Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Properties of Aluminium-Ceramic Composite with Glassy Carbon as Solid Lubricant Designed for Automotive Applications

Posmyk A., Myalski J., Wistuba H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2573--2578

EN

The paper presents some basic information on manufacturing, structure and selected properties of a new hybrid composite with an aluminium alloy matrix elaborated for automotive applications. A porous oxide ceramics constitute the reinforcing phase of the composite and glassy carbon plays the role of a solid lubricant. The properties of a composite, which contains exclusively a ceramic reinforcing phase and a hybrid composite with porous ceramics and glassy carbon, have been compared. The composite with glassy carbon, obtained by the application of new method, features uniform carbon distribution upon ceramics walls which significantly influences its tribological properties. The friction in air coefficient of a hybrid composite sliding against grey cast iron is 0.12, whereas in the case of a composite containing exclusively ceramics sliding against cast iron it amounts to 0.3.

PL

W artykule zaprezentowano podstawowe informacje nt. wytwarzania, struktury i wybranych właściwości nowego kompozytu hybrydowego z osnową ze stopu aluminium opracowanego dla potrzeb motoryzacji. Porowata ceramika tlenkowa stanowi zbrojenie kompozytu, a węgiel szklisty pełni rolę smaru stałego. Porównano właściwości kompozytu zawierającego tylko ceramiczną fazę zbrojącą z właściwościami kompozytu hybrydowego zawierającego porowatą ceramikę i węgiel szklisty. Kompozyt zawierający węgiel szklisty wytworzony dzięki nowej metodzie cechuje się jednorodnym rozłożeniem węgla na ściankach ceramiki, co wywiera istotny wpływ na właściwości tribologiczne. Współczynnik tarcia technicznie suchego kompozytu hybrydowego we współpracy ślizgowej z żeliwem wynosi 0.12, a kompozytu zawierającego tylko ceramikę wynosi 0.3.

2

Właściwości anodowej powłoki twardej modyfikowanej polimerem w zastosowaniach do węzłów o ruchu posuwisto-zwrotnym

Służałek G., Duda P., Wistuba H.

Tribologia

|

2012

|

nr 3

185-192

PL

W artykule przedstawiono charakterystyki tribologiczne kojarzenia trzpień-płaszczyzna w ruchu posuwisto-zwrotnym (Tester T-17 produkcji ITeE - PIB w Radomiu) w warunkach tarcia technicznie suchego. Poddano analizie przeciwpróbki wykonane z czystego APT i APT modyfikowanego polimerem. W artykule przedstawiono również badania stereometryczne i obserwacje mikroskopowe. Przeprowadzone badania i analiza wyników potwierdziły przydatność tak uszczelnionej warstwy do zastosowań na elementy ślizgowe w skojarzeniach o ruchu rewersyjnym. W pracy zamieszczono model 3D analizowanej warstwy.

EN

The paper represents the results of investigations conducted on a tribological test for technically dry conditions of the friction. Analysis of the stereological counter-specimen was subjected from AOC and AOC modified sealed up the polymers that is composites coats. Polymerisation occurred at a temperature below the recrystallization temperature of the alloy EN AW 5251. The values of the coefficient of the friction, the results of investigations AFM, and the parameters of the roughness were compared. The tribological properties of the composites are investigated using the pin-on-plate type wear tester T-17. This paper shows 3D models of the AOC modified polymer and the mechanism of wearing. Tribological measurements show the reduced wear and friction of the composite coatings as compared with the pure anodic oxide.

3

Ceramic-carbon composites designed for piston group of combustion engines

Posmyk A., Wistuba H., Falkowski P.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

97-101

EN

The paper presents the production technology of ceramic-carbon composites designed for cylinder inserts of piston devices. Porous oxide ceramics with an assumpted porosity (20, 30 and 35%) obtained by the method of sintering grains of ceramic powder was used as a composite matrix. In the method, the sintering process is carried out in such a way that the ceramic powder particles form durable bonds (they sinter) in a properly prepared shaped sample but at the same time they do not form a dense polycrystalline material. The composite was obtained by introducing a glassy carbon precursor into the open pores of the ceramic and was then subjected to pyrolysis in the atmosphere of argon. As a result of the conducted technological tests, diverse contents of glassy carbon in the ceramic matrix were obtained. The influence of the open porosity of an oxide ceramic matrix upon the tribological properties of the fabricated composite sliding against a cast iron piston ring in the conditions of friction in air was examined. The material is destined for cylinder inserts in machines and piston devices e.g. combustion engines, air compressors and pneumatic servo-motors. The material was obtained in three consecutive stages i.e. ceramic samples with a given porosity were obtained by the gel casting method, saturation of the porous samples with a carbon precursor, and finally pyrolysis of carbon precursor introduced into the pores of oxide ceramics. The obtained ceramic-glassy carbon composite (CGC) features low thermal conductivity close to conductivity of oxide ceramics (λ = 20 W/mK), a high wear resistance and friction coefficient which allows sliding in the conditions of limited lubrication. The fabricated material was subjected to tribological tests on a pin-on-disc stand sliding against a cast iron pin in the conditions of friction in air. The friction coefficient of the examined contact largely depends upon the ceramic matrix porosity. The lowest value (μ ≈ 0.3, at p = 0.8 MPa, v = 2.5 m/s, s = 5000 m) was obtained in the contact with 30% matrix porosity. The results are the basis for further investigations on optimal chemical composition and manufacturing processes in order to reach the required utility properties. Composites manufactured upon an oxide ceramic matrix with a 30% porosity feature the best tribological properties. Such properties are achieved due to a sufficient amount of glassy carbon present in the oxide ceramics pores. Glassy carbon is marked by low shear resistance and high ceramic matrix hardness therefore low values of friction forces are possible to be reached.

PL

Opisano technologię wytwarzania kompozytów ceramiczno-węglowych przeznaczonych na tuleje cylindrowe maszyn tłokowych. Jako osnowę kompozytu zastosowano porowatą ceramikę tlenkową o założonej porowatości (20, 30 i 35%) wytworzoną metodą spiekających się ziaren proszku ceramicznego. W metodzie tej proces spiekania prowadzi się w taki sposób, aby ziarna proszku ceramicznego w odpowiednio przygotowanej kształtce utworzyły trwałe połączenia między sobą (spiekły się), nie tworząc jednocześnie gęstego polikrystalicznego spieku. Kompozyt wytworzono, wprowadzając w pory otwarte ceramiki prekursor węgla szklistego i poddając go pirolizie w atmosferze argonu. W wyniku przeprowadzonych badań technologicznych uzyskano różne zawartości węgla szklistego w ceramicznej osnowie. Przebadano wpływ porowatości otwartej ceramicznej osnowy tlenkowej na właściwości tribologiczne wytworzonego kompozytu we współpracy z żeliwnym pierścieniem tłokowych w warunkach tarcia technicznie suchego. Materiał ten jest przeznaczony na wkładki do tulei cylindrowych maszyn i urządzeń tłokowych, np. silników spalinowych, sprężarek powietrza, siłowników pneumatycznych. Materiał ten został wytworzony w trzech etapach, tj.: wytwarzanie metodą gel casting kształtek ceramicznych o zadanej porowatości, nasączanie porowatych kształtek prekursorem węgla, karbonizacja prekursora wprowadzonego w pory ceramiki tlenkowej. Wytworzony kompozyt ceramika-węgiel szklisty (CWS) charakteryzuje się małą przewodnością cieplną zbliżoną do przewodności ceramik tlenkowych (λ = 20 W/mK), odpornością na zużycie tribologiczne i współczynnikiem tarcia pozwalającym na współpracę w warunkach ograniczonego smarowania. Wytworzony materiał poddano badaniom tribologicznym na stanowisku "trzpień-tarcza" w warunkach tarcia technicznie suchego we współpracy z trzpieniem żeliwnym. Współczynnik tarcia badanych skojarzeń zależy od porowatości osnowy ceramicznej. Najniższą jego wartość (μ ≈ 0,3, przy p = 0,8 MPa, v = 2,5 m/s, s = 5000 m) uzyskano w skojarzeniu z osnową o porowatości 30%. Uzyskane wyniki są podstawą do prowadzenia badań optymalizacji składu chemicznego i procesów wytwarzania w celu uzyskania wymaganych właściwości użytkowych. Najlepsze właściwości tribologiczne wykazują kompozyty wytworzone na osnowie ceramiki tlenkowej o porowatości 30%. Przyczyną takich właściwości jest wystarczająca ilość węgla szklistego umieszczonego w porach ceramiki tlenkowej. Dzięki małej wytrzymałości na ścinanie węgla szklistego i dużej twardości osnowy ceramicznej jest możliwe uzyskanie mniejszych wartości sił tarcia.

4

Tribological characteristics of AOC modified with carbon particles and nano-pipes

Służałek G., Duda P., Wistuba H.

Diagnostyka

|

2011

|

nr 3(59)

9-12

EN

The paper represents the results of investigations conducted on the tribological tester T-01 on pinon-disk pair for the conditions of the friction of technically dry. Analysis stereological counterspecimen was subjected from AOC and AOC modified with carbon particles and nano-pipes, that is composites coats. The values of the coefficient of the friction and the parameters of the roughness are presented, to four groups of samples.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań przeprowadzone na stanowisku tribologicznym T-01 w skojarzeniu trzpień-tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego. Poddano analizie stereologicznej przeciwpróbki wykonane z czystego APT i APT modyfikowanej cząstkami węgla i nanorurkami czyli powłokami kompozytowymi. Zestawiono wartości współczynnika tarcia oraz parametry chropowatości, dla czterech grup próbek.

5

3D model of anodic oxide coating modified with carbon particles

Służałek G., Wistuba H., Kubica M.

Diagnostyka

|

2011

|

nr 3(59)

61-64

EN

In this paper shown three-dimensional model of composite hard anodic layer modified by carbon particles. Modifications were carried by vacuum sublimation by a graphite electrode. The modified layer is characterized by improved tribological properties (friction coefficient) compared to the unmodified layer. Test conditions and values of the coefficients of friction are presented for the combination of pin-on-disc pair in T-01M tester. The 3D model was made in parametric CAD program Solid Edge v19 pl, which allows to explain the decrease in the coefficient of friction.

PL

W pracy przedstawiono trójwymiarowy model kompozytowej warstwy ceramiczno-grafitowej powstałej w wyniku modyfikowania anodowej powłoki twardej. Modyfikacje przeprowadzono w procesie napylania próżniowego. Warstwa modyfikowana charakteryzuje się lepszymi właściwościami tribologicznymi (współczynnik tarcia) w porównaniu do warstwy niemodyfikowanej. Warunki badań oraz wartości współczynników tarcia zestawiono dla skojarzenia trzpień-tarcza testera T-01M. Model 3D warstwy wykonano w parametrycznym programie CAD Solid Edge v19, który pozawala na wyjaśnienie zmniejszenia się współczynnika tarcia.

6

Composite layers with ceramic matrix modified with glassy carbon destined for oil-less sliding pairings

Posmyk A., Wistuba H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

909-917

EN

The paper presents basic knowledge about producing and some results of tribological and metallographical research on composite layers with porous, anodic hard coating matrix which were modified with glassy carbon nanotubes. These composite layers were formed as surface layers of machine parts operating under conditions of sparse lubrication (limited lubrication) and friction in air. The layers were tested at sliding mating with EN-GJL-350 cast iron used for piston rings in combustion engines and air compressors. On the basis of the metallographical tests was the structure of the composite layer described. It was fount that on the surface of the oxide is a glassy carbon layer and in the pores of oxide are regullary carbon nanotubes. On the basis of the obtained results of tribological tests it was found that glassy carbon layer on the oxide surface shorts the wering-in time, and the glassy carbon nanotubes formed inside the pores of anodic hard coating upon EN-AW-6061 aluminum alloy prove to be effective solid lubricants and complement lubrication function of the graphite in cast iron. Consequently the coefficient of friction was lower than in case of nanotubes-free oxide layers.

PL

W pracy przedstawiono podstawy wytwarzania oraz wyniki badan metalograficznych i tribologicznych warstw kompozytowych na osnowie porowatej, anodowej warstwy tlenkowej modyfikowanej weglem szklistym. Warstwy te zostały wytworzone jako warstwy powierzchniowe czesci maszyn współpracujacych slizgowo w warunkach ograniczonego smarowania (oszczednego) oraz w warunkach tarcia technicznie suchego. Warstwy te zostały przebadane we współpracy slizgowej z zeliwem EN GJL 350 uzywanym na pierscienie tłokowe silników spalinowych i tłokowych sprezarek powietrza. Na podstawie przeprowadzonych badan metalograficznych okreslono budowe i strukture warstw kompozytowych, stwierdzajac ze na powierzchni tlenku wytwarza sie warstewka wegla szklistego, a wewnatrz porów sa regularne nanorurki weglowe. Na podstawie badan tribologicznych stwierdzono, ze znajdujaca sie na powierzchni warstewka wegla szklistego skraca czas docierania skojarzenia a nanorurki weglowe wytworzone w porach anodowej warstwy tlenkowej na stopie aluminium EN-AW-6061 sa skutecznym srodkiem smarowym i wspomagaja funkcje smarne grafitu znajdujacego sie w zeliwie. Współczynnik tarcia w skojarzeniu z warstwa kompozytowa był mniejszy niz w skojarzeniu z warstwa tlenkowa.

7

Właściwości tribologiczne powłok tlenku aluminium modyfikowanych węglem

Bara M., Służałek G., Wistuba H.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

11-20

PL

W artykule przedstawiono tribologiczne i stereometryczne właściwości powłok tlenku aluminium modyfikowanych węglem. Powłoki zostały wytworzone na stopie aluminium EN-AW-5251 technologią dwustopniową. Osnowę powłok kompozytowych stanowiła warstwa tlenkowa wytworzona metodą anodowania twardego, która następnie została poddana modyfikacji w procesie napylania próżniowego. Powłoki badano w skojarzeniu z tworzywami PEEK/BG oraz T5W. Testy tribologiczne przeprowadzono na testerze T-17 dla ruchu posuwisto-zwrotnego w warunkach tarcia technicznie suchego.

EN

The article presents the tribological and stereometric properties of aluminium oxide layers modified by carbon. The coatings were produced on EN-AW-5251 aluminium alloy substrate using a two-stage technology. The matrix composite coating made the oxide layer produced via hard anodising method, which was then modified with the vacuum deposition method. Coatings were investigated in connection with PEEK/BG and T5W materials. Tribological tests were carried out on T-17 tester in reciprocating motion under lubricant-free sliding condition.

8

Właściwości tribologiczne anodowych warstw tlenkowych modyfikowanych cząstkami węgla i nanorurkami

Służałek G., Duda P., Wistuba H.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

241-250

PL

Powłoki tlenkowe są znane i stosowane od wielu lat. Coraz wyższe wymagania stawiane skojarzeniom bezsmarowym lub z ograniczonym smarowaniem zainicjowały próby ich modyfikacji. Modyfikacje zachowują wszystkie zalety warstwy tlenkowej i poprawiają jej właściwości eksploatacyjne (np. zmniejszenie współczynnika tarcia lub intensywności zużywania współpartnerów). W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych modyfikowanych warstw APT w skojarzeniu z tworzywem PEEK/BG w układzie trzpień–tarcza. W pracy przebadano anodowe warstwy tlenkowe, które otrzymano na stopie aluminium EN AW-5251 w elektrolicie trójskładnikowym. Zastosowano trzy rodzaje modyfikacji warstwy tlenkowej: w postaci dodatku proszku grafitu do elektrolitu w czasie wytwarzania, napylając próżniowo za pomocą elektrody grafitowej oraz modyfikując warstwę bazową nano-cząsteczkami. Jako punkt odniesienia zastosowano niemodyfikowaną warstwę tlenkową. W wyniku modyfikacji uzyskano poprawę charakterystyk tribologicznych we współpracy warstwy z tworzywem PEEK/BG, szczególnie dla przypadku modyfikacji nanorurkami. Istotnie mniejsze były wartości początkowego i ustabilizowanego współczynnika tarcia, co wpłynęło na większą stabilność wymiarową podczas eksperymentów. Wbrew oczekiwaniom powłoka tlenkowa, którą wytwarzano w elektrolicie trójskładnikowym z dodatkiem proszku grafitu nie uzyskała istotnie mniejszych wartości współczynnika tarcia, w porównaniu z warstwą niemodyfikowaną, natomiast intensywność zużywania się tworzywa PEEK/BG była większa.

EN

Oxide coatings are known and have been used for many years. Higher and higher requirements, which lubricant free couplings or couplings with limited lubrication have to meet, initiated trials of their modification. Modifications preserve all advantages of the oxide layer, and they improve their operating properties (e.g. a decrease in the friction coefficient or wear intensity of co-partners). Tribological test results of the modified APT layers in a coupling with the PEEK/BG material in the mandrel-disk system are presented in the article. Oxide anodic layers, which were obtained on the EN AW-5251 aluminum alloy in the ternary electrolyte, have been examined in the work. Three types of the oxide layer modification were used in a form of an addition of graphite powder to the electrolyte during the production; by vacuum sublimation by means of a graphite electrode, and modifying the base layer with nano-particles. The non-modified oxide layer was used as a reference point. The modification resulted in an improvement of tribological characteristics in co-operation of the layer with the PEEK/BG material, in particular, for the modification with nano-tubes. Values of the initial and stabilised friction coefficient were significantly lower, which had an influence on higher dimension stability during experiments. In spite of the expectations the oxide coating, which was made in the ternary electrolyte with the graphite powder addition did not have significantly lower values of the friction coefficient comparing to the non-modified layer, while the wear intensity of the PEEK/BG material was higher.

9

3D computer model of the duplex coating

Służałek G., Bara M., Wistuba H., Skoneczny W.

Logistyka

|

2009

|

nr 6

EN

The aim of this paper is to propose a 3D model of a coating based on results obtained from a computer analysis of images of a ceramic-graphite layer, taken with an electron microscope. The paper presents the technology of obtaining a ceramic layer using the duplex method, the results of computer image analysis and a 3D model of an oxide layer.

PL

Celem niniejszego artykułu jest zaproponowanie, modelu powłoki w ujęciu 3D na podstawie wyników uzyskanych z komputerowej analizy obrazu zdjęć warstwy ceramiczno-grafitowej wykonanych na mikroskopie elektronowym. W pracy przedstawiono technologię otrzymywania ceramicznej powłoki metodą duplex, wyniki komputerowej analizy obrazu oraz model 3D warstwy tlenkowej.

10

Ceramiczne powłoki kompozytowe z nanowęglem szklistym

Posmyk A., Wistuba H.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

31-35

PL

Przedstawiono podstawy technologii wytwarzania i wybrane właściwości powłok kompozytowych z osnową ceramiczną, zawierających nanorurki węgla szklistego. Osnowę powłok stanowi wytworzona elektrolitycznie anodowa powłoka tlenkowa. Dzięki jej porowatej budowie jest możliwa synteza nanorurek węglowych w porach komórek tlenkowych. Syntezy dokonuje się poprzez wprowadzenie do porów komórki tlenkowej substancji zawierającej węgiel i karbonizację węgla. Dzięki temu uzyskuje się powłokę kompozytową składającą się z bardzo twardej, odpornej na zużycie powłoki tlenkowej, w której są regularnie rozmieszczone nanorurki węgla szklistego pełniącego rolę stałego środka smarnego, zmniejszającego tarcie i zużycie. Takie powłoki mogą znaleźć zastosowanie w skojarzeniach maszyn i urządzeń pracujących w warunkach uniemożliwiających stosowanie konwencjonalnych środków smarnych, np. przemysłu elektronicznego, spożywczego i farmaceutycznego.

EN

The producing technology principles and selected properties of composite layers with ceramic matrix including nano tubes of glassy carbon have been presented in this paper. The matrix of the layers is the electrolytic formed anodic oxide covering. Due to the porous structure of anodic oxide layer a synthesis of carbon nanotubes in the pores of oxide cells is possible. The synthesis has been conducted due to bringing of substance including carbon into the pores and its carbonisation. Result of these is a composite layer including very hard, wear resistant oxide covering in that are regular distributed glassy carbon nanotubes which serve as grease reducing friction and wear. Such layer can be used in machinery's pairings acting under conditions in which using of lubricants is not allowed, for example in electronic, food and pharmaceutical industry. The elaborated composite layer - short named AHC+GC - has been formed on machinery's part destined for non lubricated pairings. These investigated parts in form of disc have been made of aluminium alloy EN-AW-6061. As counterpartner has been chosen cast iron EN-GJL-350, used for piston rings manufacturing. The investigations have been carried out on tribological tester T11 in ambient temperature and air with relative humidity 60%. To have the possibility to evaluate the investigated layer the comparative investigations of anodic hard coating (AHC) without glassy carbon nanotubes have been carried out. Friction coefficient during sliding of cast iron against AHC+GC was lower then the one in pairing cast iron/AHC.

11

Niezawodnościowe aspekty procesu tribologicznego w parze gładź cylindra-pierścienie tłoka przy ograniczonym smarowaniu

Jasica G., Wistuba H.

Tribologia

|

2001

|

nr 4

599-609

PL

W referacie przedstawiono niezawodnościowe aspekty procesu tribologicznego w warunkach ograniczonego smarowania przy zastosowaniu automatycznego dozownika smaru. W pracy opisano proces tribologiczny skojarzeń ślizgowych zastosowanych na zespół gładź cylindra - pierścienie tłokowe sprężarki doświadczalnej. Jako kryterium stanu granicznego wybrano sygnał różnicy temperatur, z uwagi na łatwość jej monitorowania oraz przydatność w modelu niezawodnościowym. W oparciu o uzyskane wyniki badań wyznaczono równania trendów poszczególnych skojarzeń oraz prognozy ex ante. Uzyskane wyniki mają znaczenie praktyczne dla konstruktorów oraz użytkowników tego typu skojarzeń tribologicznych jako uzupełnienie klasycznych badań tribologicznych.

EN

The paper presents reliability aspects of tribological process in conditions of reduced lubrication using an automaitc lubricant feeder. The tribological process of selected sliding contact joints used for the set of sliding surface: cylinder bearing surface - piston rings of an experimental compressos has been described. To describe the tribological process the signal of temperature difference T has been selected which is measure of energy dissipation within the friction zone and hence reflects the course of friction within the area of tribological joint. Making the amount of lubricant and the way of its supplying to the friction zone dependent on the signal of temperature difference is the substance and the basis to perform reduced lubrication. Selecting the value of temperature difference we may control the process of lubrication (reduce the amount of lubricant introduced to the friction zone) and what is most important we may influence the reliability of tribological process in this way.