temperatures. The use of nano- and micro-particle solid lubricants is attracting great attention, particularly for high temperature applications. The structure of the solid lubricant particulate layer together combined with particle functionality determines its performance. The formation of a solid lubricant powder layer with a certain thickness, density and morphology is of great importance to solve the problem of high temperature lubrication. A pressure impregnation/filtering technology is applied for this purpose. The paper describes the phenomena encountered in the pressure filtration operation and defines the parameters of the pressure impregnation technology.

9

Surface morphology of bearing sleeves made of PM bronze and their properties

Wiśniewska-Weinert H., Szczepanik S., Nikiel P., Wiśniewski T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

212--217

EN

The paper speciﬁes mechanical properties and surface morphology of bearing sleeve made of PM bronze depending on technological operations applied, i.e. following pressing and sintering, calibration of the internal diameter and calibration with densiﬁcation. The conducted operations allowed obtaining materials with developed surface and open porosity. MoS2 grease nanoparticles were introduced, with the use of a pressure method, into the pores in the intemal surface of the sleeve after calibration and, then, calibration with densiﬁcation was made. The sleeves prepared as above with the modiﬁed surface layer were subject to tribological tests. After sintering the density of the sleeves is about 6.70 g/cm3 and after calibration their density slightly increases up to 6.71 g/cm3. The calibration with densiﬁcation causes an increase in the density up to 7.08 g/cm3. The radial compression tests performed on the sleeve as well as bending of the sleeve samples in three points showed a favourable impact of the calibration of the internal diameter and calibration with densiﬁcation upon the strength of the produced materials. Apart from the condition of the material, the values of Fo/h and α angle depend on the density of the material. The tests relating to bending in three points conﬁrmed the trend of change of properties during radial compression. The average resistance of the sample to bending for the calibrated material was 617 MPa, and after densiﬁcation reached 712 MPa.

PL

W pracy określono właściwości mechaniczne i morfologię powierzchni tulei łożysk wykonanych z proszku brązu w zależności od zastosowanych operacji technologicznych, tj. po prasowaniu i spiekaniu, kalibrowaniu średnicy wewnętrznej oraz kalibrowaniu z dogęszczaniem. W wyniku przeprowadzonych operacji otrzymano materiały o rozwiniętej powierzchni z otwartą porowatością. W pory znajdujące się na powierzchni wewnętrznej tulei po operacji kalibrowania wprowadzono metodą ciśnieniową nanocząsteczki smaru MoS2, a następnie przeprowadzono operację kalibrowania z dogęszczaniem. Tak przygotowane tuleje ze zmodyﬁkowaną warstwą wierzchnią poddano badaniom tribologicznym. Tuleje po spiekaniu mają gęstość około 6,70 g/cm3, a po kalibrowaniu ulegają nieznacznemu dogęszczeniu do gęstości 6,71 g/cm3. Kalibrowanie z dogęszczaniem powoduje zwiększenie gęstości do 7,08 g/cm3. W badaniach ściskania promieniowego tulei i trójpunktowego zginania próbek pobranych z tulei wykazano korzystny wpływ kalibrowania średnicy wewnętrznej oraz kalibrowania z dogęszczaniem na wytrzymałość wytworzonych materiałów. Wartości parametru Fo/h, jak i kąta α, oprócz stanu materiału zależą od jego gęstości. W badaniach materiału w trójpunktowym zginaniu potwierdzono tendencję zmian właściwości, która występuje podczas ściskania promieniowego. Średnia wytrzymałość na zginanie próbek wyniosła dla materiału po kalibrowaniu 617 MPa, a po dodatkowym dogęszczaniu wzrosła do 712 MPa.

10

Exfoliation based technology of large scale manufacturing molybdenum disulphide graphene-like nanoparticle mixtures

Wiśniewska-Weinert H.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 13, no. 2

144--149

EN

Application of solid lubricant nanoparticles to achieve the ultra low friction is proved to be a promising way of tribology development. A new exfoliation based technology of MoS2 solid lubricant nanoparticles is developed and elaborated in this work. The mechanical exfoliation technology of manufacturing MoS2 graphene-like nanoparticles by carefully controlling exfoliation parameters is examined with rolling cleavage machine, and the first characterization of nanoparticle–microparticle mixture obtained by this technology is made. The results reveal the promising application potential of the method.

11

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].

12

Własności i morfologia powierzchni spieków z proszku brązu

Szczepanik S., Wiśniewska-Weinert H., Nikiel P., Wiśniewski T., Wojtaszek M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 8

512-517

PL

Opracowano własności spieków brązu takie jak gęstość, wytrzymałość na ściskanie i skurcz oraz morfologię powierzchni i przełomy w zależności od nacisku jednostkowego prasowania. Otrzymano materiały o rozwiniętej powierzchni, z otwartą porowatością, pozwalającą na wprowadzenie do materiału cząsteczek smarnych.

EN

Some properties of sintered bronze such as density, compression strength as well as linear dimension change, morphology and destruction surface were investigated. The developed outer surface of the obtained materials was identified. Open porosity in the shape of channels appears. It is needed for infiltration with lubricant particles.

13

Deformation behavior of 2017 nanostructured aluminium alloy

Wiśniewska-Weinert H., Leshchynsky V., Borowski J., Lewandowska M., Kulczyk M., Pachla W.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

530--534

EN

The paper contains the results of investigation of nanocrystalline aluminium alloy 2017. The possibility of forming those materials obtained by the method of hydrostatic extrusion, depending on the temperature and deforming velocity has been determined. Hydrostatic extrusion process with cumulative true strain 3.79 applied to 2017 aluminum alloy leads to significant grains size refinement to the nanometric scale. The 2017 aluminium alloy with nanometric structure can be successfully formed 200°C and above. The results obtained indicate that deformation at those parameters does not cause discontinuities. Plastic forming above 200°C causes noticeable grain growth and the determined average grain diameters are in the submicron range, even for compression temperature of 300°C.

PL

Praca zawiera wyniki badań nanokrystalicznego stopu aluminium 2017. Określono możliwość kształtowania tych materiałów otrzymanych metodą wyciskania hydrostatycznego w zależności od temperatury i prędkości odkształcenia. Hydrostatyczne wyciskanie stopu aluminium 2017 z kumulacją umocnienia 3,79 prowadzi do znaczącego rozdrobnienia ziaren do skali nanometrycznej. Stop aluminium 2017 o strukturze nanometrycznej można z powodzeniem kształtować w temperaturze 200°C i wyższej. Otrzymane wyniki wskazują, że odkształcanie przy tych parametrach nie powoduje powstania nieciągłości. Kształtowanie plastyczne w temperaturze wyższej niż 200°C powoduje zauważalny rozrost ziarna, a wyznaczone średnie średnice ziarna są w zakresie submikronowym nawet dla temperatury ściskania 300°C.

14

Innovative technology for fabrication of antiwear layers for forging tools

Wiśniewska-Weinert H., Leshchynsky V., Ignatev M., Borowski J., Wiśniewski T.

Tribologia

|

2011

|

nr 5

239-248

EN

Cold forging tools are known to be exposed to extremely high loads due to the high forming stresses and the strain hardening of the workpiece material. This paper deals with the study of the influence of laser texturing of hard-coated tool surfaces and micro-channels filled with solid lubricants on tool tribological behaviour in cold forging processes. The results of a study of the combination of hard coating with and solid lubricant layers for forging tools show the beneficial effect of nano- and micro-particle solid lubrication in the case of the storage of nanoparticles in the micro-reservoirs at the sliding interface. The use of nanolayered coatings (like nACVIc) seems to be more effective for areas of high contact stresses than a combination of coatings. The use of microchannels filled with MoS2 nanoparticles seems to be more effective for areas of abrasive wear.

PL

Narzędzia do kucia na zimno poddawane są bardzo dużym obciążeniom ze względu na wysokie naprężenia oraz umocnienie podczas kształtowania. W niniejszym artykule przedstawiono analizę wpływu zmiany powierzchni narzędzi z twardymi powłokami oraz mikrokanalikami wypełnionymi nanocząstkami smarów stałych na właściwości tribologiczne narzędzi dla procesów kucia na zimno. Analiza otrzymanych wyników zastosowania powyższej kompozycji powłok dla narzędzi kuźniczych wykazuje korzystny efekt zastosowania nano- i mikrocząstek smarów stałych w mikrokanalikach na powierzchniach trących. W przypadku obszarów o wysokim naprężeniu stykowym bardziej efektywne od zastosowania kompozycji powłok wydaje się być zastosowanie powłok nanowarstwowych (takich jak nACVIc). Zastosowanie mikrokanalików wypełnionych nanocząstkami MoS2 jest bardziej efektywne dla obszarów charakteryzujących się zużyciem ściernym.

15

Właściwości plastyczne półwyrobów ze stopów aluminium wykonanych metodami duSych odkształceń plastycznych

Andrzejewski D., Borowski J., Wiśniewska-Weinert H., Kulczyk M., Pachla W.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2011

|

T. 22, nr 1

3-13

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu kształtowania półwyrobów metodą dużych odkształceń plastycznych (SPD), takich jak: przeciskanie przez kanał kątowy (ECAP) czy wyciskanie hydrostatyczne (HE) na właściwości mechaniczne aluminium oraz stopów 5483 i 7475. Określono plastyczność materiałów w próbie ściskania i wpływ prędkości odkształcania na charakter krzywej umocnienia. We wcześniejszych badaniach określono graniczną temperaturę kształtowania nie powodującą znacznego rozrostu ziarna do 250 oC. Dlatego wyznaczano krzywe umocnienia tylko do tej temperatury. Półwyroby, po procesach ECAP i HE, posiadają wyższą twardość i naprężenie uplastyczniające, w porównaniu z klasycznymi stopami komercyjnymi. Badane materiały są plastyczne i umożliwiają kształtowanie wyrobów w temperaturze niższej niż temperatura rekrystalizacji.

EN

The paper presents the results of the investigation of the influence of forming semi-products by the methods of severe plastic deformations (SPD), such as: equal-channel angular pressing (ECAP) or hydrostatic extrusion (HE) on the mechanical properties of aluminium as well as 5483 and 7475 alloys. Plasticity of the materials has been determined in a compression test; the influence of deformation speed on the character of the workhardening curve has also been determined. In previous investigations, the limit temperature of forming not causing significant grain growth has been found to be 250 oC . That is why the work-hardening curves have been determined only up to that temperature. Semi-products after the processes of ECAP and HE have higher hardness and yield stress as compared to the classic commercial alloys. The materials under investigation are plastic and make it possible to form products at a temperature lower than that of recrystallization.

16

Experimental study and modelling of mixed particulate lubrication with MoS2 powder solid lubricant

Wiśniewska-Weinert H.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 49, nr 2

467--476

EN

Purpose: The purpose of the paper is experimental study and modelling of mixed particulate lubrication with MoS2 powder solid lubricant. Design/methodology/approach: In the present investigation, ball-on-disc experiments were carried out to determine the lubrication performance of MoS2 solid lubricant powder that could be used for hard PVD coatings applied for forging and stamping tools. Findings: The proposed solid lubricant nano- and submicroparticles mixture demonstrates excellent potential for use in mixed lubrication regimes The quasi-hydrodynamic behaviour of solid lubricant and wear debris particles results in low friction coefficients of hard coating - steel ball friction pairs. Research limitations/implications: The solid lubricant particle exfoliation and formation of tribofilms on micro-asperities allow to achieve the boundary lubrication effects which is found to more preferable for steel contacts rather than for hard coatings. Originality/value: The model of mixed lubrication based on non Newtonian behaviour of powder solid lubricant was validated based on the experimental results. Results of calculation of Stribeck curves demonstrate the potential of modelling of friction process by sharing boundary and quasi-hydrodynamic processes.

17

Właściwości półwyrobów wykonanych ze stopów aluminium o strukturze nanometrycznej

Borowski J., Andrzejewski D., Wendland J., Wiśniewska-Weinert H.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 8

589--594

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych wybranych półwyrobów wykonanych ze stopu aluminium, wykonanych wyciskaniem hydrostatycznym (HE) oraz metodą KoBo. Określono plastyczność w próbie ściskania i wpływ obróbki cieplnej na charakter krzywej umocnienia stopu aluminium 7075. Półwyrób w postaci pręta o kształcie zębatki został poddany badaniom metalograficznym oraz wytrzymałościowym. Określono siłę wyłamania zęba oraz twardość. Analizowano również wpływ obróbki cieplnej (przesycania i starzenia) na wybrane właściwości mechaniczne. Trudno odkształcalny stop aluminium – 7075 po procesie wyciskania metodą KoBo staje się plastyczny i stwarza możliwość dalszego kształtowania. Obie metody pozwoliły uzyskać zadowalające cechy wytrzymałościowe przy zachowaniu ciągłości materiału. Wyroby wykonane w ten sposób można wytwarzać na skalę przemysłową.

EN

The paper presents the results of investigation of mechanical properties of selected semi-products made of aluminium alloys by the method of hydrostatic extrusion (HE) and by the KoBo method. Plasticity has been determined in a compression test and the influence of heat treatment on the shape of the work-hardening curve of 7075 aluminium alloy. A semi-product in the form of a toothed bar has been subjected to metallographic and strength examinations. The force of tooth break-off and hardness have been determined. The influence of heat treatment (impregnation and ageing) on the selected mechanical properties has also been analyzed. The hard-to-deform aluminium alloy − 7075, becomes plastic and further formable after the process of extrusion by the KoBo method. Both methods have allowed for obtaining satisfactory strength features while maintaining material continuity. Products made in this way can be manufactured in industrial scale.

18

Analysis of lifetime of the cold forging tool with PVD coatings

Wiśniewska-Weinert H., Leshchynsky V., Ignatev M., Borowski J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 8

682--687

EN

The main goal of the presented research is to reach the best balance between the cost of forging tools and their performance by applying nanocomposite coatings providing low friction coefficient and optimum surface properties, which will help to achieve important increased in tool durability and high forging precision. The tribological tests with ball on disc (T10) tester and industrial tests of forging tool durability were made for the following PVD coatings: TiN (reference coating), TiAIN, nACVIc, TiCN-NP-MOVIC, TiC, TiCN-CBC and CrN-CBC2. SEM-EDAX microanalyser, TEM, Calotest and Rockwell diamond cone indentation/scratching performed were applied to study of coating nanomicrostructures. The differences in coatings structure leads to the change of the coating tribology behavior. The CrN-CBC2 and nACVIc nanocomposite coatings are characterized by significantly less value of the friction coefficient (0.1-0.2) as compared to other coatings under the same test conditions that results in its better durability. The present research was carried out in the frame of EUROSTARS Project NEGFORT.

PL

Głównym celem przedstawionych badań jest uzyskanie równowagi pomiędzy kosztem wytwarzania narzędzi kuźniczych oraz ich właściwościami użytkowymi, poprzez zastosowanie powłok nanokompozytowych, które pozwolą na uzyskanie niskiego współczynnika tarcia i optymalnych właściwości powierzchni. Pomoże to osiągnąć polepszoną wytrzymałość narzędzi oraz dużą dokładność kucia. Przeprowadzono testy tribologiczne na testerze kulka-dysk (T10) oraz testy przemysłowe wytrzymałości narzędzi kuźniczych z następującymi powłokami PVD: TiN (powłoka referencyjna), TiAIN, nACVIc, TiCN-NP-MOVIC, TiC, TiCN-CBC oraz CrN-CBC2. W celu zbadania nano- i mikrostruktury powłok, przeprowadzono analizy z wykorzystaniem: mikroanalizatora SEM-EDAX, TEM, Calotest oraz badanie twardości metodą Rockwella a także próbę zarysowań. Różnice w strukturze powłok powodują zmiany w ich właściwości tribologicznych. Powłoki nanokompozytowe CrN-CBC2 oraz nACVIc charakteryzują się niższą wartością współczynnika tarcia (0,1÷0,2) w porównaniu do innych powłok badanych w tych samych warunkach, co skutkuje większą wytrzymałością. Niniejsze badania przeprowadzono w ramach projektu NEGFORT.

19

Stanowisko do badań tribologicznych w wysokich temperaturach elementów łożysk z proszków spiekanych ze zmodyfikowaną warstwą wierzchnią

Leshchynsky V., Wiśniewska-Weinert H., Magda J., Wiśniewski T., Rybak T.

Tribologia

|

2010

|

nr 4

283-292

PL

W referacie przedstawiono opis konstrukcji stanowiska do badań tribologicznych z węzłem tarcia typu "tuleja–wałek". Zbudowane w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko do badań tribologicznych w wysokich temperaturach umożliwia wykonywanie badań elementów łożysk ślizgowych do systemów wentylacyjnych samolotów rodziny AIRBUS. Urządzenie pozwala na zastosowanie obciążenia normalnego do 500 N oraz na prowadzenie badań w zakresie od temperatury otoczenia do temperatury 600°C. W referacie przedstawiono również charakterystykę wymagań stawianych łożyskom ślizgowym do systemów wentylacyjnych samolotów rodziny AIRBUS. Opisano stosowane materiały na elementy omawianych łożysk oraz wyniki badań nowych materiałów proszkowych opracowanych w Instytucie Obróbki Plastycznej. Ponadto przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań tribologicznych tulei grafitowych oraz wytworzonych w Instytucie tulei z materiałów proszkowych modyfikowanych nanoczastkami smarów stałych M0S2 i WS2 [L. 1-2] według zgłoszenia patentowego P-390102 oraz P-390100 z dnia 29.12.2009. Badania tulei przeprowadzono w zakresie temperatury od 20°C do 600°C przy czym w 600°C badano wyłącznie tuleje modyfikowane WS2. Przedstawiono także opis, stosowanej w Instytucie, metody modyfikacji nanocząsteczkami warstw wierzchnich tulei łożyskowych.

EN

This paper describes the construction of a tribological device in ring-on-shaft configuration. The constructed set-up is available for investigations of sliding bearing components for AIRBUS aircraft ventilation systems. Materials actually used for this application and investigated alternative materials elaborated in INOP are presented. Moreover, the work contains friction test results for graphite rings and rings manufactured in INOP with surface layer modification by M0S2 and WS2 nanoparticles in a temperature range 20-600°C; however, at 600°C, only WS2 modified rings were tested. The modification method is also presented.

20

Metodyka badań materiałów i elementów endoprotez stawu biodrowego w instytucie obróbki plastycznej

Gierzyńska-Dolna M., Rybak T., Wendland J., Wiśniewska-Weinert H.

Tribologia

|

2010

|

nr 4

107-116

PL

Przedstawiono metodykę tribologicznych badań materiałów i elementów endoprotez stawu biodrowego. Badania prowadzone są na dwóch etapach. Etap pierwszy dotyczy oceny różnych skojarzeń materiałowych pod względem oporów ruchu oraz badania odporności na zużycie za pomocą testera T-05 w styku rozłożonym. Etap drugi obejmuje badania tribologiczne par trących wytypowanych na pierwszym etapie pracy na symulatorze SBT-01 do badań elementów endoprotez stawu biodrowego. Symulator SBT-01 jest prototypowym urządzeniem badawczym zaprojektowanym i zbudowanym w Laboratorium Inżynierii Powierzchni i Tribologii Instytutu Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Badania obejmują również analizę topografii i stanu powierzchni przed i po testach za pomocą profilometru, mikroskopu optycznego i SEM. W artykule zaprezentowano wyniki badań panewki z UHMWPE w skojarzeniu z głową ze stopu CoCrMo. Wyznaczono krzywe momentu tarcia, obliczono pracę tarcia dla pojedynczych cykli oraz określono zużycie elementów endoprotezy. Wyznaczono także ciepło wydzielone w procesie tarcia.

EN

This study contains the methodology of materials and hip endoprosthesis component investigations. Studies are realised in two stages. The first stage concerns the evaluation of the behaviour of material connections due to friction forces and wear resistance using a T-05 tester in distributed contact. The second stage contains tribological investigations of material connections in the hip simulator SBT-01 chosen in the first stage. The simulator is a prototype-testing machine designed and built in the Laboratory of Surface Engineering and Tribology of Metal Forming Institute. Research was extended to the analysis of surface topography and condition using a profilograph, optical microscope, and SEM. An examination of UHMWPE cup and CoCrMo alloy head was done. The authors have performed friction moments curves and calculated the work of friction for single cycles. In addition, the study obtained data on the wear of components and heat evolved in the friction process.