Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 63

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
EN
MoS2 nanotubes (NTs) are novel lubricant additives reducing friction and wear of mechanical components made of steel. Nowadays, non-ferrous surfaces are becoming more widely used, mainly as multifunctional coatings working in configuration with a steel pair. As a consequence, the purpose of this work is to reveal the interaction mechanism of nanoparticles with coated elements in lubricated contacts that are essential in future lubrication technologies. The tribological properties were investigated using a reciprocating sliding testing machine in a steel-ball-on-coated-disc configuration. For tribological studies, two commercially available coatings were selected: WC/C and DLC coating. Frictional results show only slight improvement for lubricant blends containing MoS2 nanotubes with selected coatings, and wear tracks are surprisingly very extensive when compare to oils with additives. Generally, the presence of coating in any tribological test configurations diminish the effectiveness of MoS2 NTs when compare to steel/steel contact. Chemical analytics show that interaction mechanisms of the nanotubes and surface changes, depending on the coating material, have the ability to form a chemically derived tribofilm.
PL
Nanorurki MoS2 są innowacyjnym dodatkiem do środków smarowych redukującym tarcie oraz zużycie stalowych elementów maszyn. Mechanizm ich działania w skojarzeniach elementów stalowych jest stosunkowo dobrze poznany i opisany. Obecnie coraz częściej na elementy maszyn stosowane są materiały nieżelazne, w tym niskotarciowe cienkie powłoki przeciwużyciowe. Brak obecności tlenków żelaza na powierzchniach trących determinuje zmianę charakteru oddziaływania nanocząsek z powierzchnią. Celem pracy jest opis oddziaływania środków smarowych z dodatkiem nanocząsteczek MoS2 w skojarzeniach tribologicznych z powierzchniami elementów pokrytych powłokami typu DLC. Badania tribologiczne zostały zrealizowane z wykorzystaniem stanowiska SRV pracującego w warunkach ruchu oscylacyjnego, w którym węzeł tarcia stanowi stalowa kulka oraz tarcza pokryta powłoką niskotarciową. W badaniach stosowano powłoki typu WC/C i DLC. Stwierdzono, że zastosowanie niskotarciowych powłok na tarczach zmniejszyło efektywność działania nanorurek MoS2 w porównaniu ze skojarzeniem elementów stalowych bez powłoki. Odnotowano nieznaczną poprawę współczynnika tarcia dla skojarzeń smarowanych olejem zawierających nanorurki MoS2, jednakże zużycie elementów trących było znacznie większe niż uzyskiwane dla olejów bez dodatku nanorurek. Analiza chemiczna wykazała, że mechanizmy oddziaływania nanorurek i materiału powierzchni tarcia zmieniają się w zależności od materiału elementów trących, biorącego udział tworzeniu tribochemicznej warstwy granicznej.
PL
Prace nad nowymi rodzajami powłok są realizowane przez liczne ośrodki naukowe i technologiczne, za czym jednak nie podąża rozwój metod badawczych. Do oceny nowych rozwiązań technologicznych stosowane są różne metody i stanowiska badawcze, a wyniki uzyskiwane za ich pomocą są wzajemnie nieporównywalne. Brak powszechnie uznanej metody badawczej stanowi barierę dla rozwoju nowych technologii, zwłaszcza powłokowych. W pracy przedstawiono metodę badania zużywania i współczynnika tarcia skojarzeń z elementami pokrytymi powłokami PVD/CVD przeznaczonymi do pracy w warunkach ruchu oscylacyjnego. Metoda jest realizowana za pomocą stanowiska badawczego SRV firmy Optimol Instruments Prüftechnik GmbH (Niemcy). Wykonane badania weryfikacyjne potwierdziły poprawność przyjętych parametrów dla oceny charakterystyk tribologicznych elementów z powłokami w zakresie od temperatury pokojowej do 900°C.
EN
The development of new types of coatings are realised by many scientific and technological centres in many countries. To evaluate the new solutions, researchers use various methods and various tribotesters. Consequently, the results obtained are incomparable. A barrier to the development of new technologies, especially surface modifications dedicated to work at high temperatures, is a lack of tribological test methods recognized worldwide. This paper presents a method for tribological evaluation of tribosystems with PVD/CVD coated elements, in oscillatory motion and at high temperatures (up to 900°C). The method is realised by using SRV Optimol Instruments Prüftechnik GmbH (Germany). The realised verification tests proved the correctness of the developed methodology.
PL
Istnieje wiele problemów związanych z eksploatacją kół zębatych stożkowych o zębach łukowych. Przykładowo trudne warunki smarowania prowadzą do nadmiernego wzrostu temperatury, a to z kolei wywołuje ryzyko poważnego zużycia. W związku z tym celem tej pracy było sprawdzenie, czy poprzez osadzenie cienkiej powłoki niskotarciowej na zębach koła stożkowego jest możliwe zwiększenie odporności na zużycie, redukcja tarcia i zmniejszenie drgań przekładni. Badania tribologiczne przeprowadzono w dwóch etapach. W fazie pierwszej, laboratoryjnej, użyto urządzenia T-30 do badania kół zębatych stożkowych, opracowanego i wytworzonego w ITeE – PIB w Radomiu. Faza druga to były badania weryfikacyjne z użyciem przenośnika zgrzebłowego stosowanego w górnictwie węgla kamiennego, pracującego w warunkach podobnych do występujących w kopalniach. Zbadano wpływ powłoki niskotarciowej o handlowym symbolu WC/C, osadzonej na zębach koła talerzowego. Dla odniesienia zbadano także przekładnie stożkowe bez powłoki. W badaniach laboratoryjnych do smarowania użyto handlowego, samochodowego oleju przekładniowego klasy jakościowej API GL-5 i lepkościowej 80W-90. W badaniach weryfikacyjnych (półprzemysłowych) do smarowania użyto oleju bazowego mineralnego klasy lepkościowej VG32. Badania tribologiczne wykazały, że poprzez naniesienie powłoki niskotarciowej WC/C na zęby koła talerzowego można uzyskać następujące pozytywne efekty w porównaniu z kołami stożkowymi bez powłoki: zwiększenie odporności na dwie groźne formy zużycia (zacieranie i pitting) oraz spadek temperatury oleju smarującego na skutek mniejszego tarcia – w pierwszej fazie testów. Towarzyszyły temu nieco większe drgania przekładni z powłoką, które jednak zmniejszały się w czasie testu i pod jego koniec były podobne do drgań przekładni bez powłoki. Stwierdzono zatem, że powłoka WC/C pozwala na zwiększenie odporności kół stożkowych o zębach łukowych na zużycie i redukcję temperatury oleju smarującego w przekładniach np. przenośników zgrzebłowych użytkowanych w kopalniach węgla kamiennego.
EN
There are many problems in the operation of spiral bevel gears; for example, difficult lubrication conditions lead to excessively high oil temperature and the risk of severe wear. Thus, the aim of this work was to check whether, by the deposition of a thin, hard, low-friction coating on the teeth flanks of spiral bevel gears, it is possible to improve the resistance to wear, reduce friction, and possibly the gear vibrations. The tribological experiments were carried out in two phases. In the first phase, a bevel gear test rig was used (laboratory testing). In the second phase, a verification test was performed using an industrial gear stand (chain conveyor) working under conditions typical of coal mines. The low-friction WC/C coating was tested. The coating was deposited on the teeth of the wheels. For reference, the uncoated pairs of spiral bevel gears were tested. In the laboratory testing, a commercial, mineral automotive gear oil of the API GL-5 performance level and 80W-90 viscosity grade was used for lubrication. For lubrication of the industrial gears, a mineral base oil of the low, VG32 viscosity grade was chosen. The results obtained show that, by the deposition of the low-friction WC/C coating on the teeth of the wheel, the following beneficial effects can be achieved in comparison with the case of the uncoated gears: a rise in the resistance to the two forms of severe wear (scuffing and pitting), and a drop in the oil temperature (lower friction) at first tests stages. The above effects are accompanied at the first stages of the tests by an undesired, higher level of vibrations in case of the steel–WC/C material combination. However, throughout the test, the vibrations for the two material combinations became similar. Thus, the WC/C coating can be applied to increase the wear resistance and decrease the oil temperature in transmissions containing spiral bevel gears in, e.g., chain conveyors installed in coal mines.
4
Content available remote Temperaturowa odporność na zużycie elementów z powłoką AlCrN
PL
Celem pracy było zbadanie wpływu temperatury na odporność na zużycie elementów pokrytych powłoką AlCrN. Powłokę wytworzono w procesie osadzania fizycznego z fazy gazowej (PVD) na tarczach wykonanych z węglika wolframu. Badania tribologiczne w ruchu ślizgowym ciągłym przeprowadzono z wykorzystaniem stanowiska badawczego T-21 produkcji ITeE–PIB. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że odporność na zużywanie skojarzenia z powłoką AlCrN zależała od temperatury. Największe zużycie odnotowano w temperaturze pokojowej. Natomiast w 600°C intensywność zużywania powłoki była 4-krotnie mniejsza, a w 750°C 6-krotnie mniejsza niż w temperaturze pokojowej. Mechanizm wysokotemperaturowej odporności na zużywanie powłoki AlCrN polega na utworzeniu tlenkowej warstwy ochronnej. Przeprowadzone analizy składu warstwy wierzchniej wskazały na znacznie większą zawartość tlenu w śladzie tarcia niż poza śladem. W wysokiej temperaturze proces tarcia dodatkowo intensyfikował utlenianie, a ilość tlenu wzrastała wraz ze wzrostem temperatury.
EN
The aim of the study was to investigate the effect of temperature on the wear resistance of coated parts AlCrN. The coating was prepared in the physical vapour deposition process (PVD) on the discs made of tungsten carbide. The testing in sliding motion conditions was performed using T-21 tribotester manufactured by ITeE–PIB. The results showed that the wear resistance of the AlCrN coating depends on the temperature. The largest wear rate was obtained at room temperature. In contrast, at 600°C the intensity of wear of the coating was 4-fold lower, and 750°C, 6-fold lower than at room temperature. The mechanism of high wear resistance of AlCrN coating is based on creation of oxide protective layer. Conducted analysis of the composition of the surface layer showed a significantly higher content of oxygen in the wear track than the outside track. At high temperature, friction process further intensified oxidation and the amount of oxygen increased with increasing temperature.
PL
Spiekane kompozyty Cu-C są materiałami stosowanymi w urządzeniach elektrycznych z uwagi na ich wysoką przewodność elektryczną, cieplną i doskonałą odporność na ścieranie. Właściwości te zależą od postaci węgla wchodzącego w skład kompozytu. W pracy zbadano wpływ różnych form węgla (nanorurki, nanoproszek grafitu, grafen) na właściwości tribologiczne spiekanych kompozytów Cu-C. Kompozyty otrzymano techniką metalurgii proszków. Proces spiekania przeprowadzono w próżni, stosując następujące parametry: temperatura spiekania 520°C, ciśnienie prasowania 600 MPa, czas prasowania 10 min. Badania tribologiczne przeprowadzono za pomocą stanowiska badawczego SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss) w układzie ruchu posuwisto-zwrotnego w warunkach tarcia suchego. W pracy zbadano właściwości tribologiczne (tarcie i zużycie) kompozytów miedzi i węgla o udziale 3% obj. Do analizy zużytych powierzchni zastosowano skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) oraz omówiono mechanizm zużycia materiałów kompozytowych Cu-C. Najniższe tarcie i zużycie uzyskano dla kompozytów Cu-C z nanoproszkiem grafitu oraz grafenu.
EN
Copper-carbon composite materials are very promising functional materials used as electrical contact devices due to their high electrical conductivity, thermal conductivity, and excellent wear resistance. In present study, the influence of carbon forms (carbon nanotubes, graphite nanopowder, graphene) on the properties of copper matrix composites was examined. The composites were fabricated via power metallurgy method. The optimal parameters of the hot-pressing process in a vacuum were fixed as follows: temperature 520°C, pressing pressure 600 MPa, time 10 min. The wear tests were performed using SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss) friction and wear tester with a reciprocating motion in dry conditions. The friction and wear behaviour of copper with 3% by volume of carbon were investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to analyse the worn surfaces and debris, and the wear mechanism was discussed. The lowest friction and wear were obtained for the composites with graphite nanopowder and graphene.
PL
W artykule przedstawiono urządzenie do badania odporności na zużycie materiałów przeznaczonych na łożyska foliowe, będących m.in. węzłami kinematycznymi mikrosiłowni kogeneracyjnych ORC. Konieczność odpowiedniego doboru materiałów pod kątem trwałości, na folię ślizgową łożyska foliowego pracującego w otoczeniu czynnika niskowrzącego, spowodowały opracowanie i wykonanie takiego urządzenia badawczego. Prezentowane w artykule tribologiczne urządzenie badawcze pozwala na prowadzenie badań w skojarzeniach modelowych (folia–rolka, klocek–rolka), w otoczeniu zbliżonym do otoczenia pracy komponentowego łożyska foliowego w mikrosiłowniach kogeneracyjnych ORC.
EN
The paper presents a tribological test device for testing the wear resistance of materials used in foil bearings used in microturbines operating in combined heat and power plants in an organic Rankine cycle (ORC) with low boiling fluids. The tribosystem consists of the stationary foil/block made of the tested material and ring rotating at the defined speed. The tribosystem can operate in continuous and cyclical modes in an environment typical for foil bearings, i.e. with the presence of low boiling fluid.
EN
Compared to other ferrous materials, austempered ductile iron (ADI) has marked economic advantages such as low melting temperature, low shrinkage, excellent castability, good machinability, and high damping capacity. This makes it a potential candidate material for automotive components. The desired bulk properties required by these components can be obtained through careful control of the austempering parameters. However, to truly unlock its full potential, surface engineering techniques are necessary to improve the surface properties and characteristics of this material. This study provides an insight on the tribological behaviour of shot peened ADI. Lubricated rolling contact fatigue tests revealed that shot peening resulted in a 72% decrease in the average contact fatigue life when compared to the resulting fatigue life obtained by the as-austempered ADI specimens.
PL
W porównaniu ze stalą i staliwem żeliwo ADI cechuje się korzystniejszymi cechami użytkowymi, takimi jak niska temperatura topnienia, niewielki skurcz odlewniczy, doskonała lejność, dobra obrabialność i wysoka zdolność do tłumienia drgań. Cechy te czynią żeliwo ADI potencjalnym materiałem do zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym. Parametry materiałowe wymagane dla tych elementów maszyn mogą być uzyskane jedynie w wyniku prawidłowego przeprowadzenia procesów obróbki cieplnej skutkujących wytworzeniem struktury ausferrytycznej. Jednakże, by żeliwo to mogło być stosowane, niezbędna jest także poprawa właściwości użytkowych warstwy wierzchniej. W artykule zaprezentowano wyniki badań tribologicznych śrutowanego żeliwa ADI. Testy powierzchniowego zużycia zmęczeniowego wskazały na zmniejszenie o 72%, średniej trwałości żeliwa ADI po kulowaniu w stosunku do tegoż żeliwa w stanie wyjściowym.
PL
Z tribologicznymi badaniami wysokotemperaturowymi elementów, zwłaszcza ceramicznych lub z powłokami, związanych jest wiele problemów technicznych. Do głównych problemów konstrukcyjnych należą: sposób mocowania elementów testowych oraz zadanie i stabilizacja temperatury warstwy wierzchniej elementów testowych. Niestety każde z istniejących rozwiązań stosowanych w dostępnych komercyjnie urządzeniach ma wady. W pracy zaprezentowano autorskie rozwiązania obejmujące zmianę sposobu mocowania elementów testowych (kulki i tarczy) oraz zadawania i stabilizacji temperatury w komorze badawczej. Opracowane rozwiązania zastosowano na stanowisku T-21 typu kula/trzpień–tarcza. Wykonane badania weryfikacyjne potwierdziły poprawność przyjętych rozwiązań.
EN
In high-temperature tribological testing of elements, in particular ceramics or coatings, there are a wide range of technical problems. The main technical problems include the method of fixing of the test specimens and the temperature stabilization of the surface layer of the test elements during the test. Unfortunately, each of the existing solutions used in commercially available devices has drawbacks. The paper presents original solutions involving a change to a method for the fixing of test elements (balls and disks) and the setting and temperature stabilization in the test chamber. The solutions developed were used in a T-21 ball/pin-ondisc tribotester. The verification tests have confirmed the correctness of the solutions adopted.
PL
Łożyska foliowe stanowią nowe alternatywne rozwiązanie łożyskowania dla systemów ślizgowych (wymagających smarowania) bądź tocznych szczególnie tam, gdzie z uwagi na warunki pracy (np. temperatura, prędkość obrotowa, środowisko pracy) konwencjonalne rozwiązania nie mogą być stosowane. Jak dotychczas znalazły one zastosowanie m.in. w turbinach silników odrzutowych, mikroturbinach, pompach, sprężarkach, etc. W celu rozszerzenia możliwości ich stosowanie, na świecie prowadzone są badania skoncentrowane w głównej mierze na opracowaniu nowych materiałów, które mogą spełniać coraz wyższe wymagania (trybologiczne, mechaniczne, cieplne). Jednym z możliwych rozwiązań jest zastosowanie modyfikowanych powierzchniowo, przy zastosowaniu techniki rozpylania magnetronowego, cienkich folii metalowych. W prezentowanej pracy przedstawiono opracowane przez autorów warunki technologiczne modyfikacji stopu Inconel 600, poprzez wytworzenia dwóch rodzajów powłok (WC-a:C oraz MoS2). Przedstawiono również wyniki badań mikrostruktury powłok i podłoża po procesie osadzania oraz porównano właściwości trybologiczne opracowanych powłok z właściwościami charakterystycznymi dla niemodyfikowanego materiału podłoża.
EN
Foil bearings are a new, alternative solution to apply to systems for which conventional oil-lubricated or rolling element bearings are unsuitable due to their operational conditions such as the temperature, rotational speed, working environment, etc. There are many possible applications of foil bearings, including aircraft gas turbine engines, auxiliary power units, microturbines, pumps, compressors, cryogenic turboexpanders and turbochargers. At present, several investigations into the materials that could possibly fulfill many different requirements are being conducted to expand the range of the practical implementations of foil bearings. Both tribological properties (friction coefficient and wear resistance) and thermal properties (thermal conductivity) are claimed to be the most important for obtaining top quality foils. One of the possible solutions in complex systems could be using magnetron sputtering for the surface modification of a foil metallic material. The results of technological tests aimed at producing WC-a:C and MoS2 layers on the Inconel 600 alloy are presented in this work. In addition, the effects of microstructural investigations and tribological tests are show for the two afore mentioned systems and compared with non-modified substrates.
10
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu składu chemicznego na wysokotemperaturowe charakterystyki tribologiczne powłok AlTiN i TiAlN w warunkach ruchu ślizgowego ciągłego i oscylacyjnego. Badania w ruchu ślizgowym ciągłym przeprowadzono z wykorzystaniem stanowiska badawczego T-21, natomiast w ruchu oscylacyjnym za pomocą stanowiska badawczego SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss). Eksperyment prowadzono w skojarzeniu kula-tarcza (kulka ceramiczna Si3N4) w warunkach tarcia suchego w zakresie temperatury od pokojowej do 900°C. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że odporność na zużywanie powłok zwierających Al, Ti i N zależy od ich składu chemicznego, temperatury pracy i rodzaju wymuszeń. O odporności na zużywanie nie można wnioskować jedynie na podstawie wyników uzyskanych w temperaturze pokojowej. Na przykład w warunkach ruchu ślizgowego zużycie powłoki TiAlN w temperaturze pokojowej jest większe niż dla powłoki AlTiN, natomiast w temperaturze 600°C różnice zanikają. Ponadto w temperaturze 600°C w ruchu ślizgowym różnica w zużyciu powłok AlTiN i TiAlN jest minimalna, natomiast w ruchu oscylacyjnym ponad 6-krotna na korzyść powłoki TiAlN.
EN
The paper presents the results of investigation on the effect of chemical composition of AlTiN and TiAlN coatings on high temperature tribological characteristics in sliding and oscillating movement. The research was conducted by T-21 tribotester (sliding movement) and SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss) testing rig (oscillating movement). The experiments were done using ball-on-disc tribosystem (Si3N4 ball) at temperature range from room up to 900°C. The performed experiments proved that the wear resistance of coatings containing Al, Ti and N depends on their chemical composition, working temperature and the type of movement. It is impossible to predict the wear and friction behaviour only on the base on tribological tests performed at room temperature. For example, in sliding motion at room temperature the wear of TiAlN coating was higher than for AlTiN coating, when at 600°C the wear for both coatings were similar. Furthermore, at 600°C in sliding movement the wear of TiAlN coating and AlTiN coating is similar but in oscillating movement the wear of TiAlN coating is significantly less – the difference is six fold.
EN
Recently, it was reported that low-friction coatings deposited on steel substrates exhibit excellent behaviour under scuffing conditions. However, a factor still limiting the scope of the application of the coatings is their poor performance under conditions of cyclic contact stress, which leads to accelerated fatigue failures (pitting). Two PVD coatings were tested: WC/C and MoS2/Ti. For the complex testing of gears, a back-to-back gear test rig, denoted as T-12U, was used. Two methods were applied: scuffing shock test (S-A10/16,6R/120) and the gear-pitting test (PT C/10/90). Steel gears coated with low-friction coatings exhibit excellent behaviour under scuffing conditions. The resistance to pitting wear of coated steel gears depends on not only the coating material but also on which steel gear is coated.
PL
Najnowsze badania wskazują, że stalowe koła zębate pokryte powłokami niskotarciowymi wykazują znacznie większą odporność na zacieranie niż koła stalowe bez powłok. Jednakże czynnikiem limitującym stosowanie tychże powłok na koła zębate jest ich niewystarczająca odporność na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe – pitting. W pracy przeprowadzono badania dla dwóch powłok WC/C i MoS2/Ti. Kompleksowe badania kół zębatych przeprowadzono z wykorzystaniem stanowiska pracującego w układzie mocy krążącej oznaczonego T-12U, stosując metodę zacierania szokowego (S-A10/16,6R/120) oraz metodę badania pittingu (PT C/10/90). Przeprowadzone badania dowiodły, że stalowe koła zębate pokryte powłokami niskotarciowymi wykazują dobrą odporność na pitting. Ponadto dowiedziono, że odporność na pitting zależy nie tylko od rodzaju powłoki, lecz także od tego, które koło stalowe zostało pokryte.
EN
The application of thin hard coatings, such as the DLC type, acquires growing importance in the area of machine elements working under conditions of friction. Due to mechanical properties, the thin hard coatings provide the increase in the durability of coated elements, the resistance to abrasion, and protection against corrosion. The structure of the coatings influences the tribological properties of friction joints by lowering the motion resistance. The extension of the area of coating application is connected with the development in the field of tribological research. One of the main issues of research quality is the spread of results, especially important while considering the friction coefficient and wear resistance of friction joints with coated elements. This paper presents the application of an optimization method for the selection of test parameters for the tribological research by means of a nanotribometer. The tested friction joint consisted of steel ball rubbing against a rotating steel disc with WC/C coating under conditions of low loads. The determination of optimal test parameters for the lowest possible results spreads were conducted according to the Taguchi approach. As a result of the performed research, the differentiation of analysed test parameters in the manner of influence on results spreads was determined. The optimal test parameter values are indicated in the study. The general effects of the conducted investigation are the recommendations for tests conduction by means of nanotribometer.
PL
Twarde, cienkie powłoki przeciwzużyciowe, w tym DLC, są coraz częściej stosowane na elementy maszyn. Powłoki tego rodzaju charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, zapewniają bardzo dobrą odporność na utlenianie i mają bardzo dobre właściwości tribologiczne. Dalszy rozwój w tym obszarze wymaga zastosowania odpowiednich metod badawczych, zapewniających możliwie wysoką jakość wyznaczanych wartości wskaźników charakteryzujących właściwości tribologiczne. Istotny problem stanowią rozrzuty wyników badań tribologicznych, szczególnie współczynnika tarcia oraz zużycia. W artykule przedstawiono zastosowanie metody optymalizacji parametrów procesu tarcia w badaniach właściwości tribologicznych prowadzonych z wykorzystaniem nanotribometru. Badaniom poddano skojarzenie materiałowe powłoka W-DLC-stal. Wyznaczenie parametrów procesu optymalnych ze względu na rozrzut wyników przeprowadzono metodą optymalizacji zgodną z podejściem Taguchiego. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano zróżnicowanie wpływu analizowanych parametrów na rozrzuty wyników pomiaru oraz wyznaczono wartości optymalne parametrów. Rezultatem przeprowadzonych analiz są zalecenia prowadzenia pomiarów wartości wskaźników tribologicznych z zastosowaniem nanotribometru.
PL
W pracy dokonano analizy przyczyny zacierania elementów pompy wtryskowej zasilanej mieszaniną oleju napędowego i EETB. W wyniku przeprowadzonych analiz podejrzewano, że przyczyna zatarcia tkwi w obniżeniu jakości paliwa. Badania właściwości smarnych paliwa przeprowadzono w wykorzystaniem aparatu czterokulowego. W wyniku badań stwierdzono, że dodatek eteru etylotert-butylowego, w ilości 10% lub większej, zdecydowanie obniża właściwości smarne oleju napędowego (nawet o kilkadziesiąt procent), co było przyczyną zacierania elementów pompy wysokiego ciśnienia i rozdzielacza paliwa.
EN
The paper is directed at the determination of the cause of scuffing in an injection pump fuelled with the mixture of diesel fuel and ethyl tert-butyl ether (ETBE). Based on performed theoretical studies, it was suspected that the cause of scuffing was the decrease in lubricating properties of fuel. To check it, tribological tests were performed using a four-ball apparatus. Based on the performed tests it was stated that the addition of 10% of ethyl tert-butyl ether significantly decreases lubricating properties of the fuel (by several percent). It was the main reason for premature scuffing of the injection pump parts.
EN
The paper presents the results of four-ball scuffing tests for the following oils: polyalphaolefine oil (PAO 8), refined rapeseed oil (RzR), as well as mineral and synthetic oils of GL5 API performance level. Three material combinations of friction joints were investigated, with the upper ball material as a variable. In the research, 100Cr6 bearing steal balls were used. The tests were carried out for uncoated and low-friction coated balls. Two PVD coatings were used: a-C:H:W and MoS2/Ti. The research results were compared with the outcome from the tests of the reference mineral oil (RL 219). The influence of oils on friction joint scuffing characteristics were determined using the scuffing load Pt and limiting pressure of seizure poz, obtained by means of the four-ball method with continuously increasing load. The obtained results indicate that, in case of concentrated friction joints with lowfriction coated elements, the influence of selected oils on scuffing depends on the type of PVD coating used. The research findings also show the significant practical effect of aforementioned PVD coatings deposition on steel elements of friction joints, which is the interception of the anti-scuffing function of the classical extreme pressure (EP) oil additives by the coating. Due to that fact, the usage of such coatings makes it possible to reduce the concentration of EP additives, resulting in more environmental friendly oils.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań zacierania modelowego, czterokulowego węzła tarcia, smarowanego olejami bez dodatków smarnościowych: mineralnym olejem wzorcowym (RL 219), syntetycznym (PAO 8), rafinowanym olejem rzepakowym (RzR), oraz dwoma olejami handlowymi z dodatkami klasy GL5 na bazie mineralnej i syntetycznej. Przebadano trzy skojarzenia materiałowe, w których zmienną stanowił materiał kulki górnej. Zastosowano kulki ze stali łożyskowej (100Cr6) bez powłoki oraz z niskotarciowymi powłokami: a C:H:W (WC/C) oraz MoS2/Ti, osadzonymi metodą PVD. Rezultaty badań porównano z wynikami otrzymanymi dla mineralnego oleju wzorcowego (RL 219). Dokonano oceny wpływu oleju na zacieranie węzła tarcia, wykorzystując wskaźniki obciążenia zacierającego Pt oraz granicznego nacisku zatarcia poz, otrzymane przy zastosowaniu metody z narastającym obciążeniem. Stwierdzono, że wpływ rodzaju oleju na zatarcie elementów stalowych pokrytych powłokami PVD jest zależny od rodzaju powłoki. Ważnym efektem praktycznym jest też wskazanie, że powłoki PVD nanoszone na elementy stalowych systemów tribologicznych, przejmują funkcje klasycznych, nieekologicznych na ogół, dodatków smarnościowych (EP), pozwalając na redukcję ich zawartości w środkach smarowych.
PL
Przeprowadzając modelowe badania tribologiczne, dążąc do uzyskania wysokiej powtarzalności i odtwarzalności wyników, szczególną uwagę zwraca się na precyzyjne zadanie parametrów testu (prędkość ślizgania i obciążenie węzła) oraz kontrolę warunków otoczenia (temperatura, wilgotność). Jednocześnie często marginalizuje się sprawy związane z niedokładnością wykonania próbek. Niedokładności struktury geometrycznej powierzchni i kształtu są często spowodowane dodatkowymi procesami technologicznymi, realizowanymi po precyzyjnym wykonaniu bazy próbki. Powoduje to często zwiększenie bicia osiowego i promieniowego próbek. Może to spowodować błędną interpretację pomiaru intensywności zużywania liniowego oraz siły tarcia. W celu wyeliminowania wpływu bicia osiowego na pomiar intensywności zużywania liniowego, autorzy opracowali koncepcję oraz zaprojektowali i wykonali zautomatyzowany, sterowany komputerowo układ wyzwalania pomiaru charakterystyk tribologicznych w funkcji położenia tarczy, a nie, jak dotychczas, w funkcji czasu. System ten zastosowano w stanowisku T-01M opracowanym w ITeE – PIB Radom. Zmodyfikowane stanowisko poddano badaniom dwóch rodzajów skojarzeń materiałowych i przy dużej zmienności prędkości obrotowej węzła. Dodatkowo porównano wyniki charakterystyk tribologicznych uzyskane ze standardowego układu pomiarowego wyzwalanego czasem z uzyskanymi za pomocą opracowanego systemu. Z przeprowadzonych badań wynika, że stosowanie zautomatyzowanego systemu wyzwalania pomiaru w funkcji położenia tarczy powala na znaczne zmniejszenie rozrzutu wyników pomiarów przy niskich prędkościach obrotowych, a tym samym na poprawę powtarzalności i odtwarzalności badań tribologicznych w układzie kula–tarcza i trzpień–tarcza.
EN
When conducting tribological model studies with the aim of achieving a high repeatability and reproducibility of results, much attention is paid to the precise setting of test parameters. Most of all, setting the sliding speed and normal load is made with great care. Ambient conditions (temperature, humidity) are also controlled. At the same time, issues related to inaccuracy in making samples are often marginalized. Inaccuracies in surface geometric texture and shape are often caused by additional technological processes carried out after a precise execution of the sample base. This often increases the axial and radial run-out of samples. Moreover, it may lead to a misinterpretation of the measurement of linear wear intensity and friction. In order to eliminate the impact of the axial run-out on the measurement of linear wear intensity, the authors have developed a concept as well as designed and built an automated computer-controlled system of triggering the measurement of tribological characteristics as a function of a disc position, which is no longer as a function of time. This system was applied in the system of the T-01M produced by ITeE – PIB Radom. The modified system was tested on two types of material combinations and with a high variability of the speed of the node. In addition, the results of tribological characteristics obtained with a standard measuring system triggered with time were compared with those obtained using the developed system. The study shows that the use of an automated system of triggering measurement as a function of a disc position enables a considerable decrease in scattering measurement results at low engine speeds, thereby improving repeatability and reproducibility of tribological studies in the system ball-on-disc and pin-on-disc.
16
Content available remote Wpływ powłok niskotarciowych na zacieranie smarowanego styku skoncentrowanego
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań charakterystyk zatarciowych elementów z naniesionymi powłokami niskotarciowymi. Badania wykonano dla elementów smarowanych z naniesionymi powłokami a-C:H:W (WC/C) i MoS 2 /Ti (MoST) otrzymanych w procesach PVD, skojarzonych z elementami stalowymi oraz jako baza odniesienia skojarzenia stal/stal (100Cr6). Analiza wyników przeprowadzonych badań zacierania modelowego węzła tarcia pozwoliła na stwierdzenie, że pokrycie elementów stalowych powłokami niskotarciowymi zdecydowanie zwiększa odporność na zatarcie, a skala tego wzrostu jest zależna od rodzaju zastosowanego środka smarowego. Ponadto stwierdzono, że dla każdego skojarzenia materiałowego, w którym element jest pokryty powłoką przeciwzużyciową jest konieczny indywidualny dobór środka smarowego opartego na odpowiednim oleju bazowym.
EN
The article presents results of scuffing tests of concentrated contacts with elements with low-friction coatings. Tests were performed for lubricated a-C:H:W (WC/C) and MoS 2 /Ti (MoST) coated elements, deposited in PVD process. The tests were performed for coating/steel tribosystems and as reference a steel/steel tribosystem was used. Results analysis has showed in each case the positive effect of low-friction coatings on scuffing resistance. The effectiveness of the coating is oil content depended. It was state that to achieve the maximum scuffing resistance for every type of low-friction coating proper oil base selection is necessary.
EN
An improvement in the scuffing resistance of toothed gears is achievable by e.g. the deposition of thin, hard coatings onto the gear teeth. However, the testing of the scuffing resistance of coated gears requires the application of specialised test methods. This paper presents a new test method, designed by the authors, called “gear scuffing shock test for coatings”. This method is based on the test method denoted as FZG S-A10/16,6R/110 developed at the Technical University of Munich. Because the FZG test method is dedicated exclusively to lubricating oils, its application for testing coated gears required introducing significant modifications. The developed method has been verified during the testing of the scuffing resistance of gears coated with the low-friction a-C:H:W coating and composite low-friction MoS2/Ti coating. Various material combinations were tested: coating–coating (both gears coated), coating-steel, steel-coating, and for reference steel–steel (both gears uncoated). Mineral, automotive gear oil of API GL-5 performance level, and SAE 80W-90-viscosity grade was used for lubrication. It has been shown that this test method can be successfully applicable to test the scuffing resistance of coated gears - it has a resolution good enough to differentiate between the tested material combinations.
PL
Celem pracy było opisanie mechanizmów niszczenia smarowanego wysokoobciążonego węzła tarcia z elementami pokrytymi niskotarciową powłoką WC/C tworzących strefę tarcia. Badania wykonano dla niskotarciowej powłoki WC/C (a-C:H:W) otrzymanej metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokilowego, stosując metodę badania zacierania w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Badania wykonano dla czterech kombinacji materiałowych: stal/stal (kulka górna stalowa / kulki dolne stalowe), stal/powłoka (kulka górna stalowa / kulki dolne stalowe pokryte powłoką WC/C), powłoka/stal (kulka górna pokryta powłoką WC/C / kulki dolne stalowe), powłoka/powłoka (kulka górna pokryta powłoką WC/C / kulki dolne pokryte powłoką WC/C). Węzeł tarcia smarowano polialfaolefinowym olejem syntetycznym (PAO-8) bez dodatków uszlachetniających. Obserwację warstwy wierzchniej przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroskopu sił atomowych (AFM). Analizy składu warstwy wierzchniej wykonano, stosując mikroanalizator rentgenowski (EDS), spektrometr z wyładowaniem jarzeniowym (GDOES) i rentgenowską spektroskopię fotoelektronową (XPS). W oparciu o wykonane analizy i obserwacje opisano propagację zacierania badanych skojarzeń. Wysoka odporność na zacieranie skojarzenia stalowego, w którym pokryto powłoką element o większym stopniu przekrycia wynika z wyeliminowania powinowactwa materiałowego elementów trących oraz podatności tego skojarzenia na docieranie. Kluczową rolę odgrywa także wprowadzenie w strefę tarcia smaru stałego w postaci grafitu oraz transfer materiału z elementu stalowego na powierzchnie pokrytą powłoką.
EN
The aim of this paper was to describe the mechanisms of the estruction of heavily loaded friction pair elements coated with low–friction WC/C coating. The investigations were performed for low friction coatings WC/C (a-C:H:W) deposited by the reactive sputtering PVD process. Experiments were carried out using the four-ball tester and the method with continuously increasing loads. Tests were conducted for the four material combinations: steel/steel tribosystem (all balls uncoated), steel/coating tribosystem (one upper ball uncoated/three lower balls WC/C coated), coating/steel tribosystem (one upper ball WC/C coated/ three lower balls uncoated), coating/coating tribosystem (all balls WC/C coated). The friction pair was lubricated with pure polyalphaolefin synthetic base oil (denoted as PAO-8). Observation of the surface layer was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Analysis of the composition of the surface layers was performed using X-ray microanalyser (EDS), glow discharge optical emission spectrometry (GDOES), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Based on the results of performed analysis and observations, the propagation of scuffing was described. The high scuffing resistance of steel tribosystem was obtained when only one element, with higher overlapping ratio, was coated and resulted from reducing the adhesion between rubbing surfaces due to low chemical affinity (similarities) between the steel and the coating material. The presence of solid lubricant graphite in the friction zone and thereaction layer on the steel surface played an important role in creating antiscuffing properties.
PL
Celem pracy było zbadanie odporności na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe kół zębatych, pokrytych powłoką niskotarciową WC/C (a-C:H:W). Powłokę naniesiono na koła zębate metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Badania powierzchniowej trwałości zmęczeniowej wykonano na stanowisku T-12U metodą PT C/10/90. Przeprowadzono badania czterech wariantów skojarzeń materiałowych kół zębatych (koło duże/koło małe): koła bez powłoki, koła pokryte powłoką, dwa skojarzenia mieszane (jedno z kół pokryte powłoką). Badania wykonano dla mineralnego oleju przekładniowego klasy GL-5 według API (80W/90). Z przeprowadzonych badań wynika, że odporność na pitting przekładni zębatej, w której zastosowano powłokę, nie tylko zależy od rodzaju powłoki, ale również od tego, które z kół tworzących przekładnie jest pokryte. Badania wykazały, że aby zwiększyć odporność na pitting przekładni, powłokę należy nanieść na koło, dla którego praca tarcia zęba w jednostce czasu jest mniejsza.
EN
The aim of the study was to investigate the resistance to rolling contact fatigue of WC/C coated gears. The test were done for low-friction WC/C (a-C:H:W) coating. The coating was deposited using the PVD process by reactive sputtering. The investigation of rolling contact fatigue was realised by means of a T-02U using the PT C/10/90 method. Four material combinations of gears were tested: wheel and pinion uncoated, wheel and pinion coated, wheel coated and pinion uncoated, and wheel uncoated and pinion coated. The test were performed for mineral gear oil of GL-5 API performance level (80W/90). The test results indicate that resistance to the pitting wear of gears with coated wheels do not depend only on the coating material but also on the selection of coated wheel. To increase the fatigue life of gears, the coating should be deposited on the gear for which the unit friction work of teeth is lower.
PL
Celem badań było zbadanie wpływu ograniczenia ilości stosowanych dodatków smarnościowych na odporność na zacieranie i pitting skojarzenia element stalowy z powłoką WC/C-stal. Powłokę WC/C (a-C:H:W) osadzono metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Badanie zacierania (skojarzenie czterokulowe-ruch ślizgowy) wykonano za pomocą aparatu czterokulowego T-02. Badania pittingu (stożek-trzy kule - ruch toczny) wykonano za pomocą aparatu T-03. Stwierdzono, że eliminację adhezyjnych mechanizmów destrukcji materiałów w czasie tarcia przez zmniejszenie ich powinowactwa można uzyskać, nakładając przynajmniej na jeden z elementów pary trącej odpowiednią powłokę, która pozwala na znaczne ograniczenie ilości stosowanych w olejach smarowych dodatków smarnościowych.
EN
The aim of presented research was to investigate the effect of reduction of concentration of extreme pressure oil additive on scuffing and pitting resistance of tribosystem WC/C-steel. The WC/C (a-C:H:W) coating was deposited using reactive sputtering method in PVD process. The scuffing tests (four-ball tribosystem, sliding) were performed by means of T-02 four-ball apparatus. The pitting tests (cone three balls tribosystem, rolling) were performed using T-03 pitting tester. It was stated that by elimination the adhesive mechanisms of destruction of materials during friction through the elimination of chemical affinity of materials by the application of the coating at least on one of the part, it is possible the significant reduction of extreme pressure oil additives.
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.