Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimization of Tribological Parameters of Pre-Positioned Wire Based Electron Beam Additive Manufactured Ti-6Al-4V Alloy

Manjunath Anandan, Anandakrishnan V., Ramachandra S., Parthiban Kannan, Sathish S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 2

447--454

EN

The versatile application of titanium alloy in the aerospace industry and it’s hard to machine characteristics focus towards the additive manufacturing. The Ti-6Al-4V alloy is manufactured using the electron beam source with a novel method of prepositioned titanium alloy wires. The tribology of the additive manufactured titanium alloy under dry sliding condition is experimented and analysed using Taguchi technique. The targeted objective of minimum tribological responses are attained with the identified optimal parameters as load - 9.81 N, sliding velocity - 3 m/s, sliding distance - 3000 m for minimum specific wear rate and load - 9.81 N, sliding velocity - 3 m/s, sliding distance - 1000 m for minimum coefficient of friction. Among the parameters tested, load is found to be the dominant factor on the tribology of additively manufactured titanium alloy. The morphological analysis on the worn surface and debris revealed the existence of abrasion, delamination and adhesion wear mechanisms. The increase in the load dominantly showed the appearance of delamination mechanism.

2

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.

3

Evaluation of Adhesive Wear Mechanism for Application in Hybrid Tool Wear Model in Hot Forging Process

Wilkus M., Rauch Ł., Szeliga D., Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1395--1402

EN

In hot forging process, tool life is an important factor which influences the economy of production. Wear mechanisms in these processes are dependent on each other, so modeling of them is a difficult problem. The present research is focused on development of a hybrid tool wear model for hot forging processes and evaluation of adding adhesive mechanism component to this model. Although adhesive wear is dominant in cases, in which sliding distances are large, there is a group of hot forging processes, in which adhesion is an important factor in specific tool parts. In the paper, a proposed hybrid tool wear model has been described and various adhesive wear models have been reviewed. The feasible model has been chosen, adapted and implemented. It has been shown that adding adhesive wear model increases predictive capabilities of the global hybrid tool wear model as far as characteristic hot forging processes is considered.

4

Synergetic approach to die wear modelling in hot forging process

Wilkus M., Szeliga D., Rauch Ł., Pietrzyk M.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 4

193--204

EN

A proposition of the hybrid model of the tool wear in hot forging is described in the paper. The idea of the model was based on distinguishing various mechanisms of the tool wear and evaluation of the mutual influence of these mechanisms. The analysis of factors, cumulative wear of which is mutually dependent, confirmed that all mechanisms influence each other in some way. To cover this, the hybrid die wear model was proposed which includes significance of each mechanism and the mutual relation between them. Additionally, to include change of material parameters, modification of these parameters was account for by a feedback, passing modified die geometry and optionally material parameters into the next iteration of die wear modelling. Developed model consists of the FE simulation to which the following process parameters are supplied by the user: wear mechanisms blocks containing adequate models, significance models and extrapolation routines for results or input parameters, component to apply computed wear value as a die geometry and control the computation of multi-iteration wear prediction. Some mechanisms blocks contain additional components for computing correction of surface parameters altered by thermomechanical fatigue, cracks or increased porosity. Numerical tests of the model were performed for the second operation in the forging of clutch wheel. Comparison of predictions and measurements confirmed improvement of the model predictive capability when synergy of the three mechanisms was accounted for.

PL

W pracy opisano hybrydowy model zużycia narzędzi w procesie kucia na gorąco. Idea modelu bazuje na rozróżnieniu mechanizmów degradacji narzędzi i ocenie ich wpływu na siebie. Analiza czynników, których sumaryczne zużycie jest wzajemnie zależne, wykazała, że wszystkie mechanizmy wpływają na siebie. Aby to wziąć pod uwagę, opracowano hybrydowy model uwzględniający istotność każdego z mechanizmów oraz ich synergię. Dodatkowo uwzględniono zmianę własności materiału narzędzia w czasie kucia kolejnych odkuwek. Zrealizowano to poprzez sprzężenie zwrotne przekazujące nowy kształt narzędzia i własności materiału do następnej iteracji. Opracowany model obejmuje symulację metodą elementów skończonych z następującymi parametrami wprowadzanymi przez użytkownika: blok mechanizmów zużycia zawierający odpowiednie modele, procedury ekstrapolacji dla parametrów wejściowych i wyjściowych, modele istotności, komponenty' przeliczające zużycie na kształt narzędzia oraz blok sterowania iteracyjnymi obliczeniami zużycia. Niektóre bloki dla mechanizmów zużycia zawierają dodatkowe składniki pozwalające korygować parametrów powierzchni uwzględniając wpływ termomechanicznego zmęczenia, mikro- pęknięć i wzrostu porowatości. Numeryczne testy modelu zostały przeprowadzone dla drugiej operacji kucia kola czołowego sprzęgła. Porównanie wyników obliczeń i pomiarów potwierdziło poprawę dokładności kiedy zastosowano model uwzględniający synergię trzech mechanizmów.

5

The surface topography of a metallic femoral head and its influence on the wear mechanism of a polymeric acetabulum

Niemczewska-Wójcik M., Piekoszewski W.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 2

307--317

EN

The wear mechanisms of friction components depend on conditions of articulation, material properties and surface topography of the co-acting parts. Therefore, it is important to examine these determinants in order to improve the durability of a friction pair. With the view of securing the longer life of articulating surfaces, a metallic femoral head used in conjunction with a polymeric acetabulum was subject to research. The components of the friction pair were prepared in accordance with the standard specification ASTM F2033-12. From the precision machining process of metallic femoral heads, two different kinds of surface topography (defined by Ra parameter: Ra(A) < Ra(B)) were obtained. The tribological research was performed with a testing machine simulating the kinematic movements and the working conditions of a natural joint (friction pair: ball-and-socket) in the Ringer's solution. The measurements of the surface topography (machined and worn surfaces) were conducted using the following measuring devices: coordinate measuring machine, white light interference microscopy and scanning electron microscopy. Based on the analysis results, the influence of the surface topography of the metallic ball upon tribological characteristics was determined. The wear mechanisms of the polymeric socket resulted from a number of phenomena, including plastic deformation, abrasive wear, fatigue and adhesion.

6

The surface texture and its influence on the tribological characteristics of a friction pair: metal–polymer

Niemczewska-Wójcik M., Piekoszewski W.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 2

344–-353

EN

The selection of a manufacturing process (finishing) related to material properties seems to be of vital importance. On the condition that manufacturing and machining parameters are chosen correctly, they may optimize the functional properties of components, ensuring reduction of wear and longer life of a friction pair. The subjects of research were metal surfaces used in conjunction with polymer surfaces. These both materials are used in medicine. From the precision machining process, three different kinds of plate surface textures (defined by Ra parameter: Ra(A) < Ra(B) < Ra(C)) were obtained. The tribological research was performed with a tribotester in the Ringer's solution, which helped determine the following tribological characteristics of a friction pair: friction coefficient and the wear intensity of a polymeric pin. Two devices were employed to analyze surface texture: a scanning electron microscopy and a white light interference microscopy. It was noticed that there was a certain correlation between the machined surface established in the manufacturing process, tribological characteristics, and the worn surface created during a friction cycle. The lowest friction coefficient as well as the smallest value of wear intensity were obtained for friction pair: pin-on-plate A. The results should be verified during the following stage – tribological tests on a simulator.

7

Study on the surface of the polymer insert of the knee replacement using pulsed thermography

Krzywicka M., Grudziński J., Tatarczak J., Ścibisz P.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 2

76--80

EN

Providing of joint prostheses with high reliability is particularly important because the loss of their functional properties may cause invasive surgery revision. The main exploitation problems with prostheses are loosening (septic or aseptic) and the wear of inserts made of UHMWPE. Identification of the types and mechanisms of cooperating surfaces wear of the knee prostheses affects the improvement of materials selection, design and increase their reliability and durability. Typical kinds of damage of UHMWPE element of the prosthesis include abrasive wear, plastic deformation and creep, fatigue wear (pitting), changing the chemical composition and colour, changing in the structure, cracking. This paper presents the test results of the UHMWPE insert surface of the knee replacement which was used by the patient for 13 months. Microscopic studies, pulse thermography and 3D scanning of the UHMWPE insert were carried out. 3D scanning element has paved the way for reconstruction of the shape of the working surface of the insert of prosthesis. Surface defects in the tested insert were revealed by using innovative methods of pulsed thermography. In order to identify defects, located on the surface, microscopic studies were carried out. They have shown a complex mechanism of wear. Many signs of abrasive wear, fatigue wear (pitting) and microcracks have been observed. Analysis of the bio-bearing operation also indicates the signs of early fatigue wear. The causes of wear of tested elements include too high load applied exceeding several times the weight of the human body, closed space in which products of friction are accumulated.

PL

Celem pracy jest określenie charakteru uszkodzeń powierzchni wkładki endoprotezy stawu kolanowego wykonanej z PE-UHMW usuniętej reoperacyjnie z powodu obluzowania aseptycznego po 13 miesiącach użytkowania z wykorzystaniem nowoczesnych technik badania powierzchni materiału.

8

Charakterystyka tribologiczna stopów Al-Si wykorzystywanych w przemyśle motoryzacyjnym

Walczak M., Pasierbiewicz K.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 11

152--155

PL

Artykuł dotyczy analizy charakterystyki zużycia tribologicznego odlewniczych stopów Al-Si stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Przedmiot badań stanowiły: AlSi6Cu, AlSi7Mg, AlSi12CuNiMg i AlSi20CuNi. Testy tribologiczne prowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego. Badania zrealizowano na tribotesterze typu „ball-on-disc”. Badano współczynnik zużycia i współczynnik tarcia stopów, a ślady zużycia poddano obserwacjom SEM. Ocenę istotności zmian współczynnika zużycia przeprowadzono testem Kruskala-Wallisa. Największą odporność na zużycie w teście odnotowano kolejno dla: AlSi20CuNi > AlSi12CuNiMg > AlSi7Mg > AlSi6Cu.

EN

The paper examines the characteristics of tribological wear of casting Al-Si alloys used in the automotive industry. Tests are performed on the following materials:. AlSi6Cu, AlSi7Mg, AlSi12CuNiMg and AlSi20CuNi. The tribological tests are performed under dry friction conditions. Measurements were performed on „ball-on-disc” tribotester. Were tested wear rate and coefficient of friction of the alloys, the tracks of wear was SEM observation. The evaluation of the significance of changes in wear factor was conducted by Kruskal-Wallis test. The highest resistance to wear in the ball-on-disc test was observed for the tested materials in the following order: AlSi20CuNi > AlSi12CuNiMg > AlSi7Mg > AlSi6Cu.

9

The Wear Mechanisms Description Of Multilayer Coatings, Performed By Transmission Electron Microscopy – An Overview Of The Own Research Work

Major Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2319--2326

EN

The aim of the presented paper was to describe the wear mechanisms operating at the small length scale in multilayer coatings subjected to a mechanical testing. A hybrid PLD system (Pulsed Laser Deposition connected with magnetron sputtering) was used for the multi-layer coating deposition. Coatings were subjected to indentation, ball-on disc wear and scratch adhesion tests. Microstructure of the as-deposited coating and after mechanical tests was studied using the Scanning (SEM) and the Transmission (TEM) Electron Microscopes. The research work revealed that application of innovative multilayer coatings may allow to predict their life time and to steer their properties.

PL

Celem pracy było określenie mechanizmów zużycia wielowarstwowych powłok tribologicznych, poddanych testom mechanicznym na zużycie. Powłoki wytwarzane przy zastosowaniu hybrydowego układu PLD (technika laserowej ablacji połączona z rozpylaniem magnetronowym) poddane zostały mechanicznym testom na zużycie (indentacja oraz test kula-tarcza), a także testowi przylegania powłoki do podłoża (test zarysowania). Charakterystykę mikrostruktury powłok przed i po testach mechanicznych przeprowadzono za pomocą skaningowej (SEM) oraz transmisyjnej (TEM) mikroskopii elektronowej. Badania wykazały, że poprzez stosowanie innowacyjnych powłok wielowarstwowych można przewidzieć czas ich eksploatacji oraz dają możliwość sterowania właściwościami.

10

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

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

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

43--49

EN

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

PL

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

11

Mechanizmy niszczenia warstw powierzchniowych elementów z powłokami PVD przez pitting

Piekoszewski W., Szczerek M.

Tribologia

|

2011

|

nr 4

229-243

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz literatury dotyczące mechanizmów zużywania elementów skojarzonych w styku skoncentrowanym. Dokonano krytycznej oceny tych mechanizmów i przedstawiono wyniki badań własnych związanych z inicjacją i propagacją zmęczenia powierzchniowego elementów z naniesionymi powłokami przeciwzużyciowymi pracującymi w smarowanym styku skoncentrowanym.

EN

In the paper, the analyses results concerning the state of the art in the area of wear mechanisms of coated elements working under concentrated friction contact conditions are presented. The critical assessment of the aforementioned mechanisms was performed. The results of research team’s investigations are also shown, taking into consideration the initiation and propagation of rolling contact fatigue of the elements with antiwear coatings, working under conditions of lubricated concentrated contact.

12

Analiza numeryczna przyczyn uszkodzeń głowicy i zaworów silnika o zapłonie samoczynnym

Hejwowski T., Dębski H., Koszałka G.

Silniki Spalinowe

|

2011

|

R. 50, nr 3

PL

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

EN

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

13

Tribological properties of tyre steel in rolling-sliding contact against bainitic rail steel

Krawczyk J., Witaszek M., Witaszek K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

709-715

EN

Recently a development of new rail steels takes place. Steels with bainitic microstructure are considered to be alternative for pearlitic ones, because they exhibit high strength and good toughness. Also their wear behaviour can outperform the other microstructures in some conditions. Nevertheless no or little attention is devoted to study how the use of bainitic rail steels influences wear processes of wheels. This article is an attempt to file this gap. The influence of slippage and rotational speed on wear behaviour of a B6 tyre steel mated with the first polish bainitic rail steel, in rolling-sliding, high-pressure, friction conditions was studied. For this study laboratory friction and wear tests were carried out on an Amsler apparatus. The effect of slippage and rotational speed on mass loss and coefficient of friction was determined. To study wear mechanisms optical microscopic observations were carried out. The dependence between test parameters and thickness of plastically deformed layer as well as fracture length and depth was assessed.

PL

Obecnie ma miejsce rozwój nowych stali szynowych. Stale o strukturze bainitycznej są uważane za materiały alternatywne wobec tradycyjnych stali perlitycznych, ponieważ wykazują wysoką wytrzymałość i odporność na pękanie. Również pod względem odporności na zużycie stale bainityczne mogą przewyższać stale o innych mikrostrukturach. W badaniach nad takimi stalami niewiele uwagi poświęca się wpływowi ich zastosowania na zużywanie kół kolejowych. Niniejsza praca stanowi próbę wypełnienia tej luki. Określono w niej wpływ poślizgu i prędkości ruchu obrotowego na zużycie próbek ze stali obręczowej gatunku B6, w styku z pierwszą, polską, bainityczną stalą szynową, przy wysokim nacisku w warunkach suchego tarcia tocznego z poślizgiem. W tym celu przeprowadzono badania tribologiczne na stanowisku Amslera. Ich wynikami było zużycie wagowe i współczynnik tarcia dla różnych poślizgów i prędkości obrotowych współpracujących elementów. Mechanizmy zużywania były badane za pomocą obserwacji mikroskopowych powierzchni po teście tribologicznym oraz obserwacji metalograficznych przekrojów próbek. Na ich podstawie określono również zależność grubości warstwy odkształconej plastycznie oraz długości i głębokości pęknięć od parametrów badań.

14

Polimerowe materiały ślizgowe do pracy w podwyższonej temperaturze

Myalski J.

Problemy Eksploatacji

|

2010

|

nr 2

113-122

PL

W pracy przedstawione zostały wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów z osnową polimerową przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze. Jako materiał modyfikujący właściwości został wykorzystany węgiel szklisty oraz dodatki tradycyjnie stosowane w materiałach ślizgowych takie jak grafit i mosiądz. Wyniki badań termograwimetrycznych wykazały, że po modyfikacji żywicy węglem szklistym uzyskano znaczne zmniejszenie ubytku masy kompozytów. Badania właściwości tribologicznych prowadzone w temperaturze 20, 100, 180 i 260°C wykazały, że wartość współczynnika tarcia i zużycia jest stosunkowo mała - około 0,12-0,18. Zastosowanie jako podstawowego składnika modyfikującego węgla szklistego zapewniło uzyskanie kompozytu ślizgowego charakteryzującego się korzystnymi właściwościami tribologicznymi. Cząstki węgla szklistego ograniczają zużywanie jak i procesy destrukcji temperaturowej. Modyfikacja z zastosowaniem węgła szklistego pozwala na uzyskanie kompozytów ślizgowych do pracy w podwyższonej temperaturze i przy dużych prędkościach poślizgu i obciążeniach, przekraczających znacznie warunki pracy niemodyfikowanych materiałów polimerowych.

EN

The results of tribological research on polymer matrix composites working at elevated temperatures are presented in this work. The properties of composites were modified using carbon particles (glassy carbon), graphite, and brass particles. Thermogravimetrical (DTA and DTG) analysis indicates that the modification of resin by glassy carbon produces a lower mass decrement of resin at temperatures up to 800°C. Research on tribological properties at 20, 100, 180, and 260°C indicates that coefficient of friction is amount 0.12-0.18. Application of basic components of the modified properties of phenolic resin glassy carbon produce profitable tribological properties to sliding composites. Analysis of the composite surface after friction provides an estimation of the wear mechanism and forming of the surface layer during friction. The results of the investigation confirm that glassy carbon is a main component in determining the tribological properties of composites. Glassy carbon particles limited wear and the thermal destruction of the matrix. Modification using glassy carbon produces sliding composites working at an elevated temperature in extreme working conditions is superior to non-modified polymer materials.

15

Analiza mechanizmów zużycia wierteł ze stali HS6-5-2 z powłokami Ti(C, N) wytworzonymi metodą PVD, po badaniach eksploatacyjnych

Pancielejko M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1147-1152

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksploatacyjnych wierteł krętych wykonanych ze stali szybkotnącej HS6-5-2 bez powłoki oraz z powłokami węgloazotku tytanu Ti(C, N) wytworzonymi metodą PVD - katodowym odparowaniem łukowym. Przed badaniami wiertła poddano kontroli sprawdzając 17 parametrów geometrycznych wierteł pod względem zgodności ich wykonania z dokumentacją producenta i zaleceniami norm. Do oceny dokładności wykonania wierteł zastosowano addytywne wskaźniki jakości. Podczas badań eksploatacyjnych wiercono na sucho otwory O21 mm w odlewach bębnów hamulcowych z żeliwa szarego EN-GJL-250. Mierzono wielkość zużycia naroży zewnętrznych, na powierzchniach przyłożenia, łysinek prowadzących oraz krawędzi poprzecznej, dla których zdefiniowano krytyczne wskaźniki zużycia wierteł. Jako główne kryterium zużycia przyjęto graniczną wartość zużycia naroży zewnętrznych wierteł określoną wskaźnikiem W. Graniczne zużycie (W ? 0,4 mm) dla wierteł niepokrytych osiągnięto po wykonaniu 530 otworów. Wiertła z wytworzonymi powłokami Ti(C, N) osiągnęły takie wielkości zużycia po wykonaniu 980 otworów - wytworzone na wiertłach powłoki pozwalają na około dwukrotny wzrost ich trwałości. Pomiary średnicy wierteł w okolicy naroży po każdej partii wykonanych otworów wskazują, że wytworzone powłoki Ti(C, N) obniżają skłonność do tworzenia się narostów, przez co ograniczone zostaje zużycie adhezyjne ostrzy narzędzi. Analiza składu chemicznego metodą EDS oraz obserwacje mikroskopowe potwierdzają, że na zużytych krawędziach ostrzy skrawających tworzą się narosty materiału obrabianego, co świadczyć może o znacznym udziale mechanizmu adhezyjnego w zużyciu badanych narzędzi. Przy określaniu zużycia wierteł niepokrytych, jak i z twardymi powłokami, wskazane jest stosowanie kilku wskaźników zużycia. Zastosowane wskaźniki charakteryzujące zużycie wierteł na narożach, łysince prowadzącej i krawędzi poprzecznej dobrze charakteryzują przebieg zużycia badanych wierteł. Często stosowany, jako jedyny, wskaźnik VB (charakteryzujący zużycie na powierzchni przyłożenia narzędzi) - przy obróbce żeliwa szarego nie odzwierciedla rzeczywistego stopnia zużycia wierteł i prowadzić może do nadmiernego zużycia ostrzy narzędzia w innych strefach.

EN

Results of operation tests on twist drills made of HS6-5-2 high-speed steel without coating and coated with titanium carbonitride Ti(C, N) coatings deposited by the PVD method - cathodic arc plasma deposition are presented in this paper. These drills prior to testing were made subject to control on 17 geometrical parameters respecting their execution in compliance with the manufacture's documentation and standard recommendations. For evaluation of their execution accuracy, the additive quality coefficients were applied. During operation tests, the holes 21 mm in diameter were dry-drilled in castings of brake drums made of EN-GJL-250 grey cast iron. There were taken measurements of the wear rate on outer corners, tool flanks, drill margins and a transverse edge, for which the critical drill-wear coefficient were defined. The boundary wear value of drill outer corners marked by the coefficient W was assumed as a main criterion of wear. The boundary wear (W ? 0.4 mm) for uncoated drills was obtained after drilling 530 holes. Drills coated with Ti(C, N) films achieved such the wear resistance after drilling 980 holes - the films deposited on drills made it possible for them to achieve about a twofold increase in their durability. The measurements of drill diameters near corners taken after drilling each lot of holes revealed that deposited Ti(C, N) films reduced a tendency to produce built-up edges, thus the adhesive wear of tool points was limited. An analysis of the chemical composition by EDS method and microscopic examinations confirmed that growths of material being machined are formed on worn out tool points, which may signify that the adhesive mechanism plays an important part in wear of tools under investigation. To determine the wear of uncovered drills, and also covered with hard films, it was advisable to introduce several wear rate coefficients. The applied indicators characterising the drill wear on corners, a drill margin and a transverse edge well describe the course of wearing the drills under investigation. The VB indicator (describing the wear of a tool flank) frequently being applied as unique, in case of machining the grey cast iron does not reflect a real degree of drill wear and may lead to excessive wear of tool noses in other zones.

16

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

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

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 3

171-178

EN

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

PL

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

17

Wear of ceramic tools in hard machining

Grzesik W.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 26, nr 2

127-130

EN

Purpose: The principle purpose of this investigation is to recognize the wear phenomenon of the mixed ceramic tips against 60 HRC alloy steel specimens in dry and hard turning operations. This knowledge allows optimal machining chains to be planned by the manufacturing engineers. Design/methodology/approach: Light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), BSE technique and X-ray diffraction analysis (XRM) were applied for observations of worn tool surfaces, wear products and the distinction of wear mechanisms occurring. Findings: It was found that wear mechanisms observed in the machining tests involve abrasion, fracture, plastic flow, material transfer and tribochemical effects which appear depending on the mechanical and thermal conditions generated on the wear zones. Research limitations/implications: Investigations were performed under varying feed rate, constant cutting speed of 100 m/min and small depth of cut of 0.2 mm to perform finishing cuts. Practical implications: In this study both microscopic and microstructural aspects of ceramic tool wear were taken into consideration. Moreover, the development of the crater and flank wear and the associated wear mechanisms were identified. Originality/value: In particular, two types of transfer layer formation with different morphologies occurring at the rake-chip interface are distinguished.

18

Investigation of friction and wear behaviours of CuSn10 alloy in vacuum

Küçükömeroglu T., Pürçek G., Saray O., Kara L.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 30, nr 2

172-176

EN

Purpose: Friction and wear always occur at machine parts which run together. This affects the efficiency of machines negatively. Today, many industrial applications use vacuum conditions. Therefore, it became essential to determine the tribological behaviour of the machine components running under these conditions. In this paper, friction and wear behaviour of CuSn10 alloy which is used commonly in the industry as a bearing material is investigated at vacuum conditions. Design/methodology/approach: A couple formed between commercial CuSn10 alloy and Fe 70 (general construct steel) to simulate widely used bearing applications in the industry is investigated. The results obtained at various bearing surface pressures and different vacuum stages are compared to those obtained at atmospheric conditions. Findings: The test results clearly showed that the coefficient of friction increased in vacuum comparing to the results obtained in atmospheric conditions. However, the wear resistance of the alloy increased in vacuum conditions and the samples showed lower wear rate. Research limitations/implications: The results showed that there are some important differences in friction and wear behaviors of CuSn10 alloy in vacuum and atmospheric conditions. Originality/value: Investigation of friction and wear behaviours of CuSn10 alloy in vacuum were made.

19

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

Witaszek M., Bąkowski H.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

389-400

EN

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

PL

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

20

Triboengineering and structural peculiarities of frictional materials with a polymer matrix aimed at operation with lubrication

Sergienko V.P., Kupreev A.V., Bukharov S.N.

Tribologia

|

2006

|

nr 6

81-90

EN

Holding problems in the field of operation of frictional materials in oil are discussed, the results of fundamental investigations and practical applications of frictional materials intended for lubricated friction are cited and wear mechanisms of said materials are analyzed.

PL

Przeprowadzono analizę procesów tarcia materiałów ciernych pracujących w środowisku smarnym, przedstawiono rezultaty badań podstawowych oraz praktycznych opracowań materiałów ciernych przeznaczonych do pracy w środowisku smarnym, przeprowadzono analizę mechanizmu zużycia materiałów ciernych z matrycą polimerową.