Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological properties of materials designed for contact wire / current collector slider contacts

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy

Tribologia

|

2023

|

nr 4

53--58

EN

The article describes basics of production as well as a structure and tribological properties of a composite with a B101 bronze matrix and glassy carbon acting as a solid lubricant. The composite is intended for use as a sliding cover of a current collector in a rail transport. It is intended to replace the previously used carbon-copper composites, which have insufficient mechanical properties for high-speed rail. The results of comparative tribological tests of the matrix and composite material in contact with a traction copper (Cu-ETP) confirmed lower wear of the composite than that of the matrix under friction in air, without current load. The addition of 10% of a large-cell glassy carbon foam (90% porosity) reduced the wear of the contact (by 28% and 10%) but did not significantly reduce (by 8.4–5.8%) the friction forces. In the tested contacts abrasive and adhesive wear, caused by the presence of copper, dominated. Self-mated materials tend to develop adhesive bonds. Therefore, the next stage of the research optimising a composite production process, e.g. by using a glassy carbon foam with smaller elementary structure or glassy carbon microparticles will be used.

PL

W artykule opisano podstawy wytwarzania, budowę i właściwości tribologiczne kompozytu z osnową z brązu B101 i węglem szklistym pełniący rolę smaru stałego. Kompozyt jest przewidziany do zastosowania jako nakładka ślizgowa odbieraka prądowego w transporcie szynowym. Ma on zastąpić stosowane dotychczas kompozyty węglowo miedziane, które mają niewystarczające właściwości mechaniczne dla kolei wysokich prędkości. Wyniki porównawczych badań tribologicznych materiału osnowy i kompozytu we współpracy z miedzią trakcyjną (Cu-ETP) potwierdziły mniejsze zużycie kompozytu niż osnowy w warunkach tarcia technicznie suchego, bez obciążenia prądowego. Dodanie 10% wielkokomórkowej pianki (porowatość 90%) z węgla szklistego zmniejszyło zużycie skojarzenia (o 28% i 10%), ale nie zmniejszyło znacząco (o 8.4–5.8%) sił tarcia. W badanych skojarzeniach dominowały zużywanie ścierne i adhezyjne spowodowane obecnością miedzi. Materiały jednoimienne mają skłonność do sczepień adhezyjnych. Dlatego w następnym etapie badań zostanie wykorzystana optymalizacja procesu wytwarzania kompozytu, np. przez zastosowanie pianki z węgla szklistego o mniejszych wymiarach elementarnej komórki struktury oraz mikrocząstek węgla szklistego.

2

Composite Material with Cast Iron Matrix Designed for Brake Systems of Technical Means of Transport

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy

Tribologia

|

2022

|

nr 3

79--86

EN

The paper presents the basics of manufacturing and the tribological properties of the developed cast iron-ceramic composite designed for brake discs or drums. The matrix of the composite consists of GJL-150 grey cast iron used for the production of brake discs. The reinforcing phase is a SiC foam with an activated surface. The use of ceramic foam simplifies the production process because it does not require expensive mixing of the matrix and the reinforcing phase to ensure the homogeneity of the composite. An addition of 10% SiC (λSiC= 100–350 Wm-1K-1) improves the thermal conductivity of cast iron (λCI = 50–60 Wm-1K-1). The presence of foam elements homogenously distributed throughout the whole matrix volume reduces the wear of both the composite and the counter-sample. The results of comparative studies of contacts between the cast iron and the composite brake disc showed almost a threefold lower wear of the pad and disc and about a 10°C lower temperature in the pad near the friction zone under the pressure of 1 MPa and at a sliding velocity of 0.5 m/s. The significantly lower wear of the friction elements of the brake system will contribute to a reduction in environmental pollution by wear debris, which is required by European Union directives.

PL

W artykule opisano podstawy wytwarzania i właściwości tribologiczne opracowanego kompozytu żeliwno-ceramicznego przeznaczonego na tarcze lub bębny hamulcowe. Osnowę kompozytu stanowi stosowane do wytwarzania tarcz hamulcowych żeliwo szare GJL-150, a umocnieniem jest pianka z SiC z aktywowaną powierzchnią. Użycie pianki ceramicznej upraszcza proces wytwarzania, ponieważ nie wymaga kosztownego mieszania osnowy i fazy zbrojącej dla zapewnienia homogeniczności kompozytu. Dodanie 10% pianki SiC (λSiC= 100–350 Wm-1K-1) poprawia przewodność cieplną żeliwa (λCI = 50–60 Wm-1K-1). Obecność równomiernie rozłożonych w całej objętości osnowy elementów pianki zmniejsza zużycie zarówno kompozytu, jak i współpracującego z nim materiału ciernego. Wyniki badań porównawczych skojarzeń z tarczą żeliwną i kompozytową wykazały mniejsze prawie trzykrotnie zużycie klocka i tarczy oraz niższą o 10°C temperaturę w klocku w pobliżu strefy tarcia przy nacisku 1 MPa i prędkości 0,5 m/s. Znacząco zmniejszone zużycie elementów ciernych układu hamulcowego przyczyni się do zmniejszenia zapylenia środowiska produktami zużycia, co jest wymagane w dyrektywach Unii Europejskiej.

3

Evaluation of Wear Mechanisms of Graphites Used for Crystallisers for Continuous Casting

Brudny Anna, Kulasa Joanna, Juszczyk Barbara, Myalski Jerzy, Roskosz Stanisław, Wycisk R., Kwaśniewski Paweł, Strzępek Paweł, Poręba Marek

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 4

109--115

EN

This paper presents the results of research concerning the evaluation of tribological properties of graphite materials used, among others, for crystallisers for continuous casting of non-ferrous metals and their alloys. Graphite materials differing not only in their physical properties but also in the technology of their production were selected from a wide range of commercially available products. Wear resistance investigations of the tested graphite materials were carried out on a pin-on-disc tribometer under technically dry friction conditions on a sliding distance of 1000 m. A constant load but variable speed was used in the tests. The mean value of the coefficient of friction and the wear of the material were determined based on the tribological tests carried out. It was observed that as the speed increases, the average value of the coefficient of friction decreases, while the wear increases. A microstructural analysis of the wear track showed that the friction mechanism depends mainly on the graphite formation technology, which is related to the microstructure of the tested materials, and to a lesser extent to their physical and mechanical properties. Varying the speed values made it possible to trace changes in the wear mechanism, on the basis of which it is possible to predict the durability and reliability of graphite crystalliser operation.

4

Influence of basalt particles on tribological properties of polymeric composites intended for friction contacts in means of transport

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy

Composites Theory and Practice

|

2020

|

R. 20, nr 1

3--6

EN

The article presents the basics of the production and the results of tribological tests of a composite with an epoxy resin matrix with increased elasticity (Havel LGH 288) containing basalt particles (BP) in the amount of 20, 30 and 40 wt.% as the reinforcing phase, for friction elements of technical means of transport. Comparative tests were performed on a T-01 tribological tester at ambient temperature with pressure p = 5 MPa and relative speed v = 1 m/s, friction distance s = 1000 m. The tester reproduces the brake pad/disc contact. As a result of the tests, it was found that the developed composite material can rubbing against GJL-250 cast iron used for brake discs. The coefficient of friction in the contact stabilizes after running-in of the contact regardless of the particle content (μ = 0.5). The wear of the composite brake pad decreases, and the wear of the cast iron disc increases along with the content of basalt particles. The reason for such tribological properties is the high hardness of the basalt. The basalt particles cutting the cast iron intensify its wear. Their surface after running-in increases the actual contact area, which reduces the coefficient of friction. The matrix wear debris is deposited on the surfaces of the basalt particles. The heat generated by friction causes a local temperature increase on the basalt particles coated with wear debris, which results in a decrease in the coefficient of friction to 0.5, regardless of the BP content.

PL

Przedstawiono podstawy wytwarzania i wyniki badań tribologicznych kompozytu przeznaczonego na elementy cierne technicznych środków transportu kompozytu z osnową z żywicy epoksydowej o podwyższonej elastyczności (Havel LGH 288) zawierającej jako fazę umacniającą cząstki bazaltowe (BP) w ilości 20, 30 i 40% wagowych. Wykonano badania porównawcze na testerze tribologicznym T-01 w temperaturze otoczenia przy nacisku p = 5 MPa i prędkości względnej v = 1.0m/s, droga tarcia s = 1000 m. Tester odtwarza pracę skojarzenia klocek hamulcowy/tarcza. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że opracowany materiał kompozytowy może współpracować z żeliwem GJL-250 stosowanym na tarcze hamulcowe. Współczynnik tarcia w skojarzeniu stabilizuje się po dotarciu skojarzenia niezależnie od zawartości cząstek (μ = 0.5). Zużycie kompozytowego klocka hamulcowego maleje, a tarczy żeliwnej rośnie wraz z zawartością cząstek bazaltowych. Przyczyną takich właściwości tribologicznych jest duża twardość bazaltu. Cząstki bazaltowe, skrawając żeliwo, intensyfikują jego zużycie. Ich powierzchnia po dotarciu zwiększa rzeczywistą powierzchnie styku, co zmniejsza współczynnik tarcia. Produkty zużycia osnowy są osadzane na powierzchniach cząstek bazaltu. Ciepło generowane tarciem powoduje lokalny wzrost temperatury na cząstkach bazaltu pokrytych produktami zużycia, co skutkuje spadkiem współczynnika tarcia do wartości 0,5 niezależnie od zawartości BP.

5

The Influence of Using Conditions on Tribological Properties of Brake Systems with Composite Discs

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy

Tribologia

|

2019

|

nr 2

117--124

EN

This paper presents the results of studies on the influence of automotive vehicle parking time on levels of the friction coefficient and wear that influence the braking efficiency of brake systems with composite discs. Discs have been produced of hypereutectic aluminium-silicon alloy (AlSi18NiMgCu) in which the Si precipitates are a reinforcing phase. On the basis of the parking time of a vehicle for a repair, the minimal (τ = 0 h) and maximal (τ = 240 h) time for an exposition on atmospheric factors has been determined, Velocities, unit pressures of brake pad on the disc rotor, and the braking distance are the equivalent of a braking distance of an vehicle with mass of 1300kg running through an built-up area with a velocity of 30 or 50 kmh. On the basis of experiment’s results, it has been stated that a car parking time of 48h causes an oxidising of the matrix, which results in a friction coefficient decrease up to 0.18 on the sliding distance of 600–700 m, As a result of the wear of the oxide layer, the friction coefficient acquired a value (>0.3) after about 600–700 m friction distance, which equals 600 rotations of the wheel. A longer parking time (240 h) causes a considerably lower decrease in friction forces, because the oxide layer will be sealed.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu czasu postoju pojazdu samochodowego na wartość współczynnika tarcia i zużycia decydujących o skuteczności hamowania układów hamulcowych z kompozytowymi tarczami. Tarcze wykonano z nadeutektycznego stopu aluminium z krzemem (AlSi18NiMgCu), w którym wydzielenia Si stanowią fazę umacniającą. Na podstawie badań czasu postoju pojazdów w oczekiwaniu na naprawę w warsztacie określono minimalny (0 h) i maksymalny (240 h) czas ekspozycji na działanie czynników atmosferycznych. Prędkości, naciski klocka na tarczę i droga tarcia odpowiadają hamowaniu samochodu osobowego o masie do 1300 kg poruszającego się w obszarze zabudowanym z maksymalną prędkością 30 lub 50 km/h. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że postój samochodu przez 48 h powoduje utlenianie osnowy, co skutkuje spadkiem współczynnika tarcia do 0,18 na drodze tarcia do 600 m. W wyniku zużywania powstałej warstewki tlenku współczynnik tarcia osiąga wymaganą wartość (>0,3) po około 600–700 m drogi tarcia, co odpowiada ponad 600 obrotom koła. Dłuższy postój (240 h) powoduje znacznie mniejszy spadek sił hamowania, ponieważ warstwa tlenku glinu uszczelnia się.

6

The Influence of Glassy Carbon ond Its Forms on Tribological Properties of Aluminium Matrix Composites

Myalski Jerzy, Posmyk Andrzej, Hekner Bartosz, Godzierz Marcin

Tribologia

|

2019

|

nr 3

79--87

EN

Carbon with an amorphous structure was used as a component to modify the tribological properties of engineering plastics. Its construction allows the formation of carbon-based wear products during friction, adhesively bonded to the surface of cooperating machine parts, acting as a solid lubricant. The work compares the tribological properties of two groups of composites with an aluminium alloy matrix in which glassy carbon appeared in the form of particles and an open cell foam fulfilling the role of strengthening the matrix. The use of spatial structures of reinforcement provides, in comparison with the strengthening of particles, homogeneity of carbon distribution in the entire volume of the composite. The tests carried out on a pin-disc tester showed that the use of spatial carbon structures in the composite ensures a greater coefficient of friction stability than when reinforcing with particles, and the coefficient of friction with a small proportion of carbon foams (about 1 wt%) is comparable with the coefficient of friction in the contact with composites containing 5-10% carbon particles in granular form.

PL

Węgiel o strukturze amorficznej został wykorzystywany, jako komponent do modyfikacji właściwości tribologicznych tworzyw konstrukcyjnych. Jego budowa pozwala na tworzenie się w trakcie tarcia węglowych produktów zużycia, połączonych adhezyjnie z powierzchnią współpracujących części maszyn, pełniących funkcję smaru stałego. W pracy porównano właściwości tribologiczne dwóch grup kompozytów z osnową ze stopu aluminium, w których węgiel szklisty występował w postaci cząstek oraz piany otwartokomórkowej pełniącej rolę umocnienia osnowy. Wykorzystanie przestrzennych struktur zbrojenia zapewnia, w porównaniu z umocnieniem cząstkami, homogeniczność rozkładu węgla w całej objętości kompozytu. Przeprowadzone badania na testerze pin-disc wykazały, że wykorzystanie w kompozycie przestrzennych struktur węglowych zapewnia większą stabilność współczynnika tarcia niż przy umocnieniu cząstkami, a współczynnik tarcia przy niewielkim udziale pian węglowych (około 1% cz. wag.) jest porównywalny ze współczynnikiem tarcia w skojarzeniu z kompozytami zawierającymi 5–10% cząstek węglowych w postaci ziarnistej.

7

Using composite coatings containing solid lubricants to minimize friction in piston combustion engines for aviation

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 1

3--6

EN

The paper presents the results of research on a composite coating with a polymer resin matrix containing glassy carbon microparticles as the modifying phase acting as a solid lubricant for piston aircraft engines. Comparative tests were carried out on a T-11 tribological tester at the temperature of 80°C, pressure of p = 8 MPa and relative velocity v = 0.55 m/s of a cam/push rod contact coated with a developed coating (RGC) and a cam/push rod contact coated with a reference coating (RC). 2 mg of AeroShell 100 oil were added to the contact for 10 hours of rubbing. This lubrication simulates the operating conditions of the combustion engine components after lubrication loss. As a result of the tests, it was found that the developed coating can work 10 hours after the lubrication disappears because the coating is porous and absorbs the oil during heating up to the engine's operating temperature. The oil sorption is indicated by the increase in the mass of the sample with the coating. Thanks to the coating material anchored in the roughness valleys of the push rod surface soaked with oil, the coefficient of friction, despite evaporation of the volatile parts of the oil, does not exceed µ = 0.1, which prevents seizure of the contact. The contact with the reference coating seized after 8.5 hours of sliding. The tests of the developed coating on the engine dynamometer as well as in the aircraft confirmed the usefulness of the developed coating.

PL

Przedstawiono wyniki badań przeznaczonej do tłokowych silników lotniczych powłoki kompozytowej z osnową z żywicy polimerowej zawierającej jako fazę modyfikującą mikrocząstki węgla szklistego pełniącego rolę smaru stałego. Wykonano badania porównawcze na testerze tribologicznym T-11 w temperaturze 80°C przy nacisku p = 8 MPa i prędkości względnej v = 0,55 m/s skojarzeń krzywka/popychacz pokryty opracowaną powłoką (RGC) oraz krzywka/popychacz pokryty powłoką referencyjną (RC). Do skojarzenia podano 2 mg oleju AeroShell 100 na 10 h współpracy. Takie smarowanie symuluje warunki pracy podzespołów silnika spalinowego po zaniku smarowania. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że opracowana powłoka może pracować 10 godzin po zaniku smarowania, ponieważ ta powłoka jest porowata i sorbuje olej podczas nagrzewania do temperatury pracy silnika. O sorbowaniu oleju świadczy przyrost masy próbki z powłoką. Dzięki materiałowi powłoki zakotwiczonemu we wgłębieniach chropowatości powierzchni popychacza nasączonemu olejem współczynnik tarcia mimo odparowania części lotnych oleju nie przekracza µ = 0,1, co zapobiega zatarciu skojarzenia. Skojarzenie z powłoką referencyjną zatarło się po 8,5 h współpracy. Badania opracowanej powłoki na hamowni silnikowej oraz w samolocie potwierdziły przydatność opracowanych powłok.