Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of carbon nanotubes and carbon particles on tribological properties in aluminium based composites

Hekner B., Myalski J., Valle N., Botor-Probierz A.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

43--49

EN

This paper presents the tribological characteristics of friction materials manufactured for a high loaded friction point. Composite powders containing 1% carbon nanotubes or 5% glassy carbon particles were produced by high energy milling in planetary mills. High energy during powder preparation led to reinforcement particle fragmentation up to sizes between 0.1÷2 µm. Furthermore, mechano-chemical bonding between the reinforcement and the Al particles used as the matrix was obtained during this process. As a result of the pressing and sintering processes, composite materials with homogeneous reinforcement (SiC) or heterogeneous reinforcement (SiC with addition of 1 wt.% multiwalled carbon nanotubes (CNT) or 5 wt.% glassy carbon particles) were manufactured. The properties of the obtained composite materials were measured during tribological tests at room temperature (25°C) and high temperature (450°C). The tribological research was conducted by the ball-on-disc method, at a distance of 250 m, with a load of 10 N and sliding speed of 0.1 m/s. The analyses of the friction coefficient and wear results revealed the desirable influence of the carbon components especially in increasing the average value and stabilization of the friction coefficient, particularly at room temperature. Moreover, the carbon additions led to a decrease in wear in comparison to the composite reinforced with SiC particles only. The changes in the wear level and friction coefficient value are a result of the differences in the predominant wear mechanism observed between the friction surfaces of the composite materials at room and high temperatures.

PL

Przedstawiono charakterystykę tribologiczną kompozytów ciernych do zastosowań w wysokoobciążonych węzłach tarcia. Proszki kompozytowe zawierające 1% nanorurek węglowych lub 5% cząstek węgla szklistego uzyskano metodą wysokoenergetycznego mielenia w młynach planetarnych. Wysoka wartość energii towarzyszącej przygotowaniu proszku kompozytowego prowadziła do fragmentacji cząstek umacniających do wielkości ok 0,1÷2 µm. W procesie mielenia nastąpiło również mechaniczno-chemiczne połączenie cząstek zbrojenia z cząstkami Al stanowiącymi osnowę kompozytu. W wyniku procesów prasowania i spiekania uzyskano materiały kompozytowe zawierające cząstki homofazowe - SiC oraz heterofazowe - SiC z dodatkiem 1% wag. wielkościennych nanorurek węglowych oraz SiC z dodatkiem 5% wag. cząstek węgla szklistego. Właściwości uzyskanych materiałów kompozytowych określono na podstawie badań tribologicznych w temperaturze otoczenia 25°C i w temperaturze podwyższonej 450°C. Badania tribologiczne przeprowadzono metodą ball-on-disc na drodze tarcia 250 m, przy obciążeniu 10 N i prędkości poślizgu 0,1 m/s. Wyniki pomiaru współczynnika tarcia i zużycia wykazały korzystny wpływ komponentów węglowych powodujących podwyższenie oraz stabilizację współczynnika tarcia, szczególnie w temperaturze otoczenia. Stwierdzono, że dodatki węglowe obniżają zużycie kompozytu w porównaniu z kompozytem zawierającym tylko cząstki SiC. Zmiany zużycia i współczynnika tarcia są wynikiem różnych mechanizmów towarzyszących procesom tarcia w temperaturze otoczenia i temperaturze podwyższonej.

2

Analiza numeryczna przyczyn uszkodzeń głowicy i zaworów silnika o zapłonie samoczynnym

Hejwowski T., Dębski H., Koszałka G.

Silniki Spalinowe

|

2011

|

R. 50, nr 3

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych wykonanych metodą elementów skończonych rozkładów naprężeń, temperatury i przemieszczeń. Rozpatrywanym silnikiem był wolnossący silnik o zapłonie samoczynnym typu 4C90. Obliczenia wykonano przy pomocy programu ABAQUS/Standard. Rozważanymi elementami silnika były zawory dolotowy i wylotowy oraz głowica. Wyniki analiz numerycznych identyfikują mechanizm uszkodzenia głowic jako zmęczenie niskocyklowe spowodowane cyklicznym włączaniem i wyłączaniem silnika i poprawnie określają lokalizację pęknięć. Rezultaty obliczeń udowodniły, że występuje znaczny poślizg na powierzchni kontaktu grzybka i gniazda, co jest spowodowane wzajemnym przemieszczeniem gniazd i zaworów i jest przyczyną zużywania adhezyjnego. Wysoka temperatura powierzchni przylgni zaworu wylotowego powoduje intensywną korozję. Przeprowadzone obliczenia numeryczne umożliwiają szczegółową analizę przyczyn uszkodzeń silnika ZS.

EN

In the paper, the results of FEM calculations of stress, temperature and displacement distributions are presented. The considered engine was naturally aspirated diesel engine of 4C90 type. The numerical calculations were performed by means of ABAQUS/Standard software. The considered elements of the engine were cylinder head, inlet and exhaust valves. The results of numerical analysis identify mechanism of failure of cylinder head as low cycle fatigue caused by cyclic switching on and off the engine and provide precisely locations of cracks. Results of calculations proved that there is the considerable slip at the surface of contact of valve with valve insert, which is caused by the relative displacement of valves and inserts. It is the cause of adhesive wear. High temperature of exhaust valve surface accelerates corrosion. The carried out numerical calculations enable to analyze in detail failure causes of diesel engine.

3

Analysis of failures to inlet and exhaust valves of 4C90 diesel engine

Hejwowski T., Dębski H., Gardyński L., Nastaj T.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 3

171-178

EN

The paper presents results of MES calculations of temperature, stress and displacement distributions. The considered engine was the actual naturally aspirated one of 4C90. Calculations were performed by means of Abaqus Standard computer program. The engine elements considered were exhaust and inlet valves. This numerical tool used in the calculations enabled the execution of the finite element method calculations in non-linear range on the basis of iterative calculations of the geometrically non-linear issues using Newton - Raphson methods. The elements utilized in model were of C3D8T type, 8th. nodal, hexagonal to paired temperature-distortional analysis with the shape function of the first type. The elements of this type were used to model geometrically straight elements, such as: the valve seats, weld overlay, the valve guides, the valve disks, the valve stems. The remaining parts of engine were modelled with the utilization of C3D4T elements 4th nodal, tetragonal to paired temperature-distortional analysis with the shape function of the first type. The paired temperature-distortional analysis was carried out. The total number of elements was 371095, in this 20698 elements in inlet valve, 15117 elements in exhaust valve, 3264 elements in weld overlay, 2108 of elements in inlet valve seat, 1664 elements in exhaust valve seat, 126233 elements in the head. Obtained results are in fair agreement with similar studies for the other CI engines. Results of experimental studies into wear mechanisms at the valve seat surfaces are presented. Corrosion, adhesion and indentation wear were documented by means of SEM and EDX measurements. Results of numerical calculation proved that significant sliding takes place on the mating surfaces, which was caused by the mutual displacement of valve seat insert and valve stem.

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych wykonanych metodą elementów skończonych rozkładów naprężeń, temperatur i odkształceń. Rozpatrywanym silnikiem był wolnossący silnik ZS typu 4C90. Obliczenia wykonano przy pomocy programu Abaqus Standard. Rozpatrywanymi elementami silnika były zawory dolotowe i wylotowe. Zastosowane do obliczeń narzędzie numeryczne umożliwiało wykonywanie obliczeń MES w zakresie nieliniowym w oparciu o iteracyjne techniki obliczeń zagadnień geometrycznie nieliniowych z wykorzystaniem metody Newtona - Raphsona. W modelu wykorzystano elementy typu C3D8T 8-węzłowe, heksagonalne do analizy sprzężonej temperaturowo-odkształceniowej z funkcją kształtu 1-rzędu. Elementy tego typu były wykorzystane do zamodelowania elementów prostych geometrycznie, takich jak: gniazda zaworów, napoina, prowadnice zaworów, talerzyki zaworów, trzonki zaworów. Pozostałe części silnika zamodelowano z wykorzystaniem elementów C3D4T 4-węzłowych, tetragonalnych do analizy sprzężonej temperaturowo-odkształceniowej z funkcją kształtu 1-rzędu. Wykonano analizę sprzężoną temperaturowo-odkształceniową. Liczba elementów wynosiła 371095, w tym 20698 elementów w zaworze ssącym, 15117 elementów w zaworze wydechowym, 3264 elementy w napoinie, 2108 elementów w gnieździe ssącym, 1664 elementy w gnieździe wydechowym, 126233 w głowicy. Rezultaty analiz numerycznych są w dobrej zgodności z publikowanymi wynikami dla innych silników ZS. Zostały przedstawione wyniki badań eksperymentalnych mechanizmu zużywania powierzchni przylgni zaworów. Udokumentowano metodami SEM i EDX występowanie korozji, odkształcenia plastycznego oraz zużycia adhezyjnego. Rezultaty obliczeń numerycznych udowodniły, że występuje znaczny poślizg na powierzchni tarcia co jest spowodowane wzajemnym przemieszczeniem gniazd i zaworów.

4

The influence of dry, rolling-sliding friction conditions on the wear of a rail steel mated with hardened tyre steel

Witaszek M., Bąkowski H.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

389-400

EN

Polish State Railways introduced recently hardening of some part of profile of wheel tyres, for some types of locomotives. The aim of it was to improve their wear resistance. But hardened wheels can influence the wear behaviour of rails. In this work the wear rate and mechanisms of rails mated with hardened wheels has been studied wit the aid of laboratory wear tests. The wear tests have been performed on an Amsler, twin disc testing machine. Their results enabled assessment of creep, pressure and rotating speed effect on the wear behaviour of rail steel grade 900A. The influence of creep in the tested range was the most significant. Its increase up to a critical value, which ranged from 3% to 4% (according to the applied pressure and speed), increased the wear rate over an order of magnitude. That growth was caused by a wear mechanism transition from contact fatigue to adhesion and cracking of highly deformed material beneath the contact surface. If slippage overstepped the critical value, wear rate dropped off because of oxidation of wearing surfaces. The influence of pressure and rotating speed on the studied wear rate was in tested span less significant than the one of creep. Heightening of a pressure increased the wear rate, since an intensification of the plastic deformation of material beneath the wearing surface and thus its cracking and wear debris formation. Rotating speed growth lowered wear rate since it intensified a frictional heating and rubbing surface oxidation.

PL

Wprowadzenie w ostatnim czasie, przez Polskie Koleje Państwowe, hartowania obręczy kół wybranych serii lokomotyw spowodowało podjęcie w niniejszej pracy badań zużywania szyn współpracujących z kołami o wysokiej twardości. Badania te przeprowadzono na stanowisku Amslera, w układzie rolka - rolka. Ich wyniki pozwoliły na ocenę wpływu poślizgu, nacisku i prędkości obrotowej na intensywność i wiodące mechanizmy zużywania próbek wykonanych ze stali szynowej gatunku 900A. Stwierdzono, że w badanym zakresie, wpływ poślizgu na tę intensywność jest najistotniejszy. Wzrost poślizgu od 0,3% do wartości krytycznej (3-4%) wywołuje jej zwiększenie się wskutek zmiany wiodącego mechanizmu zużywania ze zmęczenia stykowego na adhezję i doraźne pękanie silnie odkształconego materiału warstwy wierzchniej. Dalszy wzrost poślizgu, do 5%, wywołuje zmniejszenie się intensywności zużywania wskutek obecności tlenków na zużytej powierzchni. Zbadany wpływ nacisku i prędkości obrotowej próbek na intensywność zużywania próbek ze stali szynowej jest mniejszy niż poślizgu. Zwiększenie nacisku podwyższa intensywność zużywania, dzięki wzrostowi odkształcenia plastycznego materiału warstwy wierzchniej, sprzyjającemu jego dekohezji. Wpływ prędkości obrotowej jest przeciwny, z powodu intensyfikacji utleniania powierzchni roboczej, przeciwdziałającego adhezji.

5

Badanie cieńkich, twardych powłok nanoszonych w procesie PVD

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

Tribologia

|

2001

|

nr 4

687-699

PL

Wykonano badania tribologiczne czterech powłok naniesionych w procesie PVD (metoda łukowo-próżniowa): TiN, Ti(C,N), CrN i Cr(C,N). Do badań wykorzystano skojarzenie kula-tarcza pracujące w warunkach tarcia technicznie suchego. Do obracającej się w płaszczyźnie poziomej tarczy dociskana była kulka wykonana z Al2O3. Badane powłoki zostały naniesione na stalowe tarcze. Nowością zastosowanej metody jest usuwanie produktów zużycia ze strefy styku poprzez przedmuch suchym argonem. Po wykonaniu badań tribologicznych dokonywano obserwacji śladów zużycia używając mikroskopu optycznego, a także mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroanalizatora rentgenowskiego (EDS). Stwierdzono, że najlepszymi właściwościami przeciwzużyciowymi charakteryzuje się powłoka CrN, zaś najgorszymi - Ti(C,N). Wynika to z różnych mechanizmów zużywania, będących rezultatem liczby defektów powierzchniowych, adhezji pomiędzy powłoką a podłożem, twardości powłoki oraz transferu materiału powłoki na przeciwpróbkę (kulkę). Zaobserwowano dwa wiodące mechanizmy zużywania: zużywanie przez odkształcenia plastyczne wierzchołków nierówności oraz przez pękanie i wykruszanie powłoki.

EN

The authors investigated tribological properties of four PVD coatings (deposited by the vacuum-arc method), i.e. TiN, Ti(C,N), CrN, Cr(C,N). The unlubricated ball-on-disk tribosystem was chosen. AI2O3 ball was pressed against the disc rotating in the horizontal plane. The investigated coatings were deposited on steel disks. A novelty of the test method is the removal of wear debris from the contact zone through a draught of dry argon. After tribological experiments the authors observed the wear track surface using an optical microscope. The analyse of surface of the scar on the balls, they used a scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS). It has been shown that CrN coating exhibit the best antiwear properties, while Ti(C,N) - the worst. This comes from various wear mechanisms being an effect of the number of surface defects, adhesion between the coating and substrate, coating hardness and transfer of material from the coating to the ball. Plastic strain of surface asperities results in the least intensive wear of the coating. Cracking and crushing bring about its most intensive wear.