Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Laser surface texturing: characteristics and applications

Kalinowski Artur, Radek Norbert, Orman Łukasz, Pietraszek Jacek, Szczepaniak Marcin, Bronček Jozef

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2023

|

Vol. 5, iss. 1

240--248

EN

Laser surface texturing (LST) has emerged as a versatile and efficient technique for modifying surface properties across various materials. This paper provides an analysis of the characteristics and diverse applications of laser surface texturing. The paper begins by explaining the fundamental principles underlying LST, highlighting the mechanisms involved in material interaction and the resultant surface modifications. It explores the influence of laser parameters such as pulse duration, energy density, and wavelength on the texturing process, emphasizes their impact on surface morphology, roughness, and topographical features. Furthermore, this paper delves into the wide-ranging applications of LST across different industries and fields. It examines how LST enhances surface functionalities, including improvements in tribological properties, wettability, friction reduction, and biocompatibility. Additionally, the utilization of LST for creating microstructures enabling advanced functionalities in optics, electronics, biomedical devices, and energy harvesting systems is discussed. Moreover, the challenges and future directions in LST technology are highlighted, which encompass advances in precision, scalability, and integration of LST with other manufacturing processes. The potential environmental implications and economic feasibility of LST are also discussed.

2

The Burnishing Process of the Duplex Cast Steel in Aspect of Improving the Tribological Properties

Stradomski G. E., Fik Joanna, Rydz Dariusz

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 2

51--57

EN

Duplex cast steel it is a material with great potential. The properties of this material have contributed to its wide application in many industrial sectors, for example: oil extraction, printing, petrochemical industry, energy - flue gas desulphurization systems, seawater desalination plants, shipbuilding industry. The article presents the results of tribological tests following the static pressure roller burnishing (SPRB) process of GX2CrNiMoN22-5-3 duplex cast steel. The tests provided a basis for assessing the effect of the burnishing parameters on tribological properties of that material. The issue is important because the authors focused their research on duplex cast steels grade that are not containing copper. The article presents part of the research concerning the influence of the burnishing process on the properties of the duplex steel surface layer. Copper in duplex steels affects many areas one of them is the plastic properties. Its absence also reduces castability. Because of that it is reasonable to determine to what extent the properties of the surface layer of copper-free duplex cast steel grades can be shaped in burnishing process.

3

Optimization of tribology parameters of AZ91D magnesium alloy in dry sliding condition using response surface methodology and genetic algorithm

Beniyel M., Sivapragash M., Vettivel S. C., Senthil Kumar P., Ajith Kumar K. K., Niranjan K.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 1

art. no. e135835

EN

In the present research, the wear behaviour of magnesium alloy (MA) AZ91D is studied and optimized. MA AZ91D is casted using a die-casting method. The tribology experiments are tested using pin-on-disc tribometer. The input parameters are sliding velocity (1‒3 m/s), load (1‒5 kg), and distance (0.5‒1.5 km). The worn surfaces are characterized by a scanning electron microscope (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS). The response surface method (RSM) is used for modelling and optimising wear parameters. This quadratic equation and RSM-optimized parameters are used in genetic algorithm (GA). The GA is used to search for the optimum values which give the minimum wear rate and lower coefficient of friction. The developed equations are compared with the experimental values to determine the accuracy of the prediction.

4

Effect of shot peening on the surface properties, corrosion and wear performance of 17-4PH steel produced by DMLS additive manufacturing

Walczak Mariusz, Szala Mirosław

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

368--387

EN

Components produced by additive manufacturing (AM) via direct metal laser sintering (DMLS) have typical as-fabricated surface defects. As a result, surface properties of AM products should be modified to increase their strength, anti-wear behaviour, and at the same time to ensure their high corrosion resistance. Surface modification via shot peening is considered suitable for additive manufacturing of medical devices made of 17-4PH stainless steel. The objective of this study was to determine the effect of shot peening pressures (0.3 MPa and 0.6 MPa) and three types of blasting media (CrNi steel shot, nutshell granules and ceramic beads) on the tribological characteristics and corrosion resistance of specimens of DMLS 17-4PH stainless steel. Results demonstrated that shot peening caused steel microstructure refinement and-except for the nutshell shot-peened specimens-induced both martensite (α) formation and retained austenite (γ) reduction. 17-4PH specimens peened with steel and ceramic shots showed the highest increase in surface hardening by approx. ~ 119% (from 247 to 542 HV), which significantly improved their wear resistance. The highest mechanical properties (hardness and wear resistance) and corrosion resistance were obtained for the surfaces modified using the following media: ceramic beads > CrNi steel shot > nutshell granules. Adhesive and fatigue wear were two predominant mechanisms of tribological deterioration. Results demonstrated that the application of shot peening using ceramic beads led to grain size refinement from 22.0 to 14.6 nm and surface roughness reduction, which in turn resulted in higher corrosion resistance of the material. DMLS 17-4PH specimens modified by shot peening using ceramic beads and a pressure of 0.6 MPa exhibited the optimum surface morphology, hardness and microstructure, and thus improved wear and corrosion performance.

5

Tribological behavior of low-alloyed steel after nitriding

Vicen Martin, Bokůvka Otakar, Nikolić Ružica, Bronček Jozef

Production Engineering Archives

|

2020

|

Vol. 26, Iss. 3

78--83

EN

The tribological properties of the nitride layer applied to the low-alloyed steel were investigated in this research. Experimental work included determination if the chemical composition, wear resistance, Rockwell, Vickers and nano-indentation tests, both of the substrate material – the low-alloyed steel and the deposited nitride layer. From the results obtained in those experiments authors concluded that applying the nitride layer does not significantly improve the tribological properties of the tested lowalloyed steel samples, thus this process is not recommended for achieving that purpose.

6

Studying the wear of titanium thread of aircraft fuel filter

Gronek Sebastian, Szczepaniak Paweł, Jastrzębski Grzegorz, Winiarska Urszula, Kamiński Maciej, Krukowski Marek

Journal of KONBiN

|

2020

|

Vol. 50, iss. 2

83--105

EN

The article presents the tests that were conducted to examine the possibility of the fuel filter shank’s thread shearing under the impact of hydrostatic pressure. Increasedwear due to friction was confirmed on the threads of the titanium shanks that were tested, together with significantly reduced wear of the mating threads and steel sleeves. Shearing tests confirmed that to shear a thread that is worn to a degree similar to the threads that were tested, it is necessary to apply eight times more static pressure than the maximum pressure in the filter. A comparison of the shape of the coils of the thread that was subjected to the pressure test with the thread from the damaged filter demonstrated a significant difference in the wearing of these elements due to friction.

PL

W artykule przedstawiono przeprowadzone badania możliwości ścięcia gwintu trzonu z filtra paliwa pod wpływem działania ciśnienia hydrostatycznego. Potwierdzone zostało występowanie znacznego zużycia przez tarcie badanych gwintów tytanowych trzonów oraz wyraźnie mniejszego zużycia współpracujących z nimi gwintów stalowych tulejek. Próby ścinania wykazały, że do ścięcia gwintu zużytego w stopniu zbliżonym do badanych niezbędne jest zastosowanie 8-krotnie większego ciśnienia statycznego niż maksymalne ciśnienie występujące w filtrze. Porównanie kształtu nitek gwintu trzonów poddanych próbie ciśnieniowej z gwintem z filtra, który uległ awarii, wykazało znaczną różnicę w zużyciu tych elementów przez tarcie.

7

Investigation of tribological properties of CarbonX coating deposited on 100Cr6 steel

Vicen Martin, Bronček Jozef, Nový František

Production Engineering Archives

|

2019

|

Vol. 25

52--55

EN

The article deals with a reduction of friction coefficient of bearing steel 100Cr6. Reduction of friction was achieved by means of a CarbonX DLC coating. The coating exhibited excellent friction and mechanical properties. This coating was applied to samples made of 100Cr6 bearing steel. The friction results of the CarbonX coating were compared to the friction results of the 100Cr6 bearing steel. Reducing the friction of 100Cr6 bearing steel resulted in reduced wear and increase lifetime. The friction process of the samples will take place in an environment without lubrication. The aim of the article is to verify the behaviour of the DLC coating without the presence of lubricant in the friction node. The achieved results are to be interpreted in the conclusion of article.

8

Wpływ warunków fotopolimeryzacji na wybrane właściwości mechaniczne kompozytów stomatologicznych

Nowacka Agnieszka, Klepka Tomasz

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 4

272--281

PL

Badano wpływ warunków fotopolimeryzacji na wybrane właściwości mechaniczne kompozytów stomatologicznych na bazie żywicy dimetakrylanowej, o zawartości fazy nieorganicznej 22–65 % mas. Stosowano naświetlanie ciągłe i przerywane z jednorodnym i zmiennym natężeniem światła. Stwierdzono, że twardość wyznaczona metodą Shore’a oraz wartość maksymalnej siły ścinającej, a także przyczepność kompozytu do podłoża metalowego ściśle zależą od natężenia i czasu naświetlania. Z wykorzystaniem stanowiska pin-on-disc wyznaczono wartości współczynnika tarcia oraz zużycia trybologicznego badanych kompozytów stomatologicznych. Największą twardość Shore’a wykazywały kompozyty naświetlane metodą SOFT-START, a najmniejszą – naświetlane metodą ciągłą jednorodną. Największe wartości siły były generowane podczas odrywania od podłoża kompozytu naświetlanego metodą PULSE DELAY.

EN

The paper presents the results of an investigation of the effect of photopolymerization conditions on the selected mechanical properties of dental composites based on dimethacrylate resin with an inorganic phase content ranging from 22 wt % to 65 wt %. The continuous and intermittent lighting was used with uniform and variable light intensity. It was found that the Shore hardness, maximum shear force value and adhesion of the composite to the metal substrate are strongly dependent on the radiation intensity and exposure time. The tribological properties (friction coefficient and wear resistance) of dental composites were also determined using a pin-on-disc station. The highest values of Shore A hardness were measured for the composites exposed to light using SOFT-START mode, while the lowest hardness value was observed for the composite irradiated in uniform continuous mode. It was found that the highest force values were generated when the composite was exposed to light in the PULSE DELAY mode.

9

Zastosowanie polimerów jako mediów ściernych w obróbce przetłoczno-ściernej

Nowacka Agnieszka, Klepka Tomasz

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 4

234--237

PL

Obróbka przepływem ściernym (abrasive flow machining) jest – ze względu na swą charakterystykę – odpowiednią metodą polerowania złożonych otworów i zakrzywionych powierzchni. W przypadku tradycyjnych metod obróbki strumieniem ściernym (AFM) trudno jest uzyskać jednolitą chropowatość promieniowego rozkładu podczas polerowania skomplikowanych otworów, co wynika z nierównomiernego rozłożenia sił ściernych. Media ścierne są narzędziami roboczymi odpowiadającymi za polerowanie w procesie AFM. Ze względu na wysoką cenę medium ściernego nie każdy użytkownik może sobie pozwolić na wykorzystanie go do obróbki. Dlatego autorzy opracowali tańsze i skuteczniejsze media ścierne, zapewniające poprawę chropowatości powierzchni elementów wyrobów polimerowych. W artykule omówiono zastosowanie polimerów lepkosprężystych jako mediów do obróbki przetłoczno-ściernej. Dodatkowo zaproponowano modyfikacje w zakresie ilości i wielkości ziaren ściernych wypełniających medium ścierne, aby zwiększyć wartość siły nacisku ziarna na obrabianą powierzchnię i uzyskać równą powierzchnię złożonych otworów w procesie obróbki AFM.

EN

The characteristics of the products’ treatment by the abrasive flow machining (AFM) makes it an appropriate method of finishing the surface with complex geometry, e.g. holes or channels. Traditional methods of machining cause difficulties in obtaining a homogeneous roughness during finishing complicated shapes due to uneven distribution of abrasive forces. Due to the high price of abrasive media, not every user can afford for using it for processing. In the frame of the research, the novelty abrasive media has been developed to improve the surface roughness of the elements of polymer products. The use of viscoelastic polymers as a media of flow abrasive machining was discussed. Moreover, it is suggested to modify the quantity and size of abrasive grains filling the abrasive media in order to increase the value of the grain pressure force on the machined surface and to obtain an even surface of complex holes in AFM process.

10

Evaluation of the properties of polymer composites with carbon nanotubes in the aspect of their abrasive wear

Krzyżak A., Kosicka E., Szczepaniak R., Szymczak T.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 95, nr 1

5--12

EN

Purpose: Carbon nanotubes are used in composite materials due to the improvement of (including tribological) properties of composites, especially thermoplastic matrix composites. This demonstrates the potential of CNTs and the validity of research on determining the impact of this type of reinforcement on the composite materials under development. Design/methodology/approach: The article presents selected results of research on polymer composites made of C.E.S. R70 resin, C.E.S. H72 hardener with the addition of a physical friction modifier (CNTs) with a percentage by volume of 18.16% and 24.42%, respectively, which also acts as a reinforcement. The produced material was subjected to hardness measurements according to the Shore method and EDS analysis. The study of abrasive wear in reciprocating movement was carried out using the Taber Linear Abraser model 5750 tribotester and a precision weight. The surface topography of the composite material after tribological tests was determined using scanning electron microscopy (SEM). Some of the mentioned tests were carried out on samples made only of resin, used as the matrix of the tested polymer composite. Findings: Carbon nanotubes used in polymer matrix composites, including bisphenol A/F epoxy resin have an influence on the tribological properties of the material. The addition of carbon nanotubes contributed to a 24% increase in the Ra parameter relative to pure resin, to a level corresponding to rough grinding of steel. Research limitations/implications: The results of the tests indicate the need to continue research in order to optimize the composition of composites in terms of operating parameters of friction nodes in broadly understood aviation. Originality/value: The analysed literature did not find any studies on the impact of the addition of carbon nanotubes on epoxy resins based on bisphenol A/F. Due to the wide scope of application of such resins, the properties of such composite materials in which carbon nanotubes are the reinforcing phase have been investigated.

11

Cellular Automaton Finite Element Method Applied for Microstructure Prediction of Aluminium Casting Treated by Laser Beam

Hajkowski J., Popielarski P., Ignaszak Z.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 3

111--118

EN

What is the limit of improvement the structure obtained directly from the liquid state, with possible heat treatment (supersaturation and aging)? This question was posed by casting engineers who put arbitrary requirements on reducing the DAS (Dendrite Arm Spacing) length to less than a dozen microns. The results of tests related to modification of the surface microstructure of AlSi7Mg alloy casting treated by laser beam and the rapid remelting and solidification of the superficial casting zone, were presented in the paper. The local properties of the surface treated with a laser beam concerns only a thickness ranging from a fraction to a single mm. These local properties should be considered in the aspect of application on surfaces of non-machined castings. Then the excellent surface layer properties can be used. The tests were carried out on the surface of the casting, the surface layer obtained in contact with the metal mould, after the initial machining (several mm), was treated by the laser beam. It turned out that the refinement of the microstructure measured with the DAS value is not available in a different way, i.e. directly by casting. The experimental-simulation validation using the Calcosoft CAFE (Cellular Automaton Finite Element) code was applied.

12

Properties comparison of vegetable oils as lubricants

Szczypska M., Golimowski W.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 1

121--125

EN

The analysis of the properties of vegetable oils used in tribology as lubricants is presented. Oil-based lubricants, which get into the natural environment during exploitation, have a destructive effect on living organisms. Petroleum products, depending on the biodegradation environment, have a low biochemical degradability of 15 to 35%. Vegetable oils show significantly better biodegradability, namely from 80 to even 100%, therefore according to the sustainable development policy they are the most frequently mentioned equivalents for oil bases. Depending on the geographical region, availability and production costs of oilseeds, vegetable oils such as rapeseed, charlock, soy or algae oil are used to produce lubricants. Rapeseed and sunflower oil is mainly used in Europe, while in Asian and American countries, soybean oil is dominant. Vegetable oils are a mixture of triglycerides that determine the properties of fats. As lubricants, vegetable oils are used, as well as oils with modified structure, e.g. by chemical modification or from genetically modified crops. Physico-chemical properties such as viscosity, density or acid number have influence on lubricating properties. The literature analysis shows that both vegetable oils and lubricating compositions can be used as lubricants. Vegetable oils are much more environmentally friendly, nevertheless, due to their chemical structure, this kind of oils oxidizes faster, which badly affects their durability.

PL

Przedstawiono analizę właściwości olejów roślinnych stosowanych w tribologii jako środki smarne. Środki smarne pochodzenia naftowego, które podczas eksploatacji przedostają się do środowiska przyrodniczego, wpływają destrukcyjne na organizmy żywe. Produkty naftowe w zależności od środowiska biodegradacji wykazują niską zdolność biochemicznego rozkładu od 15 do 35%. Oleje roślinne wykazują znacznie lepszą biodegradowalność od 80 do nawet 100%, dlatego zgodnie z polityką zrównoważonego rozwoju stanowią najczęściej wymieniane odpowiedniki dla baz naftowych. Do produkcji środków smarnych w zależności od regionu geograficznego, dostępności oraz kosztów produkcji roślin oleistych używane są oleje roślinne m.in.: rzepakowy, gorczycowy, sojowy czy olej z alg. W Europie stosuje się głównie olej rzepakowy i słonecznikowy, natomiast w krajach azjatyckich i amerykańskich dominuje olej sojowy. Oleje roślinne to mieszanina trójglicerydów, które decydują o właściwościach tłuszczów. Jako środki smarne używane są oleje roślinne, a także oleje o zmodyfikowanej strukturze, np. przez modyfikację chemiczną lub pochodzące z upraw na drodze modyfikacji genetycznej. Na właściwości smarne mają wpływ takie cechy fizykochemiczne jak lepkość, gęstość czy liczba kwasowa. Z analizy literatury wynika, że zarówno oleje roślinne, jak i ich kompozycje smarne mogą być wykorzystywane jako środki smarne. Oleje roślinne są znacznie bardziej proekologiczne, jednak ze względu na strukturę chemiczną szybciej ulegają utlenianiu, co niekorzystnie wpływa na ich trwałość.

13

Tribological Response of Heat Treated AISI 52100 Steels Against Steel and Ceramic Counterparts

Türedi E., Yilmaz M., Senol V.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 3

222--228

EN

AISI 52100 bearing steels are commonly used in applications requiring high hardness and abrasion resistance. The bearing steels are working under dynamic loads in service conditions and their toughness properties become important. In order to provide the desired mechanical properties, various heat treatments (austenizing, quenching and tempering) are usually applied. In this study, AISI 52100 bearing steel samples were austenized at 900°C for ½ h and water quenched to room temperature. Then tempering was carried out at 795°C, 400°C and 200°C for ½ h. In order to investigate the effect of heat treatment conditions on wear behavior, dry friction tests were performed according to ASTM G99-05 Standard with a ‘ball-on-disk’ type tribometer. The samples were tested against steel and ceramic counterparts using the parameters of 100 m distance and 30 N load and 0.063 m/s rotational speed. After wear test, the surface characterization was carried out using microscopy. Wear loss values were calculated using a novel optical method on both flat and counterpart specimens.

14

Wpływ warstw DLC i DLC-Si na zmiany zachodzące na powierzchni implantów podczas współpracy z kością

Świątek L., Olejnik A., Grabarczyk J.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 137

2--12

PL

Niniejsza praca została poświęcona badaniu wpływu modyfikacji implantów medycznych warstwami węglowymi (DLC) oraz węglowymi domieszkowanymi krzemem (DLC-Si) na zmiany zachodzące w wyniku współpracy implantu z kością. Warstwy węglowe zostały wytworzone modyfikowaną metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej – RF PACVD. W celu przeprowadzenia badań zostały użyte dwa rodzaje podłoży – pierwszą grupę stanowiły płaskie próbki cylindryczne, natomiast drugą wkręty ortopedyczne. Wszystkie wykorzystane próbki zostały wytworzone ze stali AISI 316 LVM. Przygotowane próbki z warstwami węglowymi zostały przebadane pod względem charakteryzacji powierzchni. W celu sprawdzenia składu chemicznego oraz topografii powierzchni przeprowadzono analizy XPS oraz AFM. Warstwy węglowe zostały również przebadane pod kątem wybranych właściwości mechanicznych (twardość, moduł Younga, adhezja), a także właściwości trybologicznych (test ball-on disc). Niemodyfikowane oraz modyfikowane wkręty ortopedyczne zostały poddane próbom wkręcania w kość wołową. Przeprowadzono testy wkręcania oraz wykręcania wkrętów w kość (w liczbie 1, 10, 50 oraz 100 cykli). Celem badań było określenie zmian zachodzących na powierzchni implantów w momencie ich współpracy z kością. Próbki po przeprowadzonych testach zostały poddane obserwacji mikroskopowej (SEM) oraz analizie jakościowej składu chemicznego na powierzchni wkrętów (EDS). Obserwacje mikroskopowe pozwoliły zaobserwować, iż do powierzchni modyfikowanych wkrętów ortopedycznych adherują elementy kości, tworząc silnie związany z powierzchnią tribofilm, co nie występuje w przypadku wkrętów niemodyfikowanych. Analiza EDS pozwoliła na potwierdzenie, iż w składzie chemicznym tribofilmu obecnego na implantach znajdują się mineralne składniki kości.

EN

In this study the DLC and Si-incorporated DLC layers were deposited on stainless steel alloy (AISI 316 LVM) using modified radio frequency plasma assisted chemical vapour deposition (RF PACVD) method and examined in terms of chemical, mechanical and tribological properties. The carbon layers were synthesized on two types of samples: flat cylindrical probes and the orthopaedic screws (both were made from AISI 316 LVM). In order to determine the chemical composition, morphology and structure of the manufactured coatings the XPS, AFM, SEM observation and EDS analysis were performed. Mechanical properties were measured using nanoindentation technique, as well as the tribological properties were performed using ball-on-disc tests. The obtained results were correlated with the biological response of the coatings. The influence of changes of the modified implants surface was evaluated using screwing/unscrewing test. The samples after conducted tests were controlled using microscopic observation (SEM) and qualitative analysis of the chemical composition on the surface of the screws (EDS). Results demonstrate that on the surface of the DLC and DLC-Si coatings the tribofilm made from mineral bone compounds was created.

15

Nanorurki węglowe jako substancja uszlachetniająca prowadząca do poprawy parametrów trybologicznych zespołu tłok-cylinder silnika spalinowego

Iskra A., Babiak M., Wróblewski E.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 6

905--908

PL

Aktualne tendencje rozwoju silników spalinowych kładą szczególny nacisk na ciągłe zmniejszanie zużycia paliwa i emisji toksycznych składników spalin. Jednym ze sposobów spełnienia tych założeń jest redukcja tarcia w grupie tłok-cylinder. W artykule przedstawione zostały wyniki badań oporów ruchu tłoków pokrytych warstwą nanorurek węglowych oraz dodatku nanorurek węglowych do oleju silnikowego jako substancji uszlachetniającej. Pokrycie powierzchni nośnej tłoków nanorurkami węglowymi wykazały znaczną redukcję strat tarcia w grupie tłokowo-cylindrowej. Doprowadziło to także do redukcji zużycia paliwa. Również przez uszlachetnianie oleju smarującego, obszaru współpracy tłoka z gładzią cylindrową, poprzez tworzenie struktur nanorurek może prowadzić do dalszego obniżenia oporów tarcia.

EN

This article presents the results of motion resistance measurements of an engine equipped with pistons coated with carbon nanotubes and using carbon nanotube additions to the engine’s oil as the active additive. Covering the side surface of the piston with carbon nanotubes results in significant reduction in friction loss of the piston-cylinder system, and reduction in fuel consumption. Supplementing the lubricating oil working in the piston-cylinder liner area with nanotubes could also result in a further reduction of frictional resistance. Nanotubes in the lubricating oil can create structures able to significantly change oil properties, however, suspension creation processes are radically different.

16

Badania właściwości tribologicznych resorbowalnych biomateriałów na bazie polilaktydu

Karalus W., Szaraniec B., Gryń K., Chłopek J., Dąbrowski J. R., Jałbrzykowski M., Szymaniuk E.

Engineering of Biomaterials

|

2015

|

Vol. 18, no. 132

24--30

PL

Celem pracy było przeprowadzenie badań tribologicznych i ocena zużycia biokompozytów polimerowych. Do badań przygotowano trzy rodzaje kompozytów z polilaktydu modyfikowanego dodatkami w postaci: włókien węglowych, fosforanu trójwapnia oraz hydroksyapatytu. Ich zachowanie w warunkach tarciowych porównywano z próbkami referencyjnymi (PLA). Badania tribologiczne realizowano w warunkach tarcia suchego oraz w obecności smaru – soli fizjologicznej (roztwór wodny 0,9% NaCl). Na podstawie badań stwierdzono, że wprowadzenie modyfikatorów ceramicznych do osnowy polilaktydowej poprawiło charakterystyki tribologiczne, zaś dodatek włókien węglowych wpłynął najkorzystniej na obniżenie współczynnika tarcia (μ). Stwierdzono istotny wpływ środka smarnego. O ile w obecności smaru wartości μ dla wszystkich badanych materiałów obniżyły się, to zużycie - wyznaczone na podstawie zmian masy - zmniejszyło się tylko dla czystego polilaktydu oraz polilaktydu modyfikowanego włóknem węglowym. W przypadku kompozytów z fosforanem trójwapniowym i hydroksyapatytem zarejestrowano intensyfikację zużycia. Uzupełnieniem przeprowadzonych badań były obserwacje powierzchni testowanych próbek przy pomocy elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM). Niezależnie od warunków (ze smarem czy też bez) najmniejszą odpornością na zużycie tarciowe cechował się czysty polilaktyd. Kompozyty z dodatkami ceramicznymi wykazywały wyraźne ślady zużycia, zaś obserwacje powierzchni kompozytów wzmacnianych włóknami węglowymi ujawniły, że zewnętrzne warstwy poddawane oddziaływaniu tarcia narażone są na fragmentacje włókien węglowych. Zjawisko to może mieć niekorzystny wpływ na możliwość aplikacji takich materiałów w warunkach pracy, w których są narażone na ścieranie.

EN

The objective of this study was the observation and evaluation of tribological characteristics and behavior of biocomposites with polymer matrix under different friction conditions. Three types of polylactide composites were considered: with addition of carbon fibers (CF), tricalcium phosphate (TCP) and hydroxyapatite (HAP). As a reference pure polylactide (PLA) samples were prepared. Tribological tests were conducted under dry friction conditions and in the presence of a lubricant – physiological saline (0.9% NaCl aqueous solution). The results clearly show that introduction of ceramic modifiers to the polylactide matrix enhanced tribological resistance of the composite and carbon fibers addition reduced the value of friction coefficient (μ). It was observed that when the lubricant was present lower values of μ were recorded for all composites but when the wear process was analyzed it was revealed that the loss of mass was reduced only for pure PLA and PLA modified with carbon fibers. For ceramic modified composites the wear processes were more intense. Scanning electron microscopy was used for surface observations of tested samples. Regardless of friction conditions (with or without lubricant) pure polylactide samples, as the softest, wear the most. When surface of composites with ceramic additives were analyzed the biggest grooves and hollows ware observed. Samples with CF exposed to friction conditions reveal inclination to fibers fragmentation, thus application of such composites in kinematic joints in biomedical devices is limited.

17

Wpływ biokomponentu paliwowego w postaci oleju roślinnego na ślady zużycia par współpracujących

Weresa E., Czaban J., Szpica D., Banaszuk P.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

286--290

PL

Badania smarności mieszanin paliwowych (olejowych) pozwalają na wstępną ocenę procesów tribologicznych. Wykorzystując znormalizowaną metodę badawczą na aparacie czterokulowym przeprowadzono analizę śladów zużycia par współpracujących przy zmiennym obciążeniu, w różnych konfiguracjach mieszanin paliwowych olej napędowy (ON) / olej roślinny (ORZ). Zużycie to może być przyczyną nieszczelności w układach tłoczenia paliwa, przez co zostanie zakłócony proces zasilania, a stopień wymaganej korekty wykroczy poza obszar dopuszczony przez moduł sterowania, w efekcie wystąpi nierównomierność biegu. Dodatkowo przeprowadzono badania smarności mieszanin olej silnikowy OS/ON/ORZ; które mogą powstać w efekcie nieszczelności tłok-uszczelnienie-cylinder. Tego typu mieszaniny są przyczyną tzw. krystalizacji w układzie olejenia silnika, w efekcie poprzez „zatkanie” filtra paliwa, prowadzą do zatarcia. Na podstawie kształtu, oraz wielkości śladów zużycia przy różnych obciążeniach na stanowisku badawczym można wnioskować o zdatności eksploatacyjnej głównych par współpracujących w układzie zasilania i przeniesienia napędu silnika. Na tej podstawie, stosownie do potrzeb, można modyfikować resursy między naprawcze, czy częstotliwość czynności diagnostyczno-obsługowych.

EN

Investigation of the lubricity of a fuel is essential for evaluation of engine tribology. We approximate a rate of friction and wear of mechanical components of an engine under laboratory conditions using the standard method on four-ball extreme pressure tester T-02. Investigations were performed for diesel fuel blended in different proportions with the pure vegetable oil (PVO). The tribological interactions may lead to the leakage in the fuel feeding systems followed by the fuel supply disruptions that cannot be adjusted by the control module, and consequently, in the uneven running of the engine. Additionally, we tested the lubricity of diesel/engine oil/vegetable oil mixture, which can build up as a result of piston-seal-cylinder leakage. That mixture may cause so-called "crystallization" within the engine lubrication system and, as a result, the "clogging" of the fuel filter and the engine seizure. On the basis of the shape and size of wear that developed under different loadings, we can presume the exploitation suitability of the power transmission and engine system. The data can be useful for the modifications of the service life of the engine or frequency of its diagnostic maintenance.

18

Effect of magnetorheological fluid on tool wear during hard turning with minimal fluid application

Sam Paul P., Varadarajan A. S., Mohanasundaram S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 1

124--132

EN

Tool wear is a very complex phenomenon which can lead to machine down time, product rejects and can also cause problems to personnel. The present investigation aims at developing a magnetorheological fluid setup that can be attached to the tool holder for reducing tool wear during hard turning with minimal fluid application. The magnetorheological fluid acts as a viscoelastic spring with non-linear vibration characteristics that are controlled by parameters like the viscosity index of the fluid medium, shape of the plunger, current through the coil and size of the ferromagnetic particles. Cutting experiments were conducted to arrive at a set of magnetorheological fluid parameters that can offer better damping characteristics to minimize tool wear and promoting better cutting performance during turning of AISI 4340 steel of 46 HRC with minimal fluid application using hard metal insert with sculptured rake face. From the results, it was observed that the presence of magnetorheological fluid setup during hard turning with minimal fluid application attached to the tool holder reduces tool wear and brought forth better cutting performance. Commercialization of this idea is sure to benefit the metal cutting industry.

19

Modyfikacja właściwości trybologicznych poliuretanów

Janik H., Borzędowska K., Sienkiewicz M.

Elastomery

|

2014

|

T. 18, nr 4

9--15

PL

W niniejszej publikacji przedstawiono opisane w literaturze naukowej metody modyfikacji właściwości trybologicznych poliuretanów i kompozytów poliuretanowych oraz metody badań tych właściwości.Porównano materiały pod względem odporności na zużycie i ścieranie. Opisano także potencjalne przyczyny zmian wymienionych właściwości. Przedstawiono właściwości trybologiczne poliuretanów i kompozytów poliuretanowych w zależności od rodzaju napełnienia. Scharakteryzowano kompozyty z wypełnieniem polimerowym (UHMWPE, PA 11, PTFE, żywica fenolowa) oraz z napełnieniem nieorganicznym (TiNTs, TiNTs-HDI, nano-ZnO, GF, CF,CF-TDI, MWCNTs, MWCNTs-TDI, nano-SiO2). Na podstawie przeanalizowanych publikacji wykazano, że wprowadzenie do elastomeru poliuretanowego napełniacza powoduje kilkakrotne zmniejszenie współczynnika tarcia μ. Obniżenie parametru μ można uzyskać również poprzez nawilżanie przeciwpróbki (woda, woda morska, olej). Omawiane materiał rożniły się właściwościami trybologicznymi także w zależności od parametrów pracy (parametru FN, szybkości ścierania, czasu trwania pomiaru), rozmiarów i kształtu cząstek.

EN

The following paper presents methods of modification of tribological properties of polyurethanes and polyurethane composites and testing methods of tribological properties of these materials. Wear resistance and abrasion were compared for all materials described in the paper. Potential causes of changes in the properties was also discussed. Polyurethanes and polyurethane composites were presented depending on the type of reinforcement. Polymer-filled composites (UHMWPE, PA 11, PTFE, phenolic resin) and inorganic-filled composites (TiNTs, TiNTs-HDI, nano-ZnO, GF, CF, CF-TDI, MWCNTs, MWCNTs-TDI, nano-SiO2) were characterized. Addition of a suitable filler to the polyurethane elastomer causes a reduction in the friction coefficient by several times. Lowering the parameter μ can also be obtained by lubricating opponent body (water, sea water, oil). Tribological properties of selected materials vary depending on the operating conditions (FN parameter, friction rate, time of the measurement), the size and shape of the particles.

20

Badania powierzchniowej trwałości zmęczeniowej elementów łożysk tocznych na stanowisku STBL-02

Bak M., Libera M., Jósko M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2012

|

Vol. 57, nr 2

6-10

PL

Powierzchniowa trwałość zmęczeniowa charakteryzuje się ogromnym rozrzutem, który jest problemem dla projektantów i eksploatatorów maszyn i pojazdów. W artykule przedstawiono problematykę związaną z powierzchniową trwałością zmęczeniową. Praca przedstawia opis badań tribologicznych wykonanych na stanowisku STBL-02, będącym modelem walcowego łożyska tocznego. W pracy zawarto wyniki badań trzech grup po 20 wałeczków pochodzących z łożysk walcowych NU309, badanych w różnych warunkach tarcia.

EN

Rolling contact fatigue (RCF) is characterized by large scatter, which is a problem for designers and users of machine elements. The paper presents problems concerning the rolling contact fatigue life - namely, a description of the tribological tests executed on a STBL-02 stand, being the model of cylindrical roller bearings. This paper contains results of three groups of 60 rollers from NU309 cylindrical roller bearings. An investigation was carried out for different operational factors (rotational speed, loading, lubrication condition).