Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of artificial neural networks for the prediction of the service conditions of an elastohydrodynamic EHL contact in the presence of solid pollutant

Mattallah Sabrina, Kelaiaia Ridha, Louahem M’Sabah Hanane, Kerboua Adlen

Diagnostyka

|

2024

|

Vol. 25, No. 1

art. no. 2024107

EN

Lubricated mechanical mechanisms operate under service conditions influenced by several environmental parameters, and their life times may be threatened due to inappropriate use or by the presence of solid contaminants. The objective of this work is to study the effect of three operating parameters, namely: rotational speed 𝑉, load 𝑄 and kinematic viscosity 𝜈 in the presence of three sizes of solid contaminants 𝑇, on the degradation of an EHL contact, to predict the ranges of effects that may lead to the damage of the contacting surfaces. In our investigation, anexperimental design of nine trials is used to combine four factors with three levels each to accomplish the experimental investigation. Artificial neural network regression and the desirability function were used for the interpretation and modelling of the responses, whichare: wear 𝑊, arithmetic mean height 𝑅𝑎, total profile height 𝑅𝑡 and maximum profile height 𝑅𝑧. From these methods we observed that the sand grain sizes have a significant impact on the wear 𝑊 and the roughness 𝑅𝑎, but that viscosity has the primary influence on the variation of the roughnesses 𝑅𝑡 and 𝑅𝑧. We also found that the quality of the predicted models is very good, with overall determination coefficients of 𝑅2 learning = 0.9985 and 𝑅2 validation = 0.9996. Several levels of degradation depending on the operating conditions are predicted using the desirability function.

2

The Impact of a Movement Type on Tribological Properties of AlTiN Coating Deposited on HS6-5-2C Steel

Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Piotrowska Katarzyna, Radoń-Kobus Krystyna

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

305--316

EN

This paper investigates the effect of the type of movement on the tribological properties of an AlTiN coating applied to a disc made of HS6-5-2C steel. Tribological tests were carried out with a tribometer operating on a ball-disc friction apparatus moving in to-and-from as well as in rotary motion. The tests were carried out under technically dry friction conditions, subject to the application of a cutting fluid used during machining in grinding, turning, milling, drilling and cutting processes. A scanning microscope was used to observe the morphology of the surface, the morphology of the AlTiN coating, and to determine its chemical composition and assess wear mechanisms. The topography of the surface was analysed before and after carrying out the friction and wear tests using a confocal microscope with interferometric mode. The results of the provided tests indicate that the cutting fluid used in the tests reduced the coefficient of friction in both rotary and the sliding – reciprocating motion about 75% and 65% respectively. It has also contributed to a reduction in linear wear in the sliding – reciprocating motion about 22%. In case of rotary motion, higher values of linear wear about 40% were recorded, due to wear of the counterspecimen.

3

Modification of Microstructure and Surface Properties of Ti-6Al-4V Alloy by MoSi2 Particles Using Micro-Arc Oxidation Process

Kadhim Nawar Fahem, Haleem Ali Hubi, Awad Samir Hamid

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

374--384

EN

As an effective surface modification technique, micro-arc oxidation (MAO) is now widely used to improve the hardness and wear resistance of Ti and its alloys by low-cost and thick ceramic coatings. In this study, MoSi2 – modified ceramic coatings were deposited on Ti–6Al–4V alloy (340 HV) by MAO using an aqueous solution of (Na2SiO3),(NaPO3)6 and (NaOH) and MoSi2 particles. MoSi2 particles (3, 5, and 7 g/l) from wastes of furnaces electrodes were introduced into the electrolyte to improve the microstructure and surface properties of Ti-6Al-4V alloys. A scanning electron microscope (SEM), dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and mechanical tests (microhardness and wear) were used to identify the coating properties, morphologies, and phases. The findings showed that the addition of (5g/l) MoSi2 increased the thickness and hardness of MAO coatings from (19.08µm) and (910 HV) to (33.12µm) and (1260 HV), respectively. Also, the wear resistance by means of weight losses of uncoated alloys enhanced by (68 %) and (100%) after MAO and (5g/l) MoSi2 modified-MAO coatings, respectively. Results of this work will promote future works in using of industrial wastes in surface engineering of Ti-6Al-4V alloys by MAO technique for wear resistance applications.

4

Tribological Testing of Environmentally Friendly Lubricants

Kowalski Marcin, Bernat Szymon, Kowalczyk Joanna, Radoń-Kobus Krystyna, Grabowski Paweł, Madej Monika

Tribologia

|

2023

|

nr 1

51--63

PL

W artykule porównano właściwości oleju mineralnego z olejem na bazie glicerolu i olejem na bazie oleju rzepakowego. Uzyskane wyniki badań wskazały, że współczynnik tarcia dla oleju mineralnego wykazał zbliżoną charakterystykę dla obu obciążeń (25 N/ 50 N), również minimalne zmiany zaobserwowano dla oleju na bazie oleju rzepakowego. Natomiast największą różnicę uzyskano dla oleju na bazie glicerolu i wody, gdzie współczynnik tarcia wzrósł o ponad 23% dla obciążenia 50 N w porównaniu z obciążenie m 25 N. Przeprowadzone badania wskazują na bardzo dobrą charakterystykę olejów na bazie oleju rzepakowego oraz oleju na bazie glicerolu i wody wraz z dodatkami zmniejszającymi tarcie w zależności od przyłożonego obciążenia. Dla niż szych obciążeń bardzo dobre właściwości przeciwzużyciowe posiada olej na bazie glicerolu i wody, zaś dla wyższych olej na bazie oleju rzepakowego. Zatem w odpowiednich warunkach oleje przyjazne środowisku mają zbliżone lub lepsze właściwości smarne aniżeli toksyczne wysoko „zdodatkowane” oleje mineralne. Tym samym posiadają potencjał zastąpienia powszechnie stosowanego oleju mineralnego.

EN

This paper compares the properties of mineral oil with glycerol and water-based oil, and rapeseed-based oil. The obtained research results showed that the friction coefficient for mineral oil has similar characteristics for both loads (25 N/50 N). Minimal differences were also observed for the rapeseed-based oil. However, the most significant difference was obtained for oil based on glycerol and water, where the friction coefficient increased by more than 23% under the load of 50 N compared to 25 N. The tests showed very good characteristics of the oils based on rapeseed oil and the oil based on glycerol and water with additives reducing friction, depending on the applied load. For lower loads, the oil based on glycerol and water has very good anti-wear properties, whereas the oil based on rapeseed oil has very good anti-wear properties for higher loads. Thus, environmentally friendly oils have similar or better lubricating properties under appropriate conditions than toxic oils with high additive contents. Hence, they have the potential to replace the commonly used mineral oil.

5

Tribological properties of silver doped titanium nitride coatings

Piotrowska Katarzyna, Madej Monika

Tribologia

|

2023

|

nr 3

43--51

EN

The properties of titanium nitride (TiN:Ag) coatings applied by physical vapour phase deposition technique (PVD) on Ti13Nb13Zr alloy were subject to evaluation. The study presents the results of surface geometrical structure, adhesion and tribological tests. The geometric structure of the surface was examined using optical microscopy. A scratch test was used to assess adhesion. The model tribological tests were carried out in a rotary motion under technically dry friction conditions, lubricated with Ringer’s solution. In the case of technically dry friction, the analysis of the tribological test results indicated that the TiN:Ag coating was characterised by higher resistance to motion and lower wear compared to Ti13Nb13Zr. Friction coefficients registered during friction subject to lubrication with Ringer’s solution were compared for both materials; however, the surface wear was significantly lower in titanium alloy. The scratch test pointed towards high adhesion of the TiN:Ag coating. The study results provide insight into Ti13Nb13Zr alloy, titanium nitride coatings and their potential use for surgical instruments.

PL

Ocenie poddano właściwości powłok azotku tytanu (TiN:Ag) naniesionych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej PVD na stopie Ti13Nb13Zr. Przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni, adhezji oraz testów tribologicznych. Strukturę geometryczną powierzchni zbadano przy użyciu mikroskopii optycznej. Do oceny adhezji wykorzystano test zarysowania, tzw. scratch test. Modelowe badania tribologiczne przeprowadzono w ruchu obrotowym w warunkach tarcia technicznie suchego oraz ze smarowaniem płynem Ringera. Analiza wyników badań tribologicznych wskazała, że w przypadku tarcia technicznie suchego powłoka charakteryzowała się jedocześnie większymi oporami ruchu i mniejszym zużyciem w porównaniu z Ti13Nb13Zr. Współczynniki tarcia zarejestrowane podczas tarcia ze smarowaniem roztworem Ringera były porównywane dla obu materiałów, z kolei zużycie powłoki było dużo mniejsze w odniesieniu do stopu tytanu. Test zarysowania wskazał na wysoką adhezję powłoki TiN:Ag. Uzyskane wyniki badań stanowią źródło wiedzy na temat stopu Ti13Nb13Zr, powłok azotku tytanu oraz możliwości ich potencjalnego zastosowania na narzędzia chirurgiczne.

6

Tribological properties of MED610 medical material used in PolyJet matrix 3D printing technology

Szczygieł Paweł, Radoń-Kobus Krystyna, Madej Monika, Kozior Tomasz

Tribologia

|

2023

|

nr 4

65--77

EN

3D printing is increasingly being used in many industries and in medicine. As a result, new materials are being sought and researched, in particular biocompatible materials. Such materials can be used for medical devices, surgical instruments, and orthopaedic devices, as well as in bone surgery, tissue engineering, prosthetics, regenerative medicine, and the creation of drug delivery systems. This paper presents an analysis of the results of tribological testing of a biocompatible material used in 3D printing technology. The tests were conducted on a TRB3 tribometer (Anton) in a sphere-disk association. The tests were carried out by making cylindrical specimens with a diameter of 40 mm and a height of 6 mm from the MED610 material using photo-curing liquid polymer resin (PJM) technology. The specimens were fabricated in High Quality mode with a layer thickness of 0.016 mm and with different print directions in the X-Z plane: 0°, 45°, and 90°. The analysis was carried out under technical dry friction conditions and in the presence of saline solution (0.9% NaCl). The tests were performed under fixed test parameters, i.e. speed and loading of the specimens. Ball-disc tests were carried out using balls (counter-specimen) made of different materials with a diameter of 6 mm. Studies have shown that the direction of printing affects tribological wear, due to the anisotropic nature of the 3D printing technology. The lowest average coefficient of friction was obtained for specimens with a print direction of 90°.

PL

Druk 3D znajduje coraz szersze zastosowanie w wielu branżach przemysłowych oraz w medycynie. W związku z tym poszukiwane i poddawane badaniom są nowe materiały, w szczególności materiały biokompatybilne. Materiały takie mogą być stosowane do produkcji sprzętu medycznego, narzędzi chirurgicznych i urządzeń ortopedycznych oraz w chirurgii kostnej, inżynierii tkankowej, protetyce, medycynie regeneracyjnej lub do tworzenia systemów dostarczania leków. W pracy przedstawiono analizę wyników badań tribologicznych biokompatybilnego materiału polimerowego, stosowanego w technologii druku 3D. Testy tarciowe zrealizowano przy użyciu tribometru w skojarzeniu kula–tarcza. Badania przeprowadzono na próbkach w kształcie tarczy o średnicy 40 mm i wysokości 6 mm z materiału MED610 uzyskanego przy użyciu technologii fotoutwardzania ciekłych żywic polimerowych (PJM). Próbki wykonano w trybie wysokiej dokładności (High Quality) z grubością warstwy wynoszącą 0,016 mm oraz z różnymi kierunkami wydruku w płaszczyźnie X-Z: 0°, 45° i 90°. Analizę przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego oraz smarowania roztworem soli fizjologicznej (0,9% NaCl). Badania wykonano przy stałych parametrach testu, tj. prędkości i obciążenia próbek. Przeciwpróbkę stanowiły kulki o średnicy 6 mm z poliamidu 6.6 oraz polioksymetylenu (POM). Analiza wyników badań wskazały, iż kierunek druku ma wpływ na zużycie tribologiczne, co wynika z anizotropowej natury technologii druku 3D. Najmniejszy średni współczynnik tarcia uzyskano dla próbek o kierunku wydruku 90°.

7

Tribological properties of a silicone-based composite with inorganic additives

Wierzbicka Natalia, Talar Rafał

Tribologia

|

2023

|

nr 4

79--90

EN

The paper presents the results of experimental studies, including tribological tests of silicone-based composites with additions of hexagonal boron nitride (hBN) and titanium (Ti). The tests were conducted on a Bruker UMT2 tribotester and using a pin-on-disk setup developed by the authors, without a lubricating medium, and they employed a steel ball made of 100Cr6 steel and a sample made of the composite. During the tests, the products were not removed from the contact area. The paper analyzes the influence of additives on the tribological properties of the composite, i.e., the coefficient of friction (COF) as a function of distance and the wear of the tested samples. In the case of samples containing hBN, the COF decreases with an increase in its content. After reaching a volumetric percentage concentration of 20%, it begins to stabilize with the increase in mass loss. The profiles of COF changes as a function of distance for samples with different additive contents are comparable. The self-lubricating properties of hBN have been confirmed. The addition of Ti reduces the COF value, which decreases with the increase in the Ti content. Samples with a mass percentage concentration exceeding 100% of the Ti content have a COF value equal to the initial value for silicone. Thecomposite containing hBN has a lower COF value than samples with the Ti addition, and the wear tracks on their surface are narrower and shallower. The article is published in connection with the Autumn Tribology School.

PL

W pracy zostały przedstawione wyniki badań doświadczalnych obejmujących testy tribologiczne kom pozytów na osnowie silikonowej z dodatkami heksagonalnego azotku boru (hBN) i tytanu (Ti). Badania przeprowadzono na tribotesterze Bruker UMT2 i stanowisku autorskim typu Pin-on-disk bez stosowania medium smarującego w skojarzeniu kulki stalowej wykonanej ze stali 100Cr6 i próbki wykonanej z kompozytu. W trakcie prowadzenia badań produkty nie były usuwane ze strefy ruchu. W pracy analizowano wpływ dodatków na właściwości tribologiczne kompozytu, tj. wyznaczono współczynnik tarcia (COF) w funkcji drogi oraz zużycie badanych próbek. W przypadku próbek zawierających hBN wartość COF maleje wraz ze wzrostem jego zawartości. Po osiągnięciu stężenia procentowego objętościowego o wartości 20% zaczyna się stabilizować wraz ze wzrostem ubytku masy. Przebiegi zmian COF w funkcji drogi dla próbek o różnej zawartości dodatku są porównywalne. Właściwości samosmarujące hBN zostały potwierdzone. Dodatek Ti powoduje obniżenie wartości COF, która maleje wraz ze wzrostem zawartości dodatku Ti. Próbki o stężeniu procentowym masowym przekraczającym 100% zawartości Ti posiadają wartość COF równą początkowej dla silikonu. Kompozyt zawierający hBN charakteryzuje się mniejszą wartością COF niż próbki z dodatkiem Ti, a ścieżki powstałe na ich powierzchni są węższe i płytsze. Artykuł publikowany w związku z Jesienną Szkołą Tribologiczną.

8

The Influence of Graphite Addition on Tribological Properties of Polylactide (PLA)

Kujawa Maciej, Przekop Robert, Pawlak Wojciech, Widuch Adam, Hanszke Jakub

Tribologia

|

2023

|

nr 2

45--54

EN

Plastics are widely used due to their numerous advantages. Unfortunately, most of their types do not decompose quickly in the natural environment, causing environmental pollution. In order to counteract the problem of waste, there is a growing interest in plastics that degrade under the influence of the natural environment. The authors of this article are trying to use biodegradable plastic for sliding elements. Polylactide (PLA) is a biodegradable, environmentally friendly polymer; however, it has a high wear and friction coefficient when working with steel. It was decided to check whether the addition of 10% graphite (a commonly used, environmentally friendly modifier) would improve the tribological properties of PLA. Using a pin-on-disc station, the coefficient of friction, wear and temperature of the sample were determined depending on the speed of cooperation and pressure. The addition of graphite significantly reduced the linear wear of the composite in a wide range of parameters (sliding speed and pressure), slightly decreased the coefficient of friction and slightly increased the temperature of the composite.

PL

Tworzywa sztuczne ze względu na liczne zalety są bardzo chętnie stosowane. Niestety większość ich rodzajów nie ulega szybkiemu rozkładowi w środowisku naturalnym, powodując zanieczyszczenie otoczenia. W celu przeciwdziałania problemowi odpadów rośnie zainteresowanie tworzywami, które ulegają degradacji pod wpłwem oddziaływania środowiska naturalnego. Autorzy niniejszego artykułu prowadzą próby zastosowania biodegradowlnaego tworzywa sztucznego na elementy ślizgowe. Poliaktyd (PLA) jest biodegradowalnym polimerem przyjaznym środowisku, jednak podczas współpracy ze stalą ma duże zużycie i współczynnik tarcia. Postanowiono sprawdzić, czy dodatek 10% grafitu (powszechnie stosowany, nieszkodliwy dla środowiska modyfikator) poprawi właściwości tribologiczne PLA. Przy użyciu stanowiska typu pin-on-disc wyznaczono współczynnik tarcia, zużycie i temperaturę próbki w zależności od prędkości współpracy i nacisku. Dodatek grafitu znacząco zmniejszył zużycie liniowe kompozytu w szerokim zakresie parametrów (prędkości poślizgu i nacisku), a w niewielkim stopniu zmniejszył współczynnik tarcia oraz nieznacznie zwiększył temperaturę kompozytu.

9

The correlation between microstructure, mechanical and tribological properties in the alloys of Co-Cr protectors with micro additives Mo and W

Augustyn-Nadzieja Joanna, Frocisz Łukasz, Matusiewicz Piotr

Tribologia

|

2023

|

nr 3

7--17

EN

The paper presents the results of tests of tribological wear of two Co-Cr-Mo alloys (Wironit LA) and Co-Cr-Mo-W (Colado CC) used to make skeletal prostheses, combined works, implants and metal frameworks for ceramics. The test samples were centrifugally cast using the lost wax method and subjected to hardness measurements, microscopic observations, and a quantitative description of the microstructure. SEM examinations and EDS analysis of micro-areas on dendritic arms and interdendritic areas were performed together. The abrasive wear resistance tests with the use of a T-05 tester in the friction system roller-block were conducted in a dry sliding contact under the conditions of a metal-metal contact with the load of 100 N and for two friction paths, 500 and 1000 m.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zużycia tribologicznego dwóch stopów Co-Cr-Mo (Wironit LA) i Co-Cr-Mo-W (Colado CC) stosowanych do wykonywania protez szkieletowych, prac kombinowanych, implantów i szkieletów metalowych pod ceramikę. Badane próbki odlewano odśrodkowo metodą wosku traconego i poddawano pomiarom twardości, obserwacjom mikroskopowym wraz z ilościowym opisem mikrostruktury. Wykonano badania SEM wraz z analizą EDS mikroobszarów na ramionach dendrytycznych oraz obszarów interdendrytycznych. Badania odporności na zużycie ścierne z wykorzystaniem testera T-05 w układzie ciernym wałek–blok przeprowadzono w suchym styku ślizgowym w warunkach kontaktu metal–metal z obciążeniem 100 N i dla dwóch dróg tarcia, 500 i 1000 m.

10

Evaluation of the Effects of ZDDP and Graphene Additives in PAO 8 Oil on the Tribological Properties of Tialn Coating

Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Ozimina Dariusz

Tribologia

|

2023

|

nr 2

35--44

EN

This paper investigates the tribological effects of graphene and anti-wear zinc dialkyl dithiophosphates (ZDDP). Friction tests have been carried out on a tribological tester which operates as a ball and disc assembly in a frictional, sliding motion. Tests were carried out with a load of 10 N over a sliding distance of 1000 m. TiAlN coated HS6-5-2C steel discs, and 100Cr6 steel balls were used in the tests. Tests were conducted under lubrication conditions with poly(α)olefin oil PAO 8 with graphene and/or ZDDP. The chemical composition of the TiAlN coating was studied using a scanning electron microscope, and the wear marks on the discs and balls were observed. The geometric structure of the samples was analysed before and after the friction tests using a confocal microscope with interferometric mode. The results indicated that the addition of ZDDP and graphene to the poly(α)olefin oil had an effect on reducing the friction coefficient.

PL

W artykule określono wpływ grafenu i dodatku przeciwzużyciowego dialkiloditiofosforanu cynku ZDDP na właściwości tribologiczne. Badania tarciowe przeprowadzono na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu ślizgowym. Testy wykonano przy obciążeniu 10 N na drodze tarcia równej 1000 m. Do badań użyto tarcz ze stali HS6-5-2C z powłoką TiAlN oraz kul ze stali 100Cr6. Testy przeprowadzono w warunkach smarowania olejem poli(α)olefinowym PAO 8 z grafenem i/lub z ZDDP. Za pomocą mikroskopu skaningowego zbadano skład chemiczny powłoki TiAlN, a także obserwowano ślady wytarcia na tarczach i kulach. Przy użyciu mikroskopu konfokalnego z trybem interferometrycznym dokonano analizy struktury geometrycznej próbek przed oraz po testach tarciowych. Uzyskane wyniki badań wskazały, że dodatek ZDDP i grafenu do oleju poli(α)olefinowego wpłynął na zmniejszenie współczynnika tarcia.

11

Energetic conditions of maximising temperature and energy density in the environment of friction contact of solids

Maciąg Maria

Tribologia

|

2023

|

nr 4

33--41

EN

The paper is intended to determine maximum temperatures in the friction zone of solids. An original model of thermal processes in a miniature test object – environment of a selected contact of asperities – is proposed. Its volume is limited to an area where energy dissipation and wear take place. The discussion is based on an energy balance including temperature variations within the object. An original method of establishing the maximum value of the so-called flash temperature on the basis of an experiment addressing the thermodynamic nature of friction is proposed. A method of determining average density of energy dissipated in a tested volume is specified as well. An analytical description of elementary friction includes physical properties of a material: density, specific heat, hardness; parameters characterising friction and wear, such as coefficient of friction, coefficient of wear, nominal unit pressure, specific work of wear, unit work of mechanical dissipation, temperature of friction surface, temperature of the immediate environment of surface asperities contact, mass of energy dissipation area, mass wear, and structure of the energy balance. The proposed description of friction within a contact of surface asperities encompasses analytical dependences that relate all the physical quantities accepted as characteristics of an object and the process inside it to one another. A quantitative evaluation of the maximum temperature and density of dissipated energy is undertaken for a selected instance of tribological testing.

PL

Praca poświęcona jest ustaleniu maksymalnych temperatur w strefie tarcia ciał stałych. Zaproponowano oryginalny model procesów cieplnych zachodzących w miniaturowym obiekcie badań – otoczeniu wybranego styku nierówności. Jego objętość ograniczono do obszaru przestrzennego, w którym zachodzi dyssypacja energii oraz zużywanie. Podstawą rozważań był bilans energii, uwzględniający zmiany temperatury w obrębie tego obiektu. Zaproponowano oryginalny sposób wyznaczania maksymalnej wartości temperatury, tak zwanej temperatury błysku, w oparciu o eksperyment uwzględniający termodynamiczną naturę tarcia. Ponadto ustalono metodę wyznaczania średniej gęstości energii rozpraszanej w badanej objętości. W opisie analitycznym elementarnego zjawiska tarcia uwzględniono własności fizyczne materiału: gęstość, ciepło właściwe, twardość; parametry charakteryzujące tarcie i zużycie, m.in.: współczynnik tarcia, współczynnik zużycia, nacisk jednostkowy nominalny, pracę właściwą zużycia, pracę jednostkową dyssypacji mechanicznej, temperaturę powierzchni tarcia, temperaturę bezpośredniego otoczenia styku nierówności powierzchni, masę obszaru dyssypacji energii, zużycie masowe i strukturę bilansu energetycznego. Zaproponowany opis zjawiska tarcia w obrębie styku nierówności powierzchni stanowią zależności analityczne wiążące ze sobą wszystkie wielkości fizyczne przyjęte jako cechy obiektu i zachodzącego w nim procesu. Ocenę ilościową maksymalnej temperatury i gęstości rozpraszanej energii przeprowadzono dla wybranego przykładu badań tribologicznych.

12

Effect of cereal seed contribution to the wearof selected materials used to produce screw conveyor blades

Ligier Krzysztof, Lemecha Magdalena, Napiórkowski Jerzy

Tribologia

|

2023

|

nr 4

23--31

EN

This paper presents the analysis of the process of structural material wear by cereal seeds. Two steel grades were subjected to testing: C45 and low-alloy steel with a micro-addition of boron. The experiment was conducted under laboratory conditions by the “rotating bowl” method. Wheat and maize seeds were used as an abrasive. During the testing, analyses of specimen weight and volume loss as a function of the friction distance were carried out. An analysis of the test material surface was conducted as well. The study results show that the C45 steel worn in maize grains exhibited a weight loss greater by 20% than that for the wear in wheat grains. For the abrasion-resistant steel, the difference was 22%. In both abrasive mediums, the C45 steel wore to a greater extent than the abrasion-resistant steel. For the maize grain abrasive, the weight loss value was approx. 1.5 times higher than that for the C45 steel. Similar correlations were noted for the wheat abrasive. The abrasion-resistant steel had a wear rate approx. 1.6 times lower than the C45 steel. The dominant wear types observed on the surfaces of the test steels include ridging and micro-cutting.

PL

W pracy przedstawiono analizę procesu zużywania materiałów konstrukcyjnych przez nasiona zbóż. Badaniom poddano dwa gatunki stali: C45 i stal niskostopową z mikrododatkiem boru. Eksperyment przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych metodą „wirującej misy”. Jako ścierniwo użyto nasion pszenicy i kukurydzy. Podczas badań dokonywano analizy ubytku masy i objętości próbek w funkcji drogi tarcia. Wykonano również analizę powierzchni badanych materiałów. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że stal C45 zużywana w ziarnach kukurydzy wykazywała o 20% większy ubytek masy niż w przypadku zużycia w pszenicy. Dla stali odpornej na zużycie ścierne różnica ta wynosiła 22%. W obu ośrodkach ściernych bardziej zużywała się stal C45 w porównaniu ze stalą odporną na zużycie ścierne. W przypadku ścierniwa, jakim były ziarna kukurydzy, wartość ubytku masy była wyższa o ok. 1.5 razy dla stali C45. Podobne zależności zaobserwowano w przypadku ścierniwa, jakim była pszenica. Stal odporna na zużycie ścierne zużyła się o ok. 1.6 razy mniej niż stal C45. Dominującym rodzajem zużycia, jaki zaobserwowano na powierzchni badanych stali jest bruzdowanie i mikroskrawanie.

13

Characterisation of Micromechanical and Tribological Properties of Titanium Grade 2 after Cyclic Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian

Tribologia

|

2023

|

nr 1

9--18

EN

This paper presents the characterisation of micromechanical and tribological properties of titanium Grade 2 before and after cyclic oxidation. The oxidation process was carried out at temperatures of 600°C, 650°C and 700°C in 4 and 12 cycles. Microscopic studies showed that oxide particle size increased with increasing oxidation temperature and the number of cycles. Titanium Grade 2 showed up to 3 times higher hardness after cyclic oxidation. The highest hardness (8.4 GPa) was obtained after 12 cycles of titanium oxidation at 650°C. Tribological tests were conducted in pairs with different materials (Al2O3, ZrO2, bearing steel 100Cr6). The presence of oxide layers obtained on the titanium surface resulted in a significant reduction in specific wear rate. Titanium Grade 2 showed the best resistance to sliding wear after cyclic oxidation at 600°C during sliding interaction with ZrO2 and 100Cr6 balls (unmeasurable wear under assumed test conditions). In the other test variants, the reduction in wear ranged from 37 to 96%.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości mikromechanicznych i tribologicznych tytanu Grade 2 przed i po utlenianiu cyklicznym. Proces utleniania realizowano w temperaturze 600°C, 650°C i 700°C w 4 i 12 cyklach. W badaniach mikroskopowych wykazano, że wielkość cząstek tlenków rosła wraz ze wzrostem temperatury utleniania oraz liczby cykli. Tytan Grade 2 po utlenianiu cyklicznym charakteryzował się na wet 3-krotnie wyższą twardością. Największą twardość (8.4 GPa) uzyskano po 12 cyklach utleniania tytanu w temperaturze 650°C. Testy tribologiczne realizowano w skojarzeniu z różnymi materiałami (Al2O3 , ZrO2 , stal łożyskowa 100Cr6). Obecność warstw tlenkowych otrzymanych na powierzchni tytanu spowodowała znaczną redukcję zużycia objętościowego. Najlepszą odpornością na zużycie ścierne tytan Grade 2 charakteryzował się po utlenianiu cyklicznym w temperaturze 600°C podczas współpracy ciernej z kulkami ZrO2 oraz 100Cr6 (zużycie niemierzalne w przyjętych warunkach badań). W pozostałych wariantach badań redukcja zużycia wynosiła od 37 do 96%.

14

Analysis of the Influence of Wear Crack of Chain Drive on Stress in Its Elements

Sokolski Piotr

Tribologia

|

2023

|

nr 2

65--72

EN

Pin joints of chain transmissions are areas of stress concentration, which can lead to the formation of cracks in the links. This process often contributes to a critical weakening of the cross-section in the lugs of these links, which results in its damage and may lead to the failure of the entire drive. The article analyses the influence of exemplary wear damages of chain transmission elements on the magnitude of stress concentration. The impact of the load, crack size, and its location on the level of stress increase was assessed. The location of cracks in the lugs of chain plates transmission links which lead to the most significant increase in stress level was identified.

PL

Połączenia sworzniowe przekładni łańcuchowych są miejscem koncentracji naprężeń, które mogą prowadzić do powstawania pęknięć w ogniwach. Proces ten często przyczynia się do krytycznego osłabienia przekroju w uchach tych ogniw, co skutkuje jego zniszczeniem i może prowadzić do niesprawności całego napędu. W artykule przeanalizowano wpływ przykładowych uszkodzeń zużyciowych elementów przekładni łańcuchowych na wielkość spiętrzenia naprężeń. Dokonano oceny wpływu wielkości obciążenia, wielkości pęknięcia oraz jego lokalizacji na poziom przyrostu naprężeń. Zidentyfikowano położenie pęknięć uch płytek gąsienicowych przekładni łańcuchowych, które prowadzą do największego spiętrzenia wytężenia.

15

An Evaluation of the Effect of Silica Dust on Brake Pad Wear

Szczyglak Piotr, Napiórkowski Jerzy, Sydorczyk Mateusz

Tribologia

|

2023

|

nr 2

73--84

EN

The wear of brake pads exposed to silica dust was measured. A novel test stand was developed to analyse brake pads' wear exposed to silica dust. Brake pad wear was determined by measuring pad lining geometry and mass changes. Geometric wear was analysed by determining changes in the thickness of the brake pad lining during friction tests. In order to determine changes in mass, the brake pads were weighed before and after the test. Brake pad wear was evaluated under dust-free conditions and under exposure to silica dust. The tests revealed significant differences in brake pad wear under dust-free conditions and under exposure to silica dust. Mass loss of brake pad lining at different silica concentrations in airborne dust was described.

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów zużycia okładzin hamulców tarczowych w zapyleniu pyłu kwarcowego. W celu przeprowadzenia badań zbudowano nowatorskie stanowisko do badania zużycia okładzin hamulców tarczowych w zapyleniu pyłu kwarcowego. Zużycie określono metodą geometryczną i wagową. Pomiary w przypadku wyznaczenia zużycia geometrycznego polegały na ocenie zmian grubości okładziny hamulcowej podczas prób tarcia. W przypadku metody wagowej dokonano pomiaru masy klocka hamulcowego przed badaniem oraz po wykonaniu badania. Badania zużycia klocków hamulcowych dokonano w warunkach środowiska bez zapylenia oraz w zapyleniu pyłem kwarcowym. Przeprowadzone wyniki badań wykazały istotne różnice w procesie zużywania klocków hamulcowych pomiędzy próbami wykonywanymi bez zapylenia, a tymi wykonywanymi w zapyleniu. Przedstawiono przebieg ubytku masowego w zależności od stopnia zapylenia powietrza kwarcem.

16

Study on the friction coefficient between eggshells and powders with various chosen surfaces

Wozniak Marek, Kuchar Maciej, Zakrzewski Sergiusz, Siczek Krzysztof, Obraniak Andrzej, Rylski Adam, Kubiak Przemyslaw

Technologia i Jakość Wyrobów

|

2023

|

R. 68

111--151

EN

Transport of fresh or powdered chicken eggs uses conveyors with elements made of steel or plastics, and surfaces often coated by Teflon. Various forms of eggs contact with said surfaces and are subject to friction processes between them. The frictional resistances cause a load on the devices driving the conveyors and a local and temporary increase in temperature in the contact zones and allow the abrasive wear of both the surfaces of the conveyors, packages and the eggshells themselves. This study aimed to determine such the coefficient of friction and wear intensity at various contacts. The friction and wear tests were conducted on two tribotesters and the results are shown in the article.

PL

Transport świeżych lub sproszkowanych jaj kurzych wykorzystuje przenośniki z elementami wykonanymi ze stali lub tworzyw sztucznych, a powierzchnie często pokryte teflonem. Różne formy jaj stykają się ze wspomnianymi powierzchniami i podlegają procesom tarcia między nimi. Opory tarcia powodują obciążenie urządzeń napędzających przenośniki oraz lokalny i tymczasowy wzrost temperatury w strefach styku i pozwala na zużycie ścierne powierzchni przenośników, pakietów i samych skorupek jaj. Badanie to miało na celu określenie takiego współczynnika tarcia i intensywności zużycia w różnych stykach. Testy tarcia i zużycia przeprowadzono na dwóch tribotesterach, a wyniki pokazano w artykule.

17

The effect of hyaluronic acid concentration on the rheological and tribological properties of artificial synovial fluid base solutions

Grykin Monika Izabela, Klekotka Marcin, Dąbrowski Jan Ryszard

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 10

555--562

EN

Synovial joints are a basic part of the human body. Lack of proper lubrication of joints can lead to significant wear of their surfaces. The tribological and rheological properties of artificial synovial fluid solutions based on hyaluronic acid were studied. It was found that the concentration of selected hyaluronic acid solutions significantly affects the investigated parameters. The most promising results were obtained for 8 wt% hyaluronic acid solution, which showed the highest viscosity and wettability, and the lowest wear.

PL

Stawy maziowe stanowią podstawową część organizmu człowieka. Brak odpowiedniego smarowania stawów może prowadzić do znacznego zużycia ich powierzchni. W pracy zbadano właściwości tribologiczne i reologiczne roztworów sztucznej cieczy synowialnej na bazie kwasu hialuronowego. Stwierdzono, że stężenie wybranych roztworów kwasu hialuronowego znacząco wpływa na badane parametry. Najlepsze wyniki uzyskano dla 8% mas. roztworu kwasu hialuronowego, który charakteryzował się największą lepkością, zwilżalnością, a także najmniejszym zużyciem.

18

Influence of mechanical factors on the performance and aging process of oil pump jack

Aliyev Alesker M., Aliyeva Sevda Y.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 12

776--785

EN

The paper discusses the influence of mechanical factors on the performance and aging process of rocking machines, specifically focusing on oilfield equipment such as the downhole rod pump jack. The authors emphasize the importance of analyzing the condition and aging process of oilfield equipment to ensure reliability, safety, and efficiency in oil production processes. The mechanical factors discussed in the paper include vibrations, loads, wear, and corrosion. Vibrations can be caused by improper balance, bearing failures, or other factors, and they have a negative impact on equipment performance and can lead to breakdowns. High mechanical loads associated with raising and lowering sucker rods can cause wear and damage to the pump jack. Operating in harsh environments with sand, abrasive particles, or chemicals can also cause wear on surfaces and equipment parts. Corrosion of metal components can occur due to moisture, chemical attack, or improper storage and maintenance, leading to deterioration and breakage of equipment. The consequences of these mechanical factors on the aging of an oil pump jack include accelerated aging, decreased performance, and an increased risk of accidents. Continuous exposure to vibration, stress, wear, and corrosion accelerates the aging process, resulting in deterioration and reduced equipment life. Damage and breakdowns caused by mechanical factors lead to decreased efficiency, negatively impacting oil production processes. Moreover, insufficient maintenance and failure to address mechanical influences increase the risk of accidents, downtime, and damage to other parts of the manufacturing process. To assess the health and aging status of an oil pump jack, various analysis and diagnostic methods are used, including visual inspection, strength testing, monitoring of parameters, and non-destructive testing. Visual inspection helps identify visible damage, wear, and defects. Strength testing evaluates the reliability of pump jack parts and identifies potential issues. Monitoring parameters like vibrations, temperature, and pressure allows for detecting deviations from normal operation and preventing breakdowns. Non-destructive testing methods such as ultrasonic testing, magnetic particle testing, and radiography help identify hidden defects and damage. The authors recommend several strategies to maintain the reliability and efficiency of an oil pump jack. These strategies include implementing a preventive maintenance program with regular inspection, testing, and parts replacement based on manufacturer’s recommendations and equipment condition analysis. Determining optimal service and part replacement intervals based on historical data, monitoring results, and manufacturer’s recommendations is crucial. Additionally, utilizing more durable materials, anti-corrosion coatings, improved designs, and technologies can increase equipment resistance to mechanical stress and improve performance. The paper also describes the device and components of a pump jack, such as the installation base, platform, balancer, electric motor, crank, connecting rod, and control station. It emphasizes the importance of considering various characteristics when selecting and evaluating the effectiveness of a pump jack, including working load, maximum plunger stroke, reducer dimensions, output torque, and swing frequency. The kinematics of the pump jack drive system are discussed, highlighting the need for reconfiguration to adapt to changing operating conditions and optimize oil production performance. Overall, the paper emphasizes the importance of analyzing mechanical factors, managing the aging process, and implementing maintenance strategies to ensure the reliable and efficient operation of oilfield equipment, specifically the pump jack used in oil production processes.

PL

: W artykule omówiono wpływ czynników mechanicznych na wydajność i proces starzenia się kiwonów, koncentrując się na urządzeniach do eksploatacji złóż ropy naftowej. Autorzy podkreślają znaczenie analizy stanu i procesu starzenia się sprzętu naftowego dla zapewnienia niezawodności, bezpieczeństwa i wydajności procesów produkcji ropy naftowej. Czynniki mechaniczne omówione w artykule obejmują drgania, obciążenia, zużycie i korozję. Drgania mogą być wywołane przez nieodpowiednie zbalansowanie, usterki łożysk lub inne czynniki i mają negatywny wpływ na wydajność sprzętu oraz mogą prowadzić do awarii. Wysokie obciążenia mechaniczne powiązane z podnoszeniem i opuszczaniem żerdzi pompowych mogą powodować zużycie i uszkodzenie kiwona. Praca w trudnych środowiskach z piaskiem, cząstkami ścierającymi lub chemikaliami może także skutkować zużyciem powierzchni i części sprzętu. Korozja komponentów metalowych może wystąpić w związku z wilgocią, agresywnością chemiczną lub nieodpowiednim przechowywaniem i konserwacją i doprowadzić do degradacji i uszkodzeń sprzętu. Konsekwencje tych czynników mechanicznych względem starzenia się kiwona obejmują przyspieszone starzenie, zmniejszoną wydajność i zwiększone ryzyko wypadków. Stałe narażenie na drgania, naprężenie, zużycie i korozję przyspiesza proces starzenia, powodując degradację i zmniejszenie żywotności sprzętu. Uszkodzenia i awarie wywołane przez czynniki mechaniczne prowadzą do zmniejszenia wydajności, wpływając negatywnie na procesy produkcji ropy naftowej. Ponadto niewystarczająca konserwacja i brak uwzględnienia wpływów mechanicznych zwiększają ryzyko wypadków, przestoju i uszkodzenia innych elementów procesu produkcyjnego. Aby ocenić stan i status starzenia się kiwona, stosuje się różne analizy i metody diagnostyczne, w tym inspekcję wizualną, próby wytrzymałościowe, monitorowanie parametrów i próby nieniszczące. Inspekcja wizualna pomaga zidentyfikować widoczne uszkodzenia, zużycie i defekty. Próby wytrzymałościowe oceniają niezawodność części kiwona i identyfikują potencjalne problemy. Monitorowanie parametrów takich jak drgania, temperatura i ciśnienie pozwala wykryć odchylenia od normalnej pracy i zapobiec awariom. Metody prób nieniszczących, takie jak badania ultradźwiękowe, badania magnetyczno-proszkowe i radiografia, pomagają odnaleźć ukryte defekty i uszkodzenia. Autorzy rekomendują kilka strategii dla zachowania niezawodności i wydajności kiwona. Strategie te obejmują wdrożenie zapobiegawczego programu konserwacji z regularnymi przeglądami, testami i wymianą części na podstawie rekomendacji producenta i analizy stanu sprzętu. Kluczowe jest ustalenie optymalnych przedziałów serwisowania i wymiany części, opierając się na danych historycznych, wynikach monitoringu i rekomendacjach producenta. Dodatkowo stosowanie wytrzymalszych materiałów, powłok antykorozyjnych, ulepszonych konstrukcji i technologii może zwiększyć wytrzymałość sprzętu na naprężenia mechaniczne i poprawić wydajność. W artykule opisano także urządzenia i komponenty kiwona, takie jak podstawa instalacyjna, platforma, wahacz, silnik elektryczny, korba, żerdź łącząca i stanowisko sterowania. Podkreślono znaczenie uwzględnienia różnych cech podczas wyboru i oceny wydajności kiwona, w tym obciążenia roboczego, maksymalnego suwu tłoka, wymiarów reduktora, wyjściowego momentu obrotowego i częstotliwości ruchu wahadłowego. Omówiona została kinematyka systemu napędowego kiwona, z podkreśleniem potrzeby rekonfiguracji w celu przystosowania się do zmiennych warunków pracy i optymalizacji wydajności produkcji ropy naftowej. Ogólnie rzecz biorąc, w artykule podkreślono znaczenie analizy czynników mechanicznych, zarządzania procesem starzenia i wdrażania strategii konserwacji dla zapewnienia niezawodnej i wydajnej pracy sprzętu na złożach ropy naftowej, a konkretnie kiwona stosowanego w procesach produkcji ropy naftowej.

19

Effect of saccharin addition on formation, wear and corrosion resistance of electrodeposited Ni-Cr coatings

Demir Mehmet, Kanca Erdoğan, Karahan İsmail Hakki

Materials Science Poland

|

2023

|

Vol. 41, No. 3

111--125

EN

Numerous factors play a pivotal role in shaping the mechanical and corrosion resistance properties of electrodeposited Ni-Cr alloy coatings. This study delves into the deposition of Ni-Cr alloy coatings on AISI 1040 steel, examining the influence of saccharin additives within the electrodeposition bath. Specifically, the concentration of saccharin within the solution was varied over a range of 0 to 2 g/l. Following the electrodeposition process, a comprehensive array of characterization techniques was employed, encompassing 2D surface roughness analysis, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, nanoindentation, energy-dispersive X-ray spectroscopy and assessments of wear and corrosion performance. The characterization results of this article reveal a compelling difference between saccharin-free Ni-Cr coatings and their saccharin-modified counterparts. Notably, microcracks, a common occurrence in saccharin-free coatings, were suppressed in the saccharin-modified Ni-Cr coatings. Additionally, the latter exhibited a smoother and more uniform surface texture. A crucial observation was that the introduction of saccharin into the bath was directly associated with an increased incorporation of chromium within the coatings, resulting in higher nanohardness values. Furthermore, the residual stress within the coatings shifted from tensile to compression as saccharin concentrations increased. Concurrently, surface roughness and wear rates exhibited a consistent downward trend with increasing saccharin concentrations in the solution. The most significant findings were seen in the domain of corrosion resistance. Saccharin-modified Ni-Cr coatings outperformed the bare steel substrate and saccharin-free Ni-Cr coatings. Intriguingly, the enhancement of corrosion resistance was not linearly proportional to saccharin concentration; the optimal corrosion resistance was achieved at a concentration of 1 g/l.

20

Developing a work roll model by analyzing the mechanism influence through analytic calculation

Al Mohammed Hussein Mohammed Ali

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2023

|

Vol. 28, no. 4

1--9

EN

This paper presents a novel approach to developing a work roll prediction model that takes into account both the mechanism and condition influences on work roll wear. This was accomplished by conducting an analytic calculation of work roll mechanism influence, constructing a work roll wear model, and combining the wear mechanism with actual wear data. The resulting model is applicable to both symmetric and asymmetric wear of the work roll, and experimental results showed that the relative error between measured and predicted values was less than 5%, with a maximum error of below 15%. This level of accuracy is sufficient for predicting roll wear and lays the foundation for improved strip shape control and roll design. Furthermore, this approach has the potential to generate significant economic benefits and has wide-ranging applications.