Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Static friction of normal and reversed metal–polymer sliding pairs

Opalka Mariusz

Materials Science Poland

|

2022

|

Vol. 40, No. 3

152--159

EN

The frictional cooperation of materials with different hardnesses occurs in machine elements in one of the following two variants: simple or reversed friction pairs. For a simple sliding pair, the sliding materials’ deformation area (contact area) does not move over the surface of the polymeric element during their interaction. In the case of reversed pairs, the contact surface changes its position as it moves over the surface of the polymer element. Tribological tests of selected sliding pairs (polymer on steel or steel on polymer) in static friction were carried out on a tribotester for tests in a reciprocating motion. The polymers selected for the research were popular sliding materials in engineering applications: ultra-high molecular weight polyethylene (PEUHMW), polyoxymethylene (POM) and polytetrafluoroethylene (PTFE). These materials cooperated with the C45 steel at different unit pressure (P= 0.5; 1; 2 [MPa]) in dry friction conditions. The measurement results showed a significant influence of the material combination variant (metal–polymer, polymer–metal) on the value of the friction coefficient. In all tested material combinations in which the steel sample (pin) slid over the polymer plate, the friction coefficient was higher than when the polymer sample worked with the steel plate.

2

Analysis of friction and wear processes in an innovative spine stabilization system. Part 2. A study and model of the wear of a metal rod-polymer cord friction joint

Brończyk Anna

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2022

|

Vol. 24, no. 2

23--35

EN

The purpose of this study was to model and describe the processes and phenomena occurring during the sliding interaction between biometal rods (titanium alloys Ti6Al4V and Ti6Al7Nb, austenitic steel AISI 316L, alloy CoCrMo) and PE-UHMW cords, used in spine stabilization systems to treat early-onset idiopathic scoliosis. Methods: The wear of friction joints in two lubricating solutions (acidic sodium lactate and distilled water) at stabilized temperature T = 38 C was studied. The wear of the polymeric cords was investigated through analyses of the chemical composition of the surface of the cords and microscopic examinations of the changes occurring on this surface. In addition, microscopic examinations and EDS analyses of the wear products filtered out from the lubricating medium were carried out. Results: Metallic particles were found to be present in both lubricating solutions at each stage of the friction process. The largest amount of metallic particles was recorded after 5000 motion cycles. Conclusions: The presence of metallic wear products is an evidence of the wear of the harder metal rod due to its friction against the PE-UHMW cord. This means that the use of guided-growth implants poses a risk of inflammations in the peri-implant tissues.

3

The Influence of Kinematic Conditions of Slide/Roll Friction on the Wear of PE-UHMW

Kowalewski P., Woźniak F.

Tribologia

|

2016

|

nr 1

35--43

PL

W pracy opisano badania pary trącej stal 316L–polietylen PE-UHMW podczas ruchu toczno-ślizgowego. Analizie poddano wartości zużycia liniowego płytek polimerowych przy różnych wartościach stosunku prędkości liniowej do obrotowej elementów węzła tarcia. Jako podstawowe parametry kinematyczne w analizowanym węźle przyjęto: prędkość kątową stalowego walca – ω oraz prędkość przesuwu płytki polimerowej vp. W przeprowadzonym eksperymencie dla wszystkich analizowanych przypadków prędkość poślizgu geometrycznego s była stała i wynosiła 25 mm/s. Przyjęcie stałej prędkości poślizgu s przy różnych wartościach prędkości przesuwania się punktu styku vp pozwoliło na wyznaczenie wpływu tego parametru na zużycie liniowe komponentu polimerowego. Wyniki wykazały wpływ prędkości przemieszczania punktu styku vp na wartości zużycia liniowego polietylenu. Eksperyment wykazał zwiększenie wartości zużycia liniowego polimeru w przypadkach skrajnych ruchu toczno-ślizgowego (vp = 0 oraz ω = 0).

EN

The paper describes a study of steel 316L – polyethylene PE-UHMW friction couple during the slip-roll motion. The analysis is focused on the linear wear of polymer plates at various rolling-to-slip ratio values. Kinematic parameters of the friction nodes were angular velocity of the steel cylinder – ω, and the linear speed of the polymer plate – vp. In the experiment, the geometrical slip speeds were constant (s = 25 mm/s for each case). The constant geometrical slip speeds for different values of the plate speed (traverse of the contact point) vp allowed the determination of the influence of that parameter on the linear wear of the polymer component. The research showed the impact of plate speed (the contact point's traverse) vp on the values of the linear wear of the polyethylene, and the polymer's linear wear increase at the extreme ratios of the slip-roll motion (vp = 0, ω = 0).

4

Badania współczynnika tarcia statycznego polietylenu PE-UHMW poddanego promieniowaniu jonizującemu

Kowalewski P., Jasiński R.

Tribologia

|

2015

|

nr 5

67--78

PL

W pracy przedstawiono badania współczynnika tarcia statycznego polietylenu PE-UHMW poddanego różnym dawkom promieniowania jonizującego oraz starzeniu, imitującemu biologiczne oddziaływanie organizmu na materiał. Badania tribologiczne prowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym podczas rozruchu, kojarząc badany materiał z typowymi metalami stosowanymi w chirurgii implantacyjnej: stalą austenityczną ANSI 316L oraz stopem tytanu Ti6Al4V. Analizowano zmiany współczynnika tarcia statycznego μ0 związanego z naciskiem p (w zakresie 0,5÷2,5 MPa) w zależności od dawki napromieniowania polietylenu PE-UHMW (w zakresie 25-250 kGy), dla obu rodzajów metalowych przeciwpróbek. Ustalono, że wraz ze wzrostem nacisku jednostkowego (w badanym zakresie) wartości współczynnika tarcia statycznego, co typowe, maleją. Stwierdzono, że optymalna dawka promieniowania, ze względu na wartość siły tarcia, mieści się pomiędzy 100 a 250 kGy, dla wszystkich badanych nacisków oraz skojarzeń materiałowych. Mechanizm zmniejszenia wartości oporów tarcia w tym przypadku nie został rozpoznany i wymaga prowadzenia dalszych badań, podobnie jak wyznaczenie oporów tarcia kinetycznego.

EN

The paper describes an investigation of a static friction coefficient of PE-UHMW polyethylene subjected to ionizing radiations and aging, which imitated a biological influence of the human body on the tested material. Tribological tests were conducted in a reciprocating motion at the beginning of movement against ANSI 316L austenitic stainless steel and Ti6Al4V titanium alloy, both common materials applied in implantation surgery. Changes in the static friction coefficient were analysed in association with a contact pressure (in the range 0.5–2.5 MPa) depending on the ionizing radiation dose of PE-UHMW (in the range 25–250 kGy), for both kinds of metal counter samples. The studies confirmed that the static friction coefficient decreases with an increase in contact pressure (in the tested range). It has been found that the optimal ionizing radiation dose, due to the friction value, falls between 100 and 250 kGy, for all tested contact pressures and material couples. The mechanism of the reduction in frictional resistance values has not been identified in this case and requires further research, and the kinetic friction resistance needs to be determined.

5

Wpływ nacisku jednostkowego na współczynnik tarcia statycznego wybranych par ślizgowych metal–polimer

Dobrowolska A., Kowalewski P., Ptak A.

Tribologia

|

2014

|

nr 4

21--32

PL

Tematem przeprowadzonych badań było tarcie spoczynkowego występujące w typowych skojarzeniach ślizgowych metal–polimer. W pracy opisano procedurę badawczą oraz wyniki badań statycznego współczynnika tarcia μ0. Polimery poddane badaniom to przede wszystkim polimery ślizgowe stosowane w budowie maszyn na łożyska, prowadnice i uszczelnienia. Wyselekcjonowane materiały opisane w pracy to: polieteroeteroketon (PEEK), polieteroeteroketon z włóknami węglowymi (PEEK BG), poliamid (PA 6), polietylen o ultrawysokim ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW), polioksymetylen (POM), polioksymetylen z 40% dodatkiem włókna szklanego (POM + 40GF), polioksymetylen z 10% dodatkiem proszku politertafluoroetylenu (POM + 10% PTFE), politetrafluoroetylen (PTFE), politetrafluoroetylen z 40% dodatkiem proszku brązu (PTFE +40% Brąz), politereftalanetylenu (PET) i polisulfon (PSU). W ramach badań współpracowały one ze stalami: C45, hardox 500 oraz AISI 316L. Badania prowadzono w ruchu liniowym, przemiennym dla węzła tarcia typu trzpień–płytka. Eksperyment uwzględniał stałą wartość chropowatości powierzchni elementu stalowego oraz czas spoczynku pomiędzy cyklami ruchowymi. Dla badanych par ślizgowych zostały wyznaczone charakterystyki zależności współczynnika tarcia statycznego μ0 od nacisku jednostkowego p w zakresie 0,1÷3,0 MPa. Uzyskane wyniki wyraźnie wykazują duży wpływ nacisku jednostkowego na wartość współczynnika tarcia statycznego.

EN

The main goal of the experiments was to determine the value of a static friction coefficient for particular friction pairs. Each friction couple consists of a plastic sample and a steel countersample. Pairs of materials that were chosen for the tests are ones most frequently used for friction nodes in machine design and many another branches of industry. Understanding and ability to influence the value of COF allow the reduction of energy losses and the design of more robust products. This article contains the results of studies and the description of a static friction coefficient μ0 testing procedure. The selected plastics were PEEK, PEEK BG, PA 6, PE-UHMW, POM, POM + 40GF, POM + 10% PTFE, PTFE, PTFE +40% Bronze, PET and PSU (as a group of materials commonly used for bearings, guides and gaskets etc.); and during the investigations, they rubbed together with steels C45, Hardox 500, and AISI 316L. Each test consists in an induction of reciprocating movement between the friction pair pin-plate-type. The experiment assumed that the value of a steel element surface roughness and the rest time between the cycles are constant. Characteristics describing the dependence between the static friction coefficient and the unit pressure (of range 0.1 – 3.0 MPa) were prepared for all selected rubbing pairs. The results clearly indicate a meaningful influence of unit pressure on the value of static COF.

6

Opory tarcia w ruchu toczno-ślizgowym wybranych polimerów w kontakcie ze stalą

Kowalewski P.

Tribologia

|

2014

|

nr 4

63--72

PL

W pracy opisano badania par ślizgowych typu polimer–stal podczas ruchu toczno- ślizgowego. Analizie poddano wartości siły tarcia, które występują przy różnych wartościach stosunku prędkości liniowej do obrotowej elementów węzła tarcia. Jako podstawowe parametry kinematyczne w analizowanym węźle przyjęto: prędkość kątową stalowego walca – ω oraz prędkość przesuwu płytki polimerowej – vp. W przeprowadzonym eksperymencie dla wszystkich analizowanych przypadków prędkość poślizgu geometrycznego s była stała i wynosiła s = 25 mm/s. Przyjęcie stałej prędkości poślizgu s przy różnych wartościach prędkości przesuwania się punktu styku vp pozwoliło na wyznaczenie wpływy tego parametru na opory tarcia. Badaniom poddano materiały o różnych wartościach modułu sprężystości podłużnej (modułów Younga) POM, POM+ 40% GF oraz PE-UHMW w kontakcie ze stalą C45. Wyniki wykazały wpływ prędkości przemieszczania punktu styku vp na wartości oporów tarcia. Wyznaczone zależności miały różny charakter zależny od własności mechanicznych polimeru.

EN

The paper describes the study of polymer-steel sliding pairs during slip-roll motion. The analysis focused on the frictional forces at various rolling to slip ratios. The kinematic parameters of the friction node were the angular velocity of the steel cylinder – ω, and the linear speed of the polymer plate – vp. In the experiment, the geometrical slip speed was constant at s = 25 mm/s for each case. Constant geometrical slip speeds for different values of the plate speed (traverse of contact point) vp allowed the determination of the influence of this parameter on the friction force. Materials that were tested had different values of the elastic modulus (Young's modules) POM, POM + 40% GF and PE-UHMW. They worked against steel C45. The results of the experiment showed the plate speed impact (the contact point's traverse) vp on the friction force values. It was demonstrated that friction force depends on the mechanical properties of the polymer and kinematic conditions.

7

Wpływ zużycia zmęczeniowego PE-UHMW stosowanego na panewki endoprotez na jego własności tribologiczne

Jasiński R., Kowalewski P., Litwin A., Paszkowski M.

Tribologia

|

2013

|

nr 2

95--102

PL

W pracy opisano badania polietylenu PE-UHMW stosowanego m.in. na panewki endoprotez stawu biodrowego. Próbki materiału poddano tarciu ślizgowemu w ruchu przemiennym w kontakcie ze stalą kwasoodporną ANSI 316L Badania polegały na pomiarze współczynnika tarcia statycznego badanej pary trącej przy różnych naciskach jednostkowych. Badaniom poddano próbki materiału eksploatowane odpowiednio przez 0, 1000, 20 000 i 100 000 cykli ruchowych. Dodatkowo przeprowadzono obserwacje mikroskopowe oraz pomiary mikrotwardości badanych próbek PE-UHMW.

EN

The paper describes a fatigue wear examination of medical PE-UHMW. Samples of polyethylene were exposed to sliding friction in reciprocating movement against ANSI 316L stainless steel. The subjects of investigation concentrate on measuring the static friction coefficient at various values of unit pressures. Samples of material were tested at 0, 1000, 20 000 and 100 000 cycles of movement. In addition, the paper contains microscopic photography of friction surfaces and the results of microhardness measurements of investigated samples PE-UHMW.

8

Badania polimerowych obrotowych łożysk ślizgowych w środowisku wodnym

Okularczyk W.

Tribologia

|

2012

|

nr 5

107--114

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań łożysk ślizgowych obrotowych w środowisku wodnym. Cylindryczne łożyska polimerowe, będące próbkami, wykonano z PE-UHMW i kompozytu PTFE+CrO. Elementem obrotowym, czyli przeciwpróbką , była tuleja o średnicy zewnętrznej 35 mm, wykonana ze stali w gatunku 316. Chropowatość powierzchni przeciwpróbki wynosiła Ra = 0,35–0,4 µm, a szerokość styku z próbką 10 mm. Łożyska obciążano siłą poprzeczną wynoszącą 230 N; badania prowadzono przy prędkości liniowej 0,16 m/s. Załączono zdjęcia powierzchni roboczych przed i po badaniu. Opisano rodzaje zużycia. Do pomiaru wielkości zużycia zastosowano metodę wagową. Stwierdzono kilkunastokrotnie większą odporność na zużycie ścierne PE-UHMW w porównaniu z PTFE+CrO.

EN

This article presents investigations of the wear of polymer slide bearings. PE-UHMW and composite PTFE were used to manufacture these bushings. A test rig for the rotary movement of cylindrical bearings was constructed. The internal surface of a cylinder made of polymer was the test sample, and an external surface of a convex cylinder made of acid resistance steel 316 with a roughness surface Ra = 0.35 – 0.4 µm was the anti-sample. The diameter of an anti-sample was 35mm. The width of the joint was 10mm. The load was 230 N, and the linear velocity was 0.16 m/s. For cooling and lubrication of the friction junction, water in a closed system was used. Images of the working surfaces before and after the tests are presented, analyses of the modes of wear are made, and the values of wear are determined with aid of the weight method. A seven times larger resistance of elements made of PE-UHMW for abrasion was found when compared to composite PTFE.

9

Prognosing the durability of polymer sealings

Okularczyk W., Kwiatkowski D.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 17, nr 1-2

125--128

EN

Purpose: The paper describes the phenomena connected with the sealing for water hydraulic systems. Design/methodology/approach: For the durability tests two types of sealings, made of three polymeric materials recommended for use in water hydraulics systems have been used. In all investigation arrangements the same guide elements have been used. The tests have been performed maintaining water pressure on the sealing at a level of p = 8±1 MPa and the average speed of the piston rod of v ≈ 0.35 m/sec. Water temperature during investigations was regulated within the range of Tmin = 291 K and Tmax = 305 K. The leakage was distributed to the measurement hoses with the internal diameter of 5mm. For the investigations, the working piston rod with ø 45 f7 with the following parameters has been used: Material: chromium-nickel steel AISI 431 (Cr=16.7%, Ni=2.08%) covered with hard chromium plating of ≥ 20 μm, micro-cracks number ≤ 5 000/mm2, Ra = 0.07 μm. Findings: Weibull method, thanks to its multifunctionality, helps to select elements for certain applications (required long failure-free mileages → high characteristic durability – sealings series 30413). Equipment which works sporadically → low characteristic durability but e.g. lower weight and sizes of sealing element – sealing series 30412. Practical implications: Within the confines of the given research concerning an optimal choice of piston rod sealing for water hydraulic systems, large dependence of the sealing durability on the properly chosen guide elements of the piston rod has been found. In extreme cases the durability changed even a few times. Originality/value: The Weibull method has been applied for assessment of durability and reliability of mechanical parts. A computer program has been used to compare two types of piston rod seals used in water hydraulic power systems. Durability limits have been estimated even though discontinued measurement data were used.

10

Synteza i charakterystyka polietylenu o szczególnie dużym ciężarze cząsteczkowym

Czaja K., Białek M.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn. Seria Konferencje / Politechnika Śląska

|

1998

|

nr 1, t. 2

115-118

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań aktywności katalitycznej różnych katalizatorów umożliwiających syntezę polietylenu o szczególnie dużym ciężarze cząsteczkowym PE-UHMW, jak również zestawiono wybrane właściwości polietylenów otrzymanych wobec tych katalizatorów. Stwierdzono, że PE-UHMW można otrzymać wobec układów katalitycznych zawierających atom tlenu, pochodzący od katalizatora lub nośnika, i znajdujący się w bezpośrednim sąsiedztwie metalicznego centrum aktywnego.