Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling lubricating oil wear using fuzzy logic

Skonieczna Daria, Szczyglak Piotr, Lemecha Magdalena

Combustion Engines

|

2024

|

R. 63, nr 2

42--49

EN

The content of this article presents research on used and fresh engine oils. The aim of the experiment is to preliminarily develop a method for assessing the condition of engine oil subjected to service. A four-ball tester was used to compare the lubricating properties of the engine oil as one component of the tribosystem under laboratory conditions. The method used to determine the mashing load consisted of subjecting the kinematic node to a linearly increasing load with a build-up rate of 409 N·s-1 under operating conditions of approximately 20°C and a spindle speed of 500 rpm. The presented article is a continuation of the consideration of the lubricating properties of engine oils subjected to operation. The tests carried out made it possible to observe that fresh oils are characterised by their ability to carry higher loads in relation to oils subjected to service. This is evidenced by the obtained values of scuffing loads, which have a higher value for fresh oils (The average percentage increase in scuffing load for fresh oils was 62.23%). Comparing the friction torque characteristics with each other, it can be seen that the values of maximum friction torque are also higher for the fresh oils group. The modelling process made it possible to characterise changes in the tribological properties of the lubricating oil being used. In the future, the described model will be extended to include further input parameters (viscosity, contaminant content, fractional composition, etc.), which will allow a multi-parametric assessment of lubricating oil wear.

2

The influence of oils on the scuffing of concentrated friction joints with low-friction coated elements

Kalbarczyk M., Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

Vol. 15, no. 4

319--324

EN

The paper presents the results of four-ball scuffing tests for the following oils: polyalphaolefine oil (PAO 8), refined rapeseed oil (RzR), as well as mineral and synthetic oils of GL5 API performance level. Three material combinations of friction joints were investigated, with the upper ball material as a variable. In the research, 100Cr6 bearing steal balls were used. The tests were carried out for uncoated and low-friction coated balls. Two PVD coatings were used: a-C:H:W and MoS2/Ti. The research results were compared with the outcome from the tests of the reference mineral oil (RL 219). The influence of oils on friction joint scuffing characteristics were determined using the scuffing load Pt and limiting pressure of seizure poz, obtained by means of the four-ball method with continuously increasing load. The obtained results indicate that, in case of concentrated friction joints with lowfriction coated elements, the influence of selected oils on scuffing depends on the type of PVD coating used. The research findings also show the significant practical effect of aforementioned PVD coatings deposition on steel elements of friction joints, which is the interception of the anti-scuffing function of the classical extreme pressure (EP) oil additives by the coating. Due to that fact, the usage of such coatings makes it possible to reduce the concentration of EP additives, resulting in more environmental friendly oils.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zacierania modelowego, czterokulowego węzła tarcia, smarowanego olejami bez dodatków smarnościowych: mineralnym olejem wzorcowym (RL 219), syntetycznym (PAO 8), rafinowanym olejem rzepakowym (RzR), oraz dwoma olejami handlowymi z dodatkami klasy GL5 na bazie mineralnej i syntetycznej. Przebadano trzy skojarzenia materiałowe, w których zmienną stanowił materiał kulki górnej. Zastosowano kulki ze stali łożyskowej (100Cr6) bez powłoki oraz z niskotarciowymi powłokami: a C:H:W (WC/C) oraz MoS2/Ti, osadzonymi metodą PVD. Rezultaty badań porównano z wynikami otrzymanymi dla mineralnego oleju wzorcowego (RL 219). Dokonano oceny wpływu oleju na zacieranie węzła tarcia, wykorzystując wskaźniki obciążenia zacierającego Pt oraz granicznego nacisku zatarcia poz, otrzymane przy zastosowaniu metody z narastającym obciążeniem. Stwierdzono, że wpływ rodzaju oleju na zatarcie elementów stalowych pokrytych powłokami PVD jest zależny od rodzaju powłoki. Ważnym efektem praktycznym jest też wskazanie, że powłoki PVD nanoszone na elementy stalowych systemów tribologicznych, przejmują funkcje klasycznych, nieekologicznych na ogół, dodatków smarnościowych (EP), pozwalając na redukcję ich zawartości w środkach smarowych.

3

Wpływ stężenia cząstek magnetycznych na smarność ferrocieczy

Frycz M.

Tribologia

|

2012

|

nr 4

59-65

PL

Przedmiotem zainteresowania autora i prowadzonych przezeń badań przedstawionych w niniejszej pracy są wybrane właściwości ferrocieczy. Autor zakłada, iż stężenie cząstek magnetycznych w ferrocieczy może w istotny sposób wpływać na podstawowe własności samej ferrocieczy (gęstość, lepkość dynamiczną, smarność), jak również na parametry przepływowe oraz eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych smarowanych ferrocieczą. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wpływu stężenia cząstek magnetycznych na wartości smarności ferrocieczy. Badania przeprowadzone zostały na aparacie czterokulowym T-02U, a badaną ferrociecz stanowiła koloidalna mieszanina mineralnego oleju silnikowego o klasie lepkości SAE 15W-40 z cząstkami magnetycznymi Fe3O4 oraz surfaktantem.

EN

The subject of the author's research, whose results are presented in this article, are the chosen properties of ferrofluid. The author assumes that the concentration of magnetic particles in ferrofluid may significantly affect the basic properties of the ferrofluid like: density, dynamic viscosity, or lubricity, as well as flow and operating parameters of journal bearings lubricated with ferrofluids. The purpose of this paper is to present the impact of the concentration of magnetic particles in the ferrofluid on its lubricity. Experimental investigations were performed on the four-ball T-02U tester, and the tested ferrofluid was a mixture of colloidal mineral motor oil SAE 15W-40 with Fe3O4 magnetic particles and the surfactant. This work is part of a wider study on the analysis of changes in operating parameters of journal bearings lubricated with ferrofluids.

4

Przebieg procesu zacierania smarowanych wysokoobciążonych skojarzeń ciernych z elementami pokrytymi powłoką WC/C

Michalczewski R.

Tribologia

|

2011

|

nr 3

81-104

PL

Celem pracy było opisanie mechanizmów niszczenia smarowanego wysokoobciążonego węzła tarcia z elementami pokrytymi niskotarciową powłoką WC/C tworzących strefę tarcia. Badania wykonano dla niskotarciowej powłoki WC/C (a-C:H:W) otrzymanej metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokilowego, stosując metodę badania zacierania w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Badania wykonano dla czterech kombinacji materiałowych: stal/stal (kulka górna stalowa / kulki dolne stalowe), stal/powłoka (kulka górna stalowa / kulki dolne stalowe pokryte powłoką WC/C), powłoka/stal (kulka górna pokryta powłoką WC/C / kulki dolne stalowe), powłoka/powłoka (kulka górna pokryta powłoką WC/C / kulki dolne pokryte powłoką WC/C). Węzeł tarcia smarowano polialfaolefinowym olejem syntetycznym (PAO-8) bez dodatków uszlachetniających. Obserwację warstwy wierzchniej przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroskopu sił atomowych (AFM). Analizy składu warstwy wierzchniej wykonano, stosując mikroanalizator rentgenowski (EDS), spektrometr z wyładowaniem jarzeniowym (GDOES) i rentgenowską spektroskopię fotoelektronową (XPS). W oparciu o wykonane analizy i obserwacje opisano propagację zacierania badanych skojarzeń. Wysoka odporność na zacieranie skojarzenia stalowego, w którym pokryto powłoką element o większym stopniu przekrycia wynika z wyeliminowania powinowactwa materiałowego elementów trących oraz podatności tego skojarzenia na docieranie. Kluczową rolę odgrywa także wprowadzenie w strefę tarcia smaru stałego w postaci grafitu oraz transfer materiału z elementu stalowego na powierzchnie pokrytą powłoką.

EN

The aim of this paper was to describe the mechanisms of the estruction of heavily loaded friction pair elements coated with low–friction WC/C coating. The investigations were performed for low friction coatings WC/C (a-C:H:W) deposited by the reactive sputtering PVD process. Experiments were carried out using the four-ball tester and the method with continuously increasing loads. Tests were conducted for the four material combinations: steel/steel tribosystem (all balls uncoated), steel/coating tribosystem (one upper ball uncoated/three lower balls WC/C coated), coating/steel tribosystem (one upper ball WC/C coated/ three lower balls uncoated), coating/coating tribosystem (all balls WC/C coated). The friction pair was lubricated with pure polyalphaolefin synthetic base oil (denoted as PAO-8). Observation of the surface layer was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Analysis of the composition of the surface layers was performed using X-ray microanalyser (EDS), glow discharge optical emission spectrometry (GDOES), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Based on the results of performed analysis and observations, the propagation of scuffing was described. The high scuffing resistance of steel tribosystem was obtained when only one element, with higher overlapping ratio, was coated and resulted from reducing the adhesion between rubbing surfaces due to low chemical affinity (similarities) between the steel and the coating material. The presence of solid lubricant graphite in the friction zone and thereaction layer on the steel surface played an important role in creating antiscuffing properties.

5

Kompleksowe porównanie modelowych kompozycji olejowych na bazie oleju mineralnego, syntetycznego, białego i naturalnego

Tuszyński W., Rogoś E., Osuch-Słomka E., Urbański A., Mańkowska A.

Tribologia

|

2010

|

nr 6

137-152

PL

Celem prac było sprawdzenie możliwości zastosowania oleju naturalnego i białego jako bazy olejów przekładniowych. Testom poddano cztery modelowe oleje przekładniowe - z bazą mineralną, syntetyczną węglowodorową (PAO), białą i naturalną (olej rzepakowy). Zastosowane oleje bazowe miały zbliżoną lepkość kinematyczną. Do olejów bazowych dodano pakiety dodatków charakterystyczne dla olejów przekładniowych, tj. dodatki smarnościowe typu EP (przeciwzatarciowe), dodatek przeciwpienny oraz inhibitor utleniania. Wykonano testy tribologiczne z użyciem aparatów czterokulowych (pracujących w styku ślizgowym i tocznym) oraz stanowiska przekładniowego. Oznaczono także właściwości fizykochemiczne olejów po procesach starzenia. Stwierdzono, że w porównaniu z olejami "klasycznymi" (mineralny, PAO) olej z bazą białą pozwala polepszyć odporność kół zębatych na mikropitting, wykazuje wyższą odporność na starzenie w czasie długotrwałego magazynowania, daje podobny współczynnik tarcia, zbliżoną odporność kół zębatych na zacieranie w warunkach ekstremalnych nacisków, zbliżoną odporność kół zębatych na pitting, podobny poziom drgań przekładni oraz wykazuje zbliżoną stabilność termooksydacyjną w testach przekładniowych. Ma jednak wadę – znacznie przyspiesza pojawianie się pittingu elementów łożysk tocznych. W porównaniu z olejami "klasycznymi" olej z bazą naturalną (rzepakową) pozwala obniżyć poziom drgań przekładni, daje podobny współczynnik tarcia, zbliżoną odporność kół zębatych na pitting, zbliżoną odporność na starzenie w czasie długotrwałego magazynowania. Wykazuje jednak liczne wady – spadek odporności kół zębatych na zacieranie w warunkach ekstremalnych nacisków, znacznie niższą odporność kół zębatych na mikropitting, znaczne przyspieszenie pojawiania się pittingu elementów łożysk tocznych oraz gorszą stabilność termooksydacyjną w testach przekładniowych. Stwierdzone wady olejów z bazą białą i naturalną, w przypadku braku możliwości ich usunięcia, można skompensować poprzez stosowanie ich do smarowania węzłów tarcia (np. przekładni zębatych) pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń. Dodatkowo dla oleju naturalnego zalecane jest skrócenie okresu eksploatacji.

EN

The aim of the work was to assess the possibilities of using natural and white oils as potential bases of gear oils. Four model gear oils were tested – with mineral, synthetic hydrocarbon (PAO), white, and natural (rapeseed) base oil, all of similar viscosity. The oils contained additives typical of gear oils, e.g. EP additives, antifoam additives, and antioxidants. Tribological four-ball tests (with sliding and rolling contact) and gear tests were performed. In addition, physico-chemical analyses of the aged oils were carried out. The results show that, in comparison with "classical" oils, the white oil gives a better resistance of gears to micropitting, more stable physico-chemical characteristics during the long storage, similar antifriction properties, similar resistance of gears to scuffing under extreme conditions, close resistance of gears to pitting, a similar level of gear vibrations, and close thermo-oxidative stability in gear experiments. The white oil also shows a drawback, which is a significant acceleration of the pitting of bearing balls. In comparison with "classical" oils, the natural (rapeseed) oil reduces the level of gear vibrations, gives similar antifriction properties, a similar resistance of gears to pitting, and close stability of physico-chemical characteristics during the long storage. However, the natural oil shows numerous drawbacks, e.g. a lower resistance of gears to scuffing under extreme conditions, a much lower resistance of gears to micropitting, a significant acceleration of pitting of bearing balls, and worse thermo-oxidative stability in gear experiments. When removal of the drawbacks of the white and natural oils appears impossible, they can be partly compensated by using them for the lubrication of machine elements (e.g. gears) working under moderate conditions. Additionally, in case of natural oils, it is recommended that the time of their exploitation should be shortened.

6

Wpływ konfiguracji materiałowej na odporność na zacieranie smarowanych skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką niskotarciową

Michalczewski R.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

93-106

PL

Obecnie panujące proekologiczne trendy wymuszają eliminację lub znaczne ograniczenie zawartości toksycznych dodatków smarnościowych w olejach przekładniowych, przy jednoczesnym zachowaniu parametrów pracy przekładni zębatej. Konieczne są zatem zmiany technologiczne wykonania przekładni. Jednym z rozwiązań może być naniesienie na powierzchnię roboczą kół zębatych cienkiej, twardej powłoki przeciwzużyciowej. Celem pracy było zbadanie wpływu konfiguracji materiałowej smarowanego wysokoobciążonego węzła tarcia z elementami pokrytymi cienkimi powłokami przeciwzużyciowymi na odporność na zacieranie. Badaniom poddano konfiguracje materiałów tworzących strefę tarcia: powłoka/powłoka, powłoka/stal, stal/powłoka i dla odniesienia stal/stal. Badania wykonano dla niskotarciowej powłoki WC/C (a-C:H:W) otrzymanej metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokulowego, stosując metodę badania zacierania w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Węzeł tarcia smarowano polialfaolefinowym olejem syntetycznym (PAO-8) bez dodatków uszlachetniających. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że najwyższą odporność na zacieranie uzyskuje się, kojarząc element z powłoką z elementem bez powłoki, znacznie lepszą niż pokrywając oba współpracujące elementy. Odporność na zacieranie zależy od konfiguracji materiałowej. Dla konfiguracji powłoka/stal (element o większej powierzchni tarcia pokryty powłoką skojarzony z elementem o mniejszej powierzchni tarcia bez powłoki) uzyskano kilkukrotnie większą odporność na zacieranie niż dla skojarzenia stal/powłoka. Warunkiem koniecznym przeciwdziałania zacieraniu wysokoobciążonych smarowanych skojarzeń ciernych jest eliminacja powinowactwa materiałowego współpracujących elementów. Przy czym z przeprowadzonych badań wynika, że skuteczniejszym zabiegiem jest pokrycie powłoką niskotarciową elementu o większej powierzchni tarcia, czyli mniej narażonego na zużycie. Uzyskano znacznie korzystniejszy efekt niż w przypadku pokrycia elementu o mniejszej powierzchni tarcia, bardziej narażonego na zużycie, czy pokrywając wszystkie współpracujące elementy.

EN

The aim of the work was to investigate the effect of material combinations on scuffing resistance in heavy-loaded tribosystem with low-friction coated parts. The low-friction a-C:H:W coating was deposited using the PVD process by reactive sputtering on steel (100Cr6) balls. The tests were performed employing a four-ball tribosystem. As a lubricant, a polyalpha-olefin base oil was used (without lubricating additives). Various material combinations were tested: steel/steel, steel/coating, coating/coating and coating/steel. The results indicate that the scuffing resistance depends on upper ball/lower balls material combinations. For coating/steel tribosystem (upper ball coated rubbing with steel uncoated lower balls) the scuffing resistance was significantly higher than for steel/coating tribosystem (uncoated upper ball rubbing with coated lower balls). The models of scuffing propagation for various material combinations, steel/steel, steel/coating, coating/coating, and coating/steel were proposed. The obtained results indicate that the most effective method for protecting tribosystem against scuffing is to coat the part less subjected to wear, then more subjected to wear or to coat all parts.

7

Kompleksowe porównanie dwóch olejów przekładniowych przemysłowych z bazą naturalną i mineralną

Tuszyński W., Rogoś E., Urbański A.

Tribologia

|

2009

|

nr 5

179-192

PL

W ITeE – PIB w Radomiu opracowano olej ekologiczny o nazwie Arol P220 do przekładni przemysłowych. Jego bazę stanowi mieszanina oleju rzepakowego i rycynowego. Jest zamiennikiem oleju handlowego z bazą mineralną w klasie lepkości ISO VG 220. Opracowany olej spełnia najważniejsze wymagania normy PN-C-96056:1990 odnośnie do charakterystyki fizykochemicznej oraz właściwości tribologicznych. Jednak coraz większe znaczenie przywiązywane jest do innych właściwości, nieujętych we wspomnianej normie. Są to: opory tarcia, odporność kół zębatych na zacieranie w zaostrzonych warunkach, odporność kół zębatych na pitting i mikropitting, odporność łożysk tocznych przekładni na pitting, generowane drgania przekładni oraz stabilność termooksydacyjna oleju wykazywana w długotrwałych testach przekładniowych i stabilność fizykochemiczna oleju w czasie długotrwałego magazynowania. Dlatego przeprowadzono szereg dodatkowych testów porównawczych obu olejów (ekologicznego i handlowego mineralnego) – czterokulowych (styk ślizgowy i toczny), przekładniowych i fizykochemicznych, nie ujętych w normie PN-C-96056:1990. Wykazano, że olej ekologiczny pozwala obniżyć współczynnik tarcia oraz zwiększyć odporność kół zębatych na mikropitting w porównaniu z olejem mineralnym. W warunkach smarowania zanurzeniowego (testy pittingu) olej ekologiczny pozwala na redukcję poziomu drgań w porównaniu z olejem mineralnym, jednak w czasie badań mikropittingu (smarowanie natryskowe) sytuacja jest odwrotna. Znaczącą wadą oleju ekologicznego jest niekorzystna zmiana (spadek) wskaźnika lepkości w czasie długotrwałego magazynowania, gorsza stabilność termooksydacyjna po testach przekładniowych (duży wzrost lepkości) oraz spadek odporności smarowanej powierzchni na zacieranie w warunkach bardzo wysokich nacisków. Najistotniejszą wadą oleju ekologicznego jest jednak znaczne skrócenie czasu do momentu pojawienia się pittingu elementów tocznych łożysk. Wady te, w przypadku braku możliwości ich usunięcia, można częściowo skompensować skróceniem okresu magazynowania i eksploatacji oleju ekologicznego oraz stosowaniem go do smarowania przekładni pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń.

EN

At ITeE – PIB in Radom, an ecological industrial gear oil, denoted as Arol P220, has been formulated. The oil is based on the mixture of rapeseed and castor oils, and is a substitute for a VG 220 commercial gear oil with a mineral base. Arol P220 fulfils the most important requirements of the domestic standard PN-C-96056:1990 concerning the physico-chemical characteristic and tribological performance. However, greater and greater attention is being put on other properties not included in the mentioned standard. They are friction, resistance of gears to scuffing under severe conditions, resistance of gears to pitting and micropitting, fatigue life of rolling elements of bearings, gear vibrations, thermo-oxidative stability of the oil after long-lasting gear experiments, and physico-chemical oil stability during a long-lasting storage. This is why a number of additional tests were performed – four-ball tests (pure sliding and rolling contacts), gear tests and physico-chemical analyses. The ecological oil and its commercial, mineral equivalent were compared. Standardised and the author's test methods were carried out, not included in the PN-C-96056:1990 standard. The results show that Arol P220 reduces friction and improves the resistance of gears to micropitting compared with the mineral oil. Under conditions of dip lubrication (the gear pitting tests), the ecological oil reduces the level of vibrations in comparison with the mineral oil, but during the gear micropitting tests (spray lubrication) a reverse trend is observed. However, there are significant drawbacks to the ecological oil. They are the unfavourable change (drop) in the viscosity index during long-lasting storage, worse thermo-oxidative stability (much viscosity rise) after the gear experiments, and a drop in the resistance of gears to scuffing under very large loads. The worst drawback is a significant acceleration of pitting of bearing balls. When removal of these drawbacks appears impossible, they can be partly compensated by a shorter time of storage and exploitation of the ecological oil and using it for lubrication of gears working under moderate conditions.

8

Metoda doboru cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych dla zwiększenia trwałości wysokoobciążonych kół zębatych. Cz. I. Badania wstępne na próbkach modelowych

Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.

Tribologia

|

2007

|

nr 5

81-95

PL

W artykule zaprezentowano nową metodę doboru cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych dla zwiększenia trwałości wysokoobciążonych kół zębatych. Metoda ujęta została w postaci szeregu kryteriów, będących "drogowskazem" doboru z szerokiej gamy dostępnych na rynku tych powłok, które mają potencjał zwiększenia trwałości kół zębatych. Kryteria te dotyczą: - technicznych aspektów osadzania powłok (możliwość powtarzalnego osadzania na kołach zębatych potwierdzona renomą producenta, jak najniższa temperatura osadzania), - aspektów ekonomicznych (niski koszt osadzania), - fizykomechanicznych właściwości powłok (wysoka adhezja do podłoża, wysoka twardość, brak defektów powierzchniowych, jak najniższa chropowatość, jak najniższy współczynnik tarcia), - właściwości tribologicznych ocenianych w skojarzeniu modelowym oraz w warunkach pracy testowej przekładni zębatej. W wyniku szeregu analiz wybrano grupę powłok spełniających trzy pierwsze grupy kryteriów. Następnie poddano je badaniom tribologicznym z zastosowaniem modelowych, smarowanych węzłów tarcia. Wyznaczono odporność na zacieranie skojarzenia czterokulowego, w którym badane powłoki osadzone były na wszystkich elementach testowych (kulkach łożyskowych). Wyznaczono także powierzchniową trwałość zmęczeniową skojarzenia stożek-kule, w którym badane powłoki osadzone były na stożkach. Jako środka smarowego użyto oleju mineralnego z 5% (wag.) zawartością dodatków smarnościowych typu EP (przeciwzatarciowych). W wyniku badań wyselekcjonowano dwie powłoki nowej generacji. Są to: powłoka a-C:H:W - wielowarstwowa, nanostrukturalna powłoka DLC domieszkowana wolframem o handlowej nazwie WC/C oraz powłoka MoS2/Ti - niskocierna powłoka kompozytowa o handlowej nazwie MoST. W celu stwierdzenia przydatności wytypowanych powłok do zwiększania trwałości wysokoobciążonych kół zębatych wymagane są jeszcze badania weryfikacyjne z użyciem testowej przekładni zębatej. Ich wyniki są przedmiotem cz. II artykułu.

EN

The paper describes a method for selection of wear resistant, hard, thin coatings to increase life of highly loaded gears. The method includes a number of criteria which make it possible to select from many existing coatings those which can improve the gear life. These criteria concern: - technical aspects of coating deposition (possibility of repeatable deposition on gears confirmed by coater's renown, low deposition temperature), - economic aspects (low cost of deposition), - physico-mechanical properties of coatings (good adhesion to the substrate, high hardness, lack of surface defects, low roughness, low friction coefficient), - tribological properties determined in a model tribosystem and component tests using a test gear. Through a series of analyses a limited number of coatings meeting the first three above groups of requirements was selected. Then, tribological tests in model, lubricated tribosystems were performed. Scuffing resistance of a four-ball tribosystem was assessed; the tested coatings had been deposited on all test balls. Surface fatigue life was determined using a cone-balls tribosystem; the coatings had been deposited on the cones. A mineral base oil blended with extreme-pressure (EP) additives at 5% wt. concentration was used for lubrication. The research made it possible to finally select two new-generation coatings. They are: a-C:H:W coating - multilayer, nanostructural DLC coating doped with tungsten, having the trademark WC/C, and MoS2/Ti coating - low friction, composite coating having the trademark MoST. To verify the applicability of the selected coatings to increase life of highly loaded gears, tribological component tests need to be performed yet using a test gear. The results of these tests are presented in the part II of the paper.

9

Nowa metoda wyznaczania właściwości przeciwzatarciowych materiałów konstrukcyjnych i środków smarowych.

Michalczewski R., Szczerek M., Tuszyński W., Wulczyński J.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2006

|

Vol. 41, nr 3

53-66

PL

W artykule zaprezentowano nową metodę pozwalającą na ocenę materiałów konstrukcyjnych i/lub środków smarowych z punktu widzenia właściwości przeciwzatarciowych wyznaczanych w smarowanym, wysokoobciążonym węźle tarcia. Nowa metoda polega na badaniu z użyciem skojarzenia stożek-kule pracującego w styku ślizgowym w warunkach liniowo rosnącego obciążenia. Właściwości przeciwzatarciowe charakteryzowane są tzw. obciążeniem zacierającym, pod którym następuje przerwanie warstwy smarowej i nagły wzrost momentu tarcia. Badania wykonywane są za pomocą aparatu czterokulowego po zamianie węzła tarcia z czerokulowego na stożek-kule. Na podstawie badań olejów smarowych o różnych właściwościach oraz materiałów konstrukcyjnych stwierdzono, że nowa metoda wykazuje dobrą zdolność rozdzielczą, akceptowalny rozrzut wyników, a dodatkowo czas badań jest relatywnie krótki. Jej istotną zaletą jest umożliwienie testowania oprócz środków smarowych, także materiałów konstrukcyjnych oraz efektów obróbki powierzchniowej. Osiągnięto to dzięki zastosowaniu stożka, który można wykonać z dowolnego materiału i poddać dowolnej obróbce powierzchni.

EN

The authors present a new test method for selection of engineering materials and/or lubricants showing the best extreme-pressure (EP) properties in a lubricated, high-loaded tribosystem. The research according to the new method is performed in a cone-balls sliding tribosystem. During the runs the load is increased continuously. The EP properties are measured using the so-called scuffing load, i.e. the load at which the lubricating film collapses and a sudden drop in the friction torque appears. The method is carried out using a four-ball tester after replacing the four-ball tribosystem with cone-balls one. On the base of the testing of various lubricating oils and engineering materials the authors have concluded that the new test method has a good resolution, satisfactory precision and is also fast. But what is the most important, apart from lubricants, the new method makes it possible to test also engineering materials and effects of vaious surface treatments. It has been achieved through using a test cone, which can be made of any material and undergo any surface treatment.

10

Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Cz. III. Wpływ na zużycie modelowego węzła tarcia

Tuszyński W.

Tribologia

|

2006

|

nr 6

39-56

PL

Zbadano właściwości przeciwzużyciowe oraz wyznaczono współczynnik tarcia dla dwóch samochodowych olejów przekładniowych klasy jakościowej API GL-3 i GL-5, które poddano procesom laboratoryjnego starzenia przez zanieczyszczanie pyłem (w ilości 100, 500 i 1000 ppm), wodą (1, 5 i 10% obj.) i utlenianie (przez 25, 50 i 100 h). Badania wykonano za pomocą aparatu czterokulowego pracującego w styku ślizgowym w umiarkowanych warunkach tarcia. Stwierdzono, że zanieczyszczenie badanych olejów pyłem w warunkach smarowania cienkim filmem olejowym pogarsza ich właściwości przeciwzużyciowe. Obecność wody w stężeniu 1% lub wyższym powoduje gwałtowne pogorszenie właściwości przeciwzużyciowych, szczególnie oleju GL-5. Odmienna sytuacja występuje dla olejów utlenianych – obserwuje się poprawę właściwości przeciwzużyciowych po pierwszym, najkrótszym (25 h) okresie utleniania; po dłuższym czasie termooksydacji następuje pogorszenie tych właściwości, szczególnie widoczne dla oleju GL-3. Zatem czynnikiem najbardziej negatywnie wpływającym na właściwości przeciwzużyciowe oleju przekładniowego jest zanieczyszczenie wodą. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy "stopniem" starzenia olejów a wartościami współczynnika tarcia. Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy warstwy wierzchniej śladu zużycia za pomocą SEM i EDS.

EN

In the devices like automotive transmissions a significant degradation of the lubricating oil due to exploitation takes place. It affects the life of components in the transmissions, like gears, rolling bearings, etc. This paper concerns the influence of the gear oil degradation on sliding wear. The tribological tests were performed in a four-ball tester denoted as T-02, designed and manufactured at ITeE-PIB. The antiwear properties of the tested oils were determined in sliding motion at moderate load and sliding speed. Two automotive gear oils of API GL-3 and GL-5 performance level were tested. Prior to the tribological testing, the oils had been contaminated with a special test dust (100, 500, 1000 ppm), distilled water (1, 5, 10% vol.) and oxidised (25, 50, 100 hrs). The way of oil contamination was typical of what takes place in automotive transmissions during exploitation. The contamination of the gear oils by the dust has a deleterious effect under conditions of thin-film lubrication; a drop in the antiwear properties of the oils is rather small. This drop results from the abrasive action of the dust particles. The contamination of the gear oils by water at 1% or higher concentration causes a drastic drop in the antiwear properties of the oils, particularly GL-5 one. The oil oxidation exerts a rather positive effect, particularly for the shortest oxidation time (25 hrs), but for the longest its periods the antiwear properties of the oxidised oil deteriorate (mainly GL-3 oil). From the point of view of the resistance to sliding wear the most dangerous contaminant in automotive gear oils is water. By using SEM and EDS for analysis of the worn surface, the author identified mechanisms of interaction between deteriorated oils and the surface, and related them to the tribological results. So, for oils contaminated with water and oxidised for the longest time periods increase in wear may be related to a decrease in the tendency to forming antiwear layers containing elements like phosphorus, zinc and oxygen (e.g. zinc polyphosphates in case of GL-3 oil containing ZDDP); such layers are known to prevent from creation of adhesive bonds. There is no correlation between the “level” of oil degradation and friction coefficient. It has been concluded that the degradation of the automotive gear oils does not exert a clear-cut negative influence on their antiwear properties, and may even have a positive effect like in case of oil oxidation for a short time.

11

Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Część II. Wpływ na powierzchniową trwałość zmęczeniową modelowego węzła tarcia

Piekoszewski W., Tuszyński W.

Tribologia

|

2005

|

nr 4

221-244

PL

Zbadano powierzchniową trwałość zmęczeniową modelowego styku tocznego elementów stalowych, smarowanego starzonymi, samochodowymi olejami przekładniowymi klasy jakościowej API GL-3 i GL-5. Starzenie polegało na laboratoryjnym zanieczyszczaniu olejów pyłem, wodą i na utlenianiu. Badania wykonano za pomocą aparatu czterokulowego. Stwierdzono, że starzenie tych olejów zasadniczo przyczynia się do obniżenia powierzchniowej trwałości zmęczeniowej. Wyjątek odnotowano jedynie w przypadku utlenianego oleju klasy GL-5, dla którego trwałość zmęczeniowa albo nie zmienia się, albo następuje nawet jej wyraźny wzrost dla najdłuższych czasów utleniania. W celu interpretacji wyników badań tribologicznych obliczono minimalną grubość filmu EHD, powstającego w styku tocznym, a także wykonano analizy warstwy wierzchniej śladu zużycia za pomocą SEM, EDS i AFM.

EN

In the devices like automotive transmissions a significant degradation of the lubricating oil due to exploitation takes place. It affects the life of components in the transmissions, like gears, rolling bearings, etc. This paper concerns the influence of the gear oil degradation on one of the dominating forms of wear of toothed gears and rolling bearings - rolling contact fatigue (pitting). The tribological tests were performed in a four-ball tester denoted as T-03, designed and manufactured at ITeE - PIB. The 10% surface fatigue lives for the tested oils (L10) were determined in rolling motion according to IP 300/82 standard. Two automotive gear oils of API GL-3 and GL-5 performance level were tested. Prior to the tribological testing, the oils had been contaminated with a special test dust (100, 500, 1000 ppm), distilled water (1, 5, 10% vol.) and oxidised (25, 50, 100 hrs). The main constituents of the dust were inorganic particles: SiO2 (72,4% wt.) and Al2O3 (14,2%), and the maximum particle size did not exceed 0,08 žm. The way of oil contamination was typical of what takes place in automotive transmissions during exploitation. It has been observed that the degradation of the automotive gear oils generally exerts a negative influence on the rolling contact fatigue life. The only exception is for the oxidised GL-5 oil - the fatigue life either does not change or even significantly improves for the longest periods of oil oxidation. A drop in the fatigue life for oils contaminated with the dust results from producing numerous surface defects due to action of dust particles - the defects act like stress raisers accelerating surface fatigue cracks. An increasing frequency of stress cycles due to passing of dust particles through the contact zone also adds to a decrease in the fatigue life. For the oxidised oils deterioration of the resistance to pitting results from a drop in the sulfur concentration in the wear track surface layer (sulfur comes from lubricating additives). The sulfur compounds may cause the "flattening" of asperities, which reduces contact stress (EHL) and in turn improves the fatigue life. So, their lower concentration in the wear track is accompanied by a lower fatigue life. Also a negative role of the iron oxides produced on the wear track surface cannot be neglected - they lead to creation numerous defects being potential nuclei for pits, and in this way reducing the fatigue life. One cannot neglect possible hydrogen embrittlement of the steel specimens due to the oil oxidative decomposition, which accelerates fatigue crack initiation. Yet another factor affecting the surface fatigue is related to decreasing of the concentration of lubricating additives in the oxidised oil; in the case of highly corrosive EP additives in the GL-5 oil their decrease has a positive effect on the resistance to pitting. Surface analyses of the wear track for oils contaminated with water has not revealed the reasons for a drop in the surface fatigue life. Probably it results from lowering the oil viscosity followed by a decrease in the thickness of EHL film leading to more frequent action of surface asperities, hence more frequent cyclic stress. Hypothetically, hydrogen embrittlement may also be at stake. An effect of iron oxides in the worn surface and hydrogen embrittlement of steel specimens on rolling contact fatigue needs more investigation.

12

Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Część I. Wpływ na zacieranie modelowego węzła tarcia

Tuszyński W.

Tribologia

|

2005

|

nr 4

291-308

PL

Zbadano właściwości przeciwzatarciowe dwóch samochodowych olejów przekładniowych klasy jakościowej API GL-3 i GL-5, które poddano procesom laboratoryjnego starzenia przez zanieczyszczanie pyłem, wodą i utlenianie. Badania wykonano za pomocą aparatu czterokulowego pracującego w styku ślizgowym. Stwierdzono, że ani obecność pyłu, ani wzrost jego koncentracji w badanym oleju praktycznie nie wpływa na właściwości przeciwzatarciowe. Natomiast zanieczyszczenie oleju wodą powoduje pogorszenie tych właściwości. Utlenianie ma wpływ raczej pozytywny, ale gdy trwa dłużej, właściwości przeciwzatarciowe mogą ulec pogorszeniu (olej GL-3). Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy warstwy wierzchniej śladu zużycia za pomocą SEM i EDS. Niniejsze badania przeprowadzono w ramach projektu badawczego 8 T07B 001 21 finansowanego przez Komitet Badań Naukowych.

EN

In the devices like automotive transmissions a significant degradation of the lubricating oil due to exploitation takes place. It affects the life of components in the transmissions, like gears, rolling bearings, etc. This paper concerns the influence of the gear oil degradation on one of the dominating forms of wear of toothed gears - scuffing. The tribological tests were performed in a four-ball tester denoted as T-02, designed and manufactured at ITeE-PIB. The extreme-pressure properties of the tested oils were determined in sliding motion. For this purpose scuffing propagation was analysed according to a test method developed at the Tribology Department. Two automotive gear oils of API GL-3 and GL-5 performance level were tested. Prior to the tribological testing, the oils had been contaminated with a special test dust (100, 500, 1000 ppm), distilled water (1, 5, 10% vol.) and oxidised (25, 50, 100 hrs). The main constituents of the dust were inorganic particles: SiO2 (72,4% wt.) and Al2O3 (14,2%), and the maximum particle size did not exceed 0,08 žm. The way of oil contamination was typical of what takes place in automotive transmissions during exploitation. It has been observed that neither the presence of the dust, nor its concentration in the oil, affects the oil's extreme-pressure properties. The reason is that scuffing brings about such intensive wear as the abrasive action of the dust does not matter. The contamination of the gear oils by water has a deleterious effect - it is observed for 1% or more water in the GL-3 oil and 10% of water in case of GL-5 one. The oil oxidation exerts a rather positive effect, but for the longest its period the extreme-pressure properties of the oxidised oil deteriorate (GL-3 oil). By using SEM and EDS for analysis of the worn surface, the author identified mechanisms of interaction between deteriorated oils and the surface, and related them to the tribological results. So, the wear scar surface layer was greatly modified by the presence of some elements coming from active compounds in the lubricating additives, like sulfur or phosphorus. This modification is a result of physical and chemical adsorption followed by tribochemical reactions of active compounds in lubricating additives with the surface. Shortly speaking, chemical compounds of S and P prevent creation of adhesive bonds or enable their shearing, in this way protecting the surface from scuffing. This is why both for the oils contaminated with water and GL-3 oil oxidised by 100 hrs a lower content of S and/or P in the wear scar surface layer accompanies poorer extreme-pressure properties. It has been concluded that the degradation of the automotive gear oils does not exert a clear-cut negative influence on their extreme-pressure properties, and may even have a positive effect. Of course other than scuffing forms of wear like e.g. rolling contact fatigue (typical of rolling bearings) should also be taken into account with regard to gear oil degradation. It is a subject of another paper presented at this congress.

13

Zużycie czterokulowego, ślizgowego węzła tarcia smarowanego mineralnymi i syntetycznymi olejami bazowymi

Tuszyński W.

Problemy Eksploatacji

|

2005

|

nr 1

135--144

PL

Przedstawiono wyniki badań zużycia w skoncentrowanym styku ślizgowym smarowanym olejami bazowymi o różnej lepkości kinematycznej. Badania tribologiczne wykonano za pomocą aparatu czterokulowego. Elementami testowymi były stalowe kulki łożyskowe. Badaniom tribologicznym poddano następujące oleje bazowe: oleje mineralne (hydrorafinaty, brighstock), syntetyczne węglowodorowe (polialfaolefiny), syntetyczne niewęglowodorowe (poliestry, poliglikole) oraz oleje mineralne głęboko rafinowane, tzw. oleje białe. Były to oleje o różnej lepkości kinematycznej w 100°C - od 3,8 do 31,4 mm2/s. Stwierdzono, że wzrost lepkości olejów zarówno mineralnych, jak i syntetycznych, pozwala na zmniejszenie zużycia elementów testowych. W celu uniezależnienia się od wpływu lepkości, a przez to stwierdzenia, jaki wpływ na zużycie ma rodzaj oleju, porównano wyniki uzyskane dla olejów o zbliżonej lepkości kinematycznej (od 3,8 do 5,5 mm2/s - pomiar w 100°C). Wśród tych olejów najmniejsze zużycie uzyskano dla oleju białego oraz polialfaolefiny, zaś największe dla poliestru.

EN

The values of wear in a non-conformal, sliding contact, lubricated with base oils having various viscosities, are presented in the paper. The tribological tests were performed in a four-ball tester. Test elements were steel bearing balls. Various base oils were tested: mineral oils (lube oil bases), synthetic hydrocarbon oils (polyalphaolefins), synthetic non-hydrocarbon oils (polyol esters, polyglycols) and highly refined mineral ones known as white oils. The oils had various kinematic viscosities at 100°C in the range 3,8 to 31,4 mm2/s. It has been observed that antiwear properties of the oils, both mineral and synthetic ones, improve with increasing their viscosity. To avoid the effect of the oil viscosity, the results obtained for the oils having similar viscosities in the range 3,8 to 5,5 mm2/s were grouped and compared. The best antiwear properties are shown by the white oil and polyalphaolefins and the worst - by the polyol ester.

14

Scuffing and rolling contact fatigue as effects of the chemistry of lubricating oils

Piekoszewski W., Tuszyński W.

Tribologia

|

2004

|

nr 6

21-37

EN

The aim of the research was to establish a relationship between the resistance of a tribosystem to scuffing and surface fatigue as a result of the type and concentration of AW/EP additives in lubricating oils. Lubricating oils of various chemical composition were tested. A base mineral oil was blended with commercial packages of lubricating additives of AW and EP type, at different concentrations. The AW additives contained ZDDP, and EP ones - organic S-P compounds. The tests were performed in two different four-ball testers. The first one (denoted as T-02) was used to determine extreme-pressure (EP) properties at sliding friction - a new method for testing scuffing and seizure was employed. The second instrument (denoted as T-03) was used to assess the surface fatigue (pitting) life at rolling movement. It is shown that AW additives not only improve EP properties but - at a small concentration - are also beneficial for the fatigue life. An increas of the content of AW additives leads to an improvement of EP properties but may reduce the fatigue life. EP additives - even at a small concentration - significantly improve EP properties. A small concentration of EP additives gives no influenc on the fatigue life. An increase of the content of EP additives leads to a further improvement of EP properties. However, this is accompanied by a much decrease in the fatigue life. By using a scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), glow discharge optical emission spectrometer (GDOES), and Fourier transform infrared microspectrophotometer (FTIRM) for analysis of the worn surface, the authors identified mechanisms of action of various lubricating additives under different friction conditions. It must be emphasized here that GDOES is mainly used to analyze flat surfaces; results for small wear scars on non-flat surfaces (balls), like in this study, are published very rarely.

PL

W artykule przedstawiono odporność węzła tarcia na zacieranie i powierzchniowe zużycie zmęczeniowe w funkcji rodzaju i stężenia dodatków smarnościowych AW i EP w oleju. W tym celu zbadano serię olejów smarowych o zmienianym w sposób modelowy składzie chemicznym. Olejem bazowym był olej mineralny. Olej ten mieszano z handlowymi pakietami dodatków smarnościowych różnego typu. Były to dwa różne pakiety dodatków przeciwzużyciowych (typu AW) i dwa pakiety dodatków przeciwzatarciowych (typu EP). Dodatki przeciwzużyciowe zawierały dialkiloditiofosforan cynku - ZDDP, zaś przeciwzatarciowe - organiczne związki siarkowo-fosforowe. Dodatki smarnościowe dodawano do oleju bazowego w różnych stężeniach. Badania tribologiczne wykonano za pomocą dwóch aparatów czterokulowych, wytworzonych w ITeE - PIB. Aparat T-02 posłużył do wyznaczenia właściwości przeciwzatarciowych smarowanego badanymi olejami węzła tarcia, w warunkach styku ślizgowego. Aparat czterokulowy T-03 umożliwił wykonanie badań trwałości zmęczeniowej w ruchu tocznym. Wykazano, że dodatki AW polepszają nie tylko właściwości przeciwzatarciowe smarowanego nimi węzła tarcia, ale dodatkowo - dodane w niewielkiej ilości - wpływają korzystnie na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia dodatków AW w oleju bazowym pozwala znacząco poprawić właściwości przeciwzatarciowe, może mieć jednak niekorzystny wpływ na trwałość zmęczeniową. Dodatki EP, dodane nawet w niewielkim stężeniu do oleju bazowego, powodują kilkakrotną poprawę właściwości przeciwzatarciowych, praktycznie nie wpływając przy tym jednak na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia tych dodatków skutkuje dalszym polepszeniem właściwości przeciwzatarciowych. Towarzyszy temu jednak znaczny spadek trwałości zmęczeniowej. Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy powierzchni tarcia za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), energodyspersyjnego mikroanalizatora rentgenowskiego (EDS), optycznego spektrometru emisyjnego z wyładowaniem jarzeniowym (GDOES) oraz mikrospektrofotometru w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIRM). Trzeba dodać w tym miejscu, że technika GDOES jest wykorzystywana przeważnie do badania próbek płaskich. Natomiast analizy tą techniką próbek niepłaskich (kulek), a szczególnie małych śladów zużycia na takich próbkach, spotyka się w literaturze niezmiernie rzadko. Autorzy pomyślnie wykorzystali technikę GDOES do takich analiz.

15

Właściwości przeciwzużyciowe, przeciwzatarciowe i trwałość zmęczeniowa węzła tarcia jako efekt rodzaju i stężenia dodatków smarnościowych w oleju

Piekoszewski W., Tuszyński W.

Tribologia

|

2003

|

nr 5

203-220

PL

W artykule zamieszczono wyniki tribologicznych badań serii olejów smarowych o zmienianym w sposób modelowy składzie chemicznym. Olejem bazowym był olej mineralny. Olej ten mieszano z handlowymi pakietami dodatków smarnościowych różnego typu. Były to dwa różne pakiety dodatków przeciwzużyciowych (typu AW) i dwa pakiety dodatków przeciwzatarciowych (typu EP). Dodatki przeciwzużyciowe zawierały dialkiloditiofosforan cynku - ZDDP, zaś przeciwzatarciowe - organiczne związki siarkowo-fosforowe. Dodatki smarnościowe dodawano do oleju bazowego w różnych stężeniach. Badania tribologiczne wykonano za pomocą dwóch aparatów czterokulowych, wytworzonych w ITeE. Aparat T-02 posłużył do wyznaczenia właściwości przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych smarowanego badanymi olejami węzła tarcia. Aparat czterokulowy T-03 umożliwił wykonanie badań trwałości zmęczeniowej (pittingu). Wykazano, że dodatki AW polepszają nie tylko właściwości przeciwzużyciowe smarowanego nimi węzła tarcia, ale dodatkowo - dodane w niewielkiej ilości - wpływają korzystnie na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia dodatków AW w oleju bazowym pozwala znacząco poprawić właściwości przeciwzużyciowe, ma jednak niekorzystny wpływ na trwałość zmęczeniową. Dodatki EP, dodane nawet w niewielkim stężeniu do oleju bazowego, powodują kilkukrotną poprawę właściwości przeciwzatarciowych oraz w znacznie mniejszym stopniu przeciwzużyciowych, praktycznie nie wpływając przy tym jednak na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia tych dodatków skutkuje polepszeniem właściwości przeciwzatarciowych, jak też przeciwzużyciowych. Towarzyszy temu jednak znaczny spadek trwałości zmęczeniowej. Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy powierzchni tarcia za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroanalizatora rentgenowskiego (EDS).

EN

The authors present results of testing of lubricating oils of various chemical composition. A mineral base oil was blended with commercial lubricating additives of different type and concentration. Two different AW (antiwear) additives and EP (extreme-pressure) ones were used. The AW additives contained ZDDP, and EP ones - organic S-P compounds. The additives are typical of automotive gear oils. The tribological tests were performed in two different four-ball testers. The first one (denoted T-02) was used to determine AW/EP properties at sliding friction. The second instrument (T-03) was used to assess the fatigue (pitting) life at rolling movement. Both the testers were designed and are manufactured by ITeE. The results indicate that AW additives not only improve AW properties (as expected) but are also beneficial for the fatigue life, particularly at small concentrations. An increase of the concentration of such additives leads to an improvement of AW properties but has a disadvantageous effect on the fatigue life. EP additives - even at a small concentration - significantly improve EP properties, and slightly AW properties, but without any influence on the fatigue life. An increase of the concentration of such additives leads to a further improvement of EP and AW properties. However, this is accompanied by a much decrease of the fatigue life. By using SEM and EDS for analysis of the worn surface, the authors were enabled to identify mechanisms of action of various lubricating additives under different friction conditions.

16

Skuteczność działania napełniaczy nieorganicznych w kompozycjach smarowych

Pawelec E., Drabik J.

Problemy Eksploatacji

|

2003

|

nr 4

101-108

PL

W artykule omówiono wpływ napełniaczy nieorganicznych na zmianę właściwości tribologicznych smarów plastycznych. Oceniono skuteczność działania zastosowanych dodatków w warunkach stałego obciążenia węzła tarcia, jak również w warunkach zacierania. Odporność na przeciwzużyciowe oddziaływania wyznaczono poprzez pomiar wartości granicznego obciążenia zużycia. Skuteczność działania dodatków w warunkach zacierania oceniono na podstawie przebiegu zmian momentu tarcia w funkcji liniowo narastającego obciążenia. Wyznaczono wartość obciążenia zacierającego i granicznego nacisku zatarcia.

EN

The authors have investigated an influence of inorganic fillers on the tribological properties of greases. The efficiency of used additives was determined under constant load of friction couple, as well as seizure conditions. The investigations were carried out using four-ball tester. Lubricating properties of modified greases were determined using limiting load of wear (Goz(40)). The efficiency of used fillers was determined under linearly increasing load. It has been determined scuffing load (Pt) and limiting pressure of seizure (p-oz).

17

Metoda jakościowej klasyfikacji samochodowych olejów przekładniowych

Szczerek M., Tuszyński W.

Tribologia

|

2002

|

nr 3

1015-1029

PL

Omówiono kryteria i celowość zastępowania kosztownych i czasochłonnych badań stanowiskowych, wykorzystujących rzeczywiste elementy maszyn lub ich zespoły, badaniami na prostych próbkach. Zaproponowano, opracowaną w Zakładzie Tribologii ITeE, nową metodę oceny środków smarowych, realizowaną za pomocą aparatu czterokulowego w warunkach liniowo rosnącego obciążenia. Analizowany jest przebieg zacierania aż do momentu stwierdzenia zatarcia węzła, a także zużycie kulek nieruchomych. Zbadano możliwości wykorzystania metody dla jakościowego klasyfikowania samochodowych olejów przekładniowych (według API GL), bez potrzeby wykonywania serii testów stanowiskowych. W tym celu zbadano blisko 20 handlowych olejów przekładniowych. Stwierdzono, że metoda pozwala na ocenę skuteczności działania zawartych w nich dodatków smarnościowych, a także na jakościowe klasyfikowanie takich olejów. Ma to duże znaczenie utylitarne, gdyż badania czterokulowe pozwalają na znaczną redukcję kosztów, eliminując (przynajmniej na etapie badań wstępnych) konieczność bardzo drogich testów stanowiskowych. Niebagatelny jest także bardzo krótki czas realizacji badań z zastosowaniem nowej metody, w porównaniu do testów stanowiskowych. Nowa metoda może być zatem skutecznie stosowana w laboratoriach przemysłowych, a także uczelnianych i instytutowych przy opracowywaniu optymalnych kompozycji olejów smarowych, szczególnie przekładniowych.

EN

Criteria and rationale for substitution of bench testing for costly and time-consuming component tests have been described. A new test method for investigation of lubricants under extreme pressure conditions has been proposed. The method has been developed at the Tribology Department of ITeE, and is realised using a four-ball tester. During a run the load increases continuously. To assess a tested oil, one should analyse the scuffing propagation until seizure (the stop of the relative movement of the balls) occurs, as well as wear of the stationary balls. The authors have assessed suitability of the proposed method for classification of automotive gear oils with respect to API GL quality levels, without a necessity for performing component tests. About 20 commercial, automotive gear oils were tested. The authors have stated that - using the method - it is possible to investigate the action of AW and EP additives in gear oils, as well as classify such oils. This allows for resigning (at least at the preliminary stage) from very expensive component tests. This is of significant economic importance, since four-ball tests allow to find an optimum, economic oil formulation at a relatively low cost. A very short time of the realisation of the new test method, in comparison with component tests, is its additional advantage. So, the new method can be successfully employed at petroleum laboratories, especially for formulation of gear oils.

18

Wpływ środowiska smarowego na zacieranie węzła tarcia z elementami pokrytymi powłoką TiN

Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.

Problemy Eksploatacji

|

2002

|

nr 4

115-122

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu dodatków przeciwzużyciowych (AW) oraz przeciwzatarciowych (EP) na właściwości przeciwzatarciowe wysokoobciążonego smarowanego węzła tarcia z elementami z naniesioną powłoką TiN. Badania zrealizowano za pomocą aparatu czterokulowego. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że powłoka TiN naniesiona na elementy trące zmniejsza tendencję do sszepień adhezyjnych, a tym samym znacznie zwiększa odporność na zacieranie węzła tarcia smarowanego olejem bazowym (bez dodatków) w porównaniu do skojarzenia stal-stal, w przypadku elementów z powłoką TiN nie mają wpływu na odporność na zacieranie węzła tarcia. Zatem po naniesieniu powłoki TiN na elementy maszyn (np. koła zębate) możliwe staje się uniknięcie konieczności stosowania uciążliwych ekologicznie dodatków AW czy EP.

EN

The results of investigation of lubricated TiN coatings under extreme-pressure conditions are presented. The aim of research was to determine an effect of a mineral base oil, antiwear (AW) and extreme-pressure (EP) additives on the scuffing load and scuffing propagation of a TiN coated tribosystem. Tribological experiments were realised using a four-ball tester. PVD coated balls were lubricated with a mineral base oil with or without AW and EP additives. The wear scar surface on the stationary ball was analysed using FTIRM, SEM and EDS techniques to determine wear mechanisms. It is shown that TiN coating, by avoiding of adhesive bonds creation, significantly increases the scuffing load and mitigates scuffing propagation of the tribosystem lubricated with a mineral base oil, in comparison with steel-steel lubricated using AW or EP additives do not have any effect on the scuffing load and scuffing propagation. Thus, by deposition of TiN coatings on machine elements (e.g.gears) one can avoid using ecologically harmul lubricating additives.