Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of Tungsten Sulfide Nanostructures Added to Metalworking Fluids on Tribological Properties of Steel Surface Layer

Stanek Wiktor, Hładki Tadeusz, Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Stanecka-Badura Renata, Kisielewska Aneta, Piwoński Ireneusz, Cichomski Michał

Tribologia

|

2025

|

nr 1

47--58

EN

The paper examines the potential of tungsten sulfide nanostructures as a prospective, safe alternative to currently used additives for classical cutting fluids by analysing their effect on steel tribological systems. The tribological tests were performed using a ball-on-disc tribometer. The samples used were discs made of C 45 steel; balls made of 100Cr6 steel were used as counter samples. The lubricants used in the research included SN oil, SN + WS 2, HFN oil, and HFN + WS 2. A confocal microscope operating in the interferometric mode was used to analyse the geometrical structure of the samples before and after the friction tests. Observations of the wear marks on the samples and counter-samples were carried out using a scanning microscope. The chemical composition on the surfaces of the friction pairs was also determined. The obtained test results indicated that the SN + WS 2 and HFN + WS 2 lubricant reduced the coefficient of friction and wear in the tested steel friction pairs.

PL

W pracy przedstawiono wpływ aktywnych dodatków w postaci krystalicznych nanostruktur siarczku wolframu (IV) w klasycznych płynach obróbkowych na właściwości stalowych układów tribologicznych. Badania tribologiczne przeprowadzono przy użyciu tribometru typu kula-tarcza. W parze trącej wykorzystano tarcze wykonane ze stali C45 oraz kule wykonane ze stali 100Cr6. W badaniach zastosowano olej mineralny SN, olej SN wraz z nanocząstkami siarczku wolframu (IV) SN+ WS 2, komercyjny olej obróbkowy HFN i olej obróbkowy HFN wraz z nanocząstkami siarczku wolframu (IV) HFN+ WS 2. Do analizy struktury geometrycznej par trących przed i po badaniach tribologicznych wykorzystano mikroskop konfokalny. Obserwacje śladów zużycia w węźle tarcia przeprowadzono przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego. Określono także skład chemiczny na powierzchniach par trących. Uzyskane wyniki badań wykazały, że dodatek w postaci nanostruktur WS 2w olejach zarówno SN, jak i HFN spowodował zmniejszenie współczynnika tarcia i zużycia badanych stalowych współpracujących tarciowo par.

2

Tribological Tests of Materials for Hip Joint Endoprosthesis Cups

Bojko Łukasz, Pałka Paweł, Osada Piotr, Makowska Elżbieta

Tribologia

|

2024

|

nr 4

7--22

EN

Hip joint alloplasty completely changes the cooperation conditions of the correct biological friction pair by introducing a cup and a head on a stem. When selecting an endoprosthesis, a choice should be made between a rigid tribological node and a flexible biobearing that absorbs locomotion loads, which better approximates the conditions in a normal joint. The aim of the study is to compare and evaluate the tribological and micromechanical parameters of selected biomaterials used for hip joint endoprosthesis cups. The conducted tests of wear resistance and determination of coefficients of friction, as well as microhardness and Young’s modulus tests, allowed us to determine which materials will be preferred for hip joint endoprosthesis cups. Based on the results of the tribological tests performed, the authors identify the most favorable tribological pair in the context of wear and coefficient of friction. Improving the tribological cooperation of the bearing pair used, reducing wear and generation of friction products in particular, may influence the articulation conditions of the endoprosthesis and the length of its survival in the body.

PL

Alloplastyka stawu biodrowego w sposób całkowity zmienia warunki współpracy prawidłowej biologicznej pary trącej poprzez wprowadzenie panewki oraz głowy na trzpieniu. Dobierając endoprotezę należy dokonać wyboru pomiędzy sztywnym węzłem tribologicznym a biołożyskiem podatnym, amortyzującym obciążenia lokomocyjne, które lepiej przybliża warunki panujące w prawidłowym stawie. Celem pracy jest porównanie i ocena parametrów tribologicznych i mikromechanicznych wybranych biomateriałów stosowanych na panewki endoprotez stawu biodrowego. Przeprowadzone badania odporności na zużycie oraz wyznaczenie współczynników tarcia, a także badania mikrotwardości i modułu Younga pozwoliły stwierdzić, które materiały będą najbardziej odpowiednie na panewki endoprotez stawu biodrowego. Badania tribologiczne pozwoliły na wyznaczenie najkorzystniejszej pary tribologicznej w kontekście zużycia i współczynnika tarcia. Poprawa tribologicznej współpracy zastosowanej pary łożyskowej, a szczególnie obniżenie zużycia i zmniejszenie generowania produktów tarcia może wpływać na warunki artykulacji endoprotezy i długość jej przeżycia w organizmie.

3

Tribological Tests of Acrylic Teeth for Removable Dentures

Ryniewicz Wojciech, Bojko Łukasz, Pałka Paweł, Osada Piotr, Ryniewicz Anna

Tribologia

|

2024

|

nr 1

105--116

EN

The functionality of removable dentures is ensured by proper diagnostics and clinical modeling. No less important are the structural conditions and the biotribological and biomechanical context, which determine the wear resistance in the contact of opposing teeth and the contact of the denture plate with the stomatognathic system. The aim of the study is to evaluate acrylic teeth used in prosthetic reconstructions based on microstructural, micromechanical and tribological tests. Samples for testing were taken from teeth for removable dentures made by various manufacturers. Microstructural analyses were performed using an optical microscope and a scanning microscope. Microhardness and elasticity coefficient measurements were performed on the NHT device. Tribological tests were performed on a Roxana Machine Works tester using a friction node: ball – 3 discs made of the tested material. The conducted research allowed for the evaluation of the structural quality of acrylic teeth and the determination of the tribological interaction resulting from the contact of synthetic and natural teeth in the presence of artificial saliva.

PL

Funkcjonalność protez ruchomych zapewnia prawidłowa diagnostyka i modelowanie kliniczne. Nie mniej ważne są uwarunkowania strukturalne oraz kontekst biotribologiczny i biomechaniczny, które decydują o odporności na zużycie w kontakcie zębów przeciwstawnych oraz o kontakcie płyty protezy z układem stomatognatycznym. Celem opracowania jest ocena zębów akrylowych stosowanych w rekonstrukcjach protetycznych na podstawie badań mikrostrukturalnych, mikromechanicznych i tribologicznych. Próbki do badań pobierano z zębów do protez ruchomych wykonanych przez różnych producentów. Analizy mikrostrukturalne wykonano na mikroskopie optycznym i mikroskopie skaningowym. Pomiary mikrotwardości i współczynnika elastyczności przeprowadzono na urządzeniu NHT. Badania tribologiczne wykonano na maszynie Roksana Machine Works z zastosowaniem węzła tarcia: kula – 3 krążki z materiału badanego. Przeprowadzone badania pozwoliły na ocenę jakości strukturalnej zębów akrylowych oraz na wyznaczenie interakcji tribologicznej wynikającej z kontaktu zębów syntetycznych i naturalnych w obecności sztucznej śliny.

4

Influence of Surface Roughness on Tribological Properties of HS6-5-2C Steel with an AITiN Coating

Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Kowalski Marcin

Tribologia

|

2024

|

nr 1

67--78

EN

This article defines the effect of surface roughness on a selection of tribological properties of systems with AlTiN coatings. Friction-wear tests were carried out on a tribological tester, which operates as a sphere and disc assembly in a frictional, sliding motion. The tests were conducted under a load of 10 N over a friction distance of 1,000 m. Steel discs made of HS6-5-2C with an AlTiN coating and steel balls made of 100Cr6 were used for the test Trials were carried out under lubrication conditions with polyalphaolefin oil PAO 8 and polyalphaolefin oil containing 1.5% zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP). The chemical composition of the AlTiN coating was studied using a scanning electron microscope, and the wear marks on the discs and spheres were observed. The geometric structure of the samples was analysed before and after the geometric structure of the samples using a interferometer, and after tribological tests. Research has shown that surface roughness affects tribological properties. For samples with a higher surface roughness (Sa = 0.61 µm) – unpolished discs – lower linear wear values were obtained than for polished discs (Sa = 0.08 µm). After the introduction of the PAO 8 additive with ZDDP, a reduction in linear wear of 33% and 24% was observed for both polished and unpolished surfaces, respectively.

PL

W artykule określono wpływ chropowatości powierzchni na wybrane właściwości tribologiczne systemów z powłokami AlTiN. Badania tarciowo-zużyciowe 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 tarcze ze stali HS6-5-2C z naniesioną powłoką AlTiN i kule ze stali 100Cr6. Testy przeprowadzono w warunkach smarowania olejem poli(α)olefinowym PAO 8 oraz olejem poli(α)olefinowym z dodatkiem 1,5% dialkiloditiofosforanu cynku ZDDP. Za pomocą mikroskopu skaningowego zbadano skład chemiczny powłoki AlTiN, 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 tribologicznych. Uzyskane wyniki badań wyskazały, że chropowatość powierzchni ma wpływ na właściwości tribologiczne. Dla próbek o większej chropowatości powierzchni (Sa = 0,61 µm) – tarcz niepolerowanych – uzyskano mniejsze wartości zużycia liniowego niż dla tarcz polerowanych (Sa = 0,08 µm). Po wprowadzeniu do PAO 8 dodatku ZDDP zaobserwowano spadek zużycia liniowego zarówno dla polerowanej i niepolerowanej powierzchni odpowiednio o 33% oraz 24%.

5

Friction and Wear Test of Components of a Hip Joint Endoprosthesis with Ceramic–Polyethylene Material Contact Using Hip Joint Movement Simulator

Wiśniewski Tomasz, Rubach Rafał, Łapaj Łukasz, Garncarek Wacław

Tribologia

|

2024

|

nr 2

121--129

EN

The article presents the results of friction and wear tests of a total hip joint endoprosthesis. The research material consisted of three pairs of components of a hip joint endoprosthesis with a ceramic-polyethylene material contact for use in total hip arthroplasty. The rubbing pair was made of an acetabular cup made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and a head made of ZTA oxide ceramic (Al2O3+ZrO2) with a diameter of 28 mm. All the components of the endoprosthesis were made by the Polish company "Laser Polska" Marcin Garncarek. Friction and wear tests were carried out utilizing an SBT 01.2 simulator, designed and made in the Łukasiewicz Research Network – Poznań Institute of Technology. The simulator is designed to test the tribological properties of hip joint endoprostheses in accordance with the ISO 14242-1 standard. An aqueous solution of bovine serum, was used as the lubricant. For each rubbing pair, the set number of motion cycles was 5·106. Based on the recorded values of friction torque and downforce, the coefficient of friction as a function of the number of cycles was determined. The exact wear value of the acetabular cups was determined after the tests, in accordance with the ASTM F1714- 96 standard.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tarciowo-zużyciowych, całkowitej endoprotezy stawu biodrowego. Materiał badawczy stanowiły trzy pary komponentów endoprotezy stawu biodrowego o skojarzeniu materiałowym ceramika–polietylen do zastosowania w całkowitej endoprotezoplastyce stawu biodrowego. Parę trącą tworzyła panewka wykonana z polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (PE-UHMW) oraz głowa wykonana z ceramiki tlenkowej ZTA (Al2O3+ZrO2) o średnicy 28 mm. Wszystkie komponenty endoprotezy wykonane zostały przez polską firmę ,,Laser Polska” Marcin Garncarek. Badania tarciowo-zużyciowe przeprowadzone zostały przy użyciu symulatora SBT 01.2, zaprojektowanego i wykonanego w Sieci Badawczej Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny. Symulator przeznaczony jest do badań właściwości tribologicznych endoprotez stawu biodrowego zgodnie z normą ISO 14242-1. Jako medium smarujące zastosowano roztwór wodny surowicy bydlęcej. Dla każdej pary trącej zadana liczba cykli ruchu wynosiła 5·106. Na podstawie zarejestrowanych wartości momentu tarcia i siły docisku wyznaczono współczynnik tarcia w funkcji liczby cykli. Określona została wartość zużycia panewek po przeprowadzonych testach, zgodnie z normą ASTM F1714-96.

6

Evaluation of Tribological Properties of Magnesium Alloys Intended for Engine Pistons

Bąkowski Henryk, Rzychoń Tomasz, Sokołowski Andrzej

Tribologia

|

2024

|

nr 3

29--37

EN

This paper presents the influence of the main operational properties on selected tribological properties, i.e. coefficient of friction, weight loss, roughness parameters of a WE43 magnesium alloy with rare earth elements for internal combustion engine pistons (Mg-Y-RE-Zr). The tests were carried out on a T-11M tribotester according to a poliselective experiment’s plan. Metallographic examination of the friction surface allowed the evaluation of the wear mechanism. Comprehensive research will allow the prediction of the correct service time of a piston made of magnesium alloy in contact with a cylinder liner made of silumin at higher temperatures.

PL

W artykule przedstawiono wpływ głównych właściwości eksploatacyjnych na wybrane właściwości tribologiczne, tj. współczynnik tarcia, ubytek masy, parametry chropowatości stopu magnezu z pierwiastkami ziem rzadkich przeznaczonego na tłoki silnika spalinowego (Mg-Y-RE-Zr). Badania przeprowadzono na tribotesterze T-11M zgodnie z poliselekcyjnym planem eksperymentu. Badania metalograficzne powierzchni tarcia umożliwiły ocenę mechanizmu zużywania. Kompleksowe badania pozwolą na prognozowanie czasu popraw nej eksploatacji tłoka wykonanego ze stopu magnezu w skojarzeniu z tuleją cylindrową wykonaną z siluminu w podwyższonej temperaturze.

7

Evaluation of the Influence of Corrosion Factors on Friction and Wear of Protective Coatings on Connectors of Electrical Cables

Grygier Dominika, Cieśla Anna, Opałka Mariusz

Tribologia

|

2024

|

nr 3

49--56

EN

Connector terminals, like all vehicle components, are subject to damage. They cause a break in the electrical circuit and vehicle failure. The most common causes of failure are corrosion and mechanical damage resulting from vehicle vibration. Corrosion can occur when the vehicle is flooded, through carelessness in servicing and when driving on wet roadways. The source of vibration is most often stimuli from the road surface on which the vehicle is travelling. These vibrations cause the connector terminals to make small movements that can lead to fretting. The aim of the research presented in this paper was to evaluate the influence of corrosion factors on friction and wear of protective coatings of connector lugs. The subjects of the study were two types of mesh connectors, made of copper alloys coated with metallic coatings. The test specimens were subjected to varying corrosion conditions, simulating the effects of wet pavement with road salt and pavement covered with dirt from vehicle operation.

PL

Końcówki konektorowe jak wszystkie elementy pojazdu narażone są na uszkodzenia. Powodują one przerwanie obwodu elektrycznego oraz awarię pojazdu. Najczęstszą przyczyną awarii są czynniki korozyjne i uszkodzenia mechaniczne wynikające z drgań pojazdu. Korozja może wystąpić w przypadku zalania pojazdu, przez nieostrożność przy pracach serwisowych oraz podczas poruszania się po mokrej jezdni. Źródłem drgań najczęściej są bodźce pochodzące od nawierzchni drogi, po której porusza się pojazd. Drgania te powodują, że końcówki konektorowe wykonują niewielkie ruchy mogące prowadzić do zjawiska frettingu. Celem badań prezentowanych w pracy była ocena wpływu czynników korozyjnych na tarcie i zużywanie powłok ochronnych oczkowych końcówek konektorowych. Przedmiotem badań były dwa typy konektorów oczkowych, wykonanych ze stopów miedzi pokrytych powłokami metalicznymi. Próbki do badań zostały poddane zmiennym warunkom korozyjnym, symulującym oddziaływanie mokrej nawierzchni z solą drogową oraz nawierzchni pokrytej zanieczyszczeniami pochodzącymi z eksploatacji pojazdów.

8

Effect of the Addition of a Selected Ionic Liquid on Tribological Properties of Steel

Kowalczyk Joanna, Madej Monika, Kowalski Marcin

Tribologia

|

2024

|

nr 4

43--53

EN

This paper examines the impact of incorporating the 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIMPF6) ionic liquid into PAO 8 polyalphaolefin oil on the tribological characteristics of the steel-steel system lubricated with this oil. Friction-wear tests were carried out on a tribological tester operating as a ball and disc assembly in a frictional motion. Tests were carried out with a load of 10 N over a sliding distance of 1,000 m. 100Cr6 steel discs and balls were used in the tests. The tests were carried out under lubrication conditions with the BMIMPF6 ionic liquid, PAO 8 poly(α)olefin oil, PAO 8 poly(α)olefin oil with the addition of 1% and 10% BMIMPF6 ionic liquid. Following the tribological tests, both discs and balls were subjected to microscopic observation with a view to analysing the microstructure and geometric structure of the surface at the wear track. The study found that the quantity of ionic liquid incorporated into the PAO 8 oil has a discernible influence on the tribological characteristics of 100Cr6 steel. Adding a lubricant with 1% of BMIMPF6 in PAO 8 to PAO 8 containing 10% of BMIMPF6 increased the coefficient of friction value by approximately 26% and lowered disc wear by approximately 43%. In contrast, the analysis of ball wear revealed that the lowest level of wear was observed in the 1% concentration of BMIMPF6 in PAO 8, while the highest level of wear was observed in PAO 8 oil.

PL

W artykule zbadano wpływ dodatku cieczy jonowej 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate BMIMPF6 do oleju polialfaolefinowego PAO 8 na właściwości tribologiczne stali. Badania tarciowo-zużyciowe zrealizowano na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu obrotowym. Testy przeprowadzono przy obciążeniu 10 N na drodze tarcia równej 1000 m. Do badań użyto tarcz i kul wykonanych ze stali 100Cr6. Badania zrealizowano w warunkach smarowania cieczą jonową BMIMPF6, olejem poli(α)olefinowym PAO 8, olejem poli(α)olefinowym PAO 8 z dodatkiem 1% oraz 10% cieczy jonowej BMIMPF6. Po testach tribologicznych zarówno tarcze, jak i kule poddano obserwacjom mikroskopowym – analizowano mikrostrukturę oraz strukturę geometryczną powierzchni w miejscu wytarcia. Uzyskane wyniki z badań wskazały, że ilość dodatku cieczy jonowej w oleju PAO 8 ma wpływ na właściwości tribologiczne stali 100Cr6. Dla 10% stężenia BMIMPF6 w oleju PAO 8 uzyskano większą wartość współczynnika tarcia o około 26% i mniejsze zużycie tarczy o około 43% w porywaniu ze środkiem smarującym zawierającym 1% stężenia BMIMPF6 w PAO 8. Z kolei porównując zużycie kul, najmniejsze wytarcie zarejestrowano dla 1% stężenia BMIMPF6 w PAO 8, a największe dla oleju PAO 8.

9

Area of Energy Dissipation in the Process of Solid Friction

Maciąg Maria

Tribologia

|

2024

|

nr 3

85--92

EN

This study is an attempt at determining the volume of a material adherent directly to a friction surface where the process of energy dissipation is focused. The discussion is based on the laws of mass and energy conservation. Non-stationary thermal processes and wear in the environment of surface asperities contact are analysed. Their effects are then presented as stationary, averaged at the macroscopic level and referred to the nominal surface of friction. Some dependences describing mass, volume and depth of energy dissipation area are introduced. An original method of determining flash temperature is offered. The proposed model encompasses a series of physical properties of a material involved in friction, certain geometric characteristics of the specimen, and major friction and wear parameters. A selected tribological experiment illustrates geometric features of the friction area for several metallic materials. Depth of the energy dissipation area has been found to range from 0.16 to 2.94 μm, depending on physical properties of a material and friction parameters.

PL

W niniejszej pracy podjęto próbę wyznaczenia objętości materiału przylegającej bezpośrednio do powierzchni tarcia, w której koncentruje się proces dyssypacji energii. Za podstawę rozważań przyjęto zasady zachowania masy i energii. Zanalizowano niestacjonarne procesy cieplne i zużywanie zachodzące w otoczeniu styku nierówności powierzchni. Następnie przedstawiono ich skutki jako stacjonarne, uśrednione na poziomie makroskopowym, odniesione do powierzchni nominalnej tarcia. Wyprowadzono zależności opisujące masę, objętość i głębokość strefy dyssypacji energii. Zaproponowano oryginalny sposób wyznaczania temperatury błysku. W proponowanym modelu uwzględniono szereg własności fizycznych materiału uczestniczącego w tarciu, niektóre cechy geometryczne próbki oraz ważniejsze parametry tarcia i zużywania. Na wybranym przykładzie eksperymentu tribologicznego zilustrowano cechy geometryczne strefy tarcia dla kilku materiałów metalicznych. Stwierdzono, że głębokość obszaru dyssypacji energii zawiera się w przedziale 0,16 – 2,94 μm zależnie od własności fizycznych materiału i parametrów tarcia.

10

Analysis of Structural, Micromechanical, and Tribological Properties of the Ti-6Al-4V ELI Alloy after Thermal Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian

Tribologia

|

2024

|

nr 3

7--14

EN

The paper presents the structural, micromechanical, and tribological characteristics of the Ti-6Al-4V ELI alloy after thermal oxidation at 575°C (50 h), 625°C (50 h), and 675°C (20 h). The study showed that the oxide layers obtained on the Ti-6Al-4V ELI alloy were of a good quality and had a varied microstructure depending on the oxidation parameters. It was found that an increase in oxidation temperature was a determinant of oxide particles’ size and continuity of the coating. The Ti-6Al-4V ELI alloy displayed better micromechanical and tribological characteristics after thermal oxidation. Surface hardness of the alloy almost doubled (by approx. 4 GPa), improving tribological characteristics. Volumetric wear reduction of the investigated Ti-6Al-4V ELI alloy after oxidation ranged from 25 to 37%. The oxide film obtained at 625°C (50 h) offered the most favorable tribological properties. It was also evidenced that the presence of oxide layers on the Ti-6Al-4V ELI alloy led to an increase in the value of the coefficient of friction.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości strukturalnych, mikromechanicznych i tribologicznych stopu Ti-6Al-4V ELI po utlenianiu termicznym. Proces utleniania realizowano w temperaturze 575°C (50 h), 625°C (50 h) i 675°C (20 h). W badaniach wykazano, że warstwy tlenkowe otrzymane na stopie Ti-6Al-4V ELI charakteryzowały się dobrą jakością oraz zróżnicowaną mikrostrukturą zależną od parametrów utleniania. Stwierdzono, że wzrost temperatury utleniania był czynnikiem determinującym rozmiar cząstek tlenków oraz ciągłość pokrycia. Stop Ti-6Al-4V ELI po procesie utleniania termicznego charakteryzował się lepszymi charakterystykami mikromechanicznymi i tribologicznymi. Stwierdzono nawet 2-krotny wzrost twardości powierzchniowej (o ok. 4 GPa) badanego stopu, co korzystnie przełożyło się na poprawę charakterystyk tribologicznych. Redukcja zużycia objętościowego stopu Ti-6Al-4V ELI po utlenianiu wynosiła od 25 do 37%. Najlepszymi właściwościami tribologicznymi charakteryzowała się warstwa tlenkowa otrzymana w temperaturze 625°C (50 h). Wykazano również, że obecność warstw tlenkowych na stopie Ti-6Al-4V ELI prowadziła do wzrostu wartości współczynnika tarcia.

11

Produkcja i zużycie tektury falistej w Polsce na tle krajów europejskich

Werner Agnieszka

Przegląd Papierniczy

|

2024

|

R. 80, nr 11

575--580

PL

Analiza rynku każdej branży to podstawa jej funkcjonowania i konkurencyjności w gospodarce krajowej i światowej. Chcąc dobrze prowadzić biznes nie można pozwolić sobie na lekceważenie wskaźników rynkowych, które pozwalają odpowiednio kierować firmą, jak również przygotowywać prognozy na przyszłość.

12

Surface layer performance of low-cost 3D-printed sliding components in metal-polymer friction

Pieniak Daniel, Michalczewski Remigiusz, Firlej Marcel, Krzysiak Zbigniew, Przystupa Krzysztof, Kalbarczyk Marek, Osuch-Słomka Edyta, Snarski-Adamski Andrzej, Gil Leszek, Seykorova Maria

Production Engineering Archives

|

2024

|

Vol. 30, Iss. 3

361--376

EN

The paper presents the results of contact strength and tribological property tests of spare parts made of a popular resin using a 3D DLP printing technology. Two printer models by the same manufacturer were used in the study. The post-processing technique, which shapes the final functional properties, was diversified. Surface performance properties were compared, i.e. Shore hardness, indentation hardness, Martens hardness, elastic modulus, and parameters related to surface creep and relaxation. Tribological durability in rotary motion and tribological wear in reciprocating linear motion were also evaluated using micro- and nanotribometers. This was followed by surface analyses of the friction track of the analysed materials using microscopic methods: a scanning electron microscope, a WLI interferometric microscope, and an optical microscope. The results were statistically processed and the relationship between the parameters determined in the indentation test was determined.

13

Enhancing the durability of remote-controlled gate valves through the implementation of advanced hermetic component

Aslanov Jamaladdin N., Mammadov Khalig S., Zeynalov Niyaz A., Ibayeva Leyla R.

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 9

592--601

EN

: In this study, the hermetic elements of a remote-controlled valve were scrutinized, leading to the development of an advanced hermetic unit. The primary focus was on assessing the wear resistance of this crucial component. Through meticulous analysis and experimentation, graphs illustrating wear speed and intensity over time were constructed, revealing a substantial increase in resistance compared to existing designs. Employing a combination of detailed analysis and methodical experimentation, graphical representations delineating the evolution of wear speed and intensity over time were generated. The results underscored a notable increase in resistance when compared to prevailing designs, exemplifying the heightened efficacy of the newly devised hermetic unit, which demonstrated higher durability, crucial for effective valve operation across diverse conditions. These findings signify a significant advancement in engineering, promising enhanced reliability and extended service life for valves utilizing this innovative technology. The implications extend to various industries reliant on such valves, offering improved performance and durability. Further studies, including physical experiments for surface reinforcement, can deepen the understanding of parameters such as temperature change, velocity, pressure distribution, specific heat, thermal conductivity, and turbulence dissipation over the improved valve construction’s hermetic elements. The trajectory of this research aligns with the objective of refining the design and optimizing the performance of the hermetic unit, ensuring its resilience under diverse and demanding operational environments. This comprehensive exploration not only lays the groundwork for the evolution of future advancements in valve technology but also holds the potential to substantially elevate efficiency and longevity across a wide array of industrial applications.

PL

W ramach niniejszej pracy przeanalizowano hermetyczne elementy zdalnie sterowanego zaworu, w wyniku czego opracowano ulepszony moduł hydrauliczny. Główny nacisk położono na ocenę odporności tego kluczowego elementu na zużycie. W oparciu o szczegółową analizę i eksperymenty opracowano wykresy ilustrujące szybkość i intensywność zużycia w czasie, ujawniając znaczny wzrost odporności w porównaniu z istniejącymi konstrukcjami. Poprzez połączenie szczegółowej analizy i metodycznych eksperymentów, wygenerowano wykresy graficzne określające ewolucję prędkości i intensywności zużycia w czasie. Uzyskane wyniki wskazują na znaczny wzrost odporności w porównaniu z dotychczasowymi konstrukcjami, co świadczy o zwiększonej skuteczności nowo opracowanego modułu hermetycznego, który wykazał wyższą trwałość, kluczową dla skutecznego działania zaworu w różnych warunkach. Te odkrycia oznaczają znaczący postęp w inżynierii, który może przyczynić się do zwiększenia niezawodności i wydłużenia żywotności zaworów wykorzystujących tę innowacyjną technologię. Będzie to miało przełożenie na różne branże wykorzystujące takie zawory, zapewniając ich lepszą wydajność i trwałość. Dalsze badania, w tym eksperymenty fizyczne w zakresie wzmocnienia powierzchni, pozwolą lepiej zrozumieć parametry, takie jak zmiana temperatury, prędkość, rozkład ciśnienia, ciepło właściwe, przewodność cieplna i tłumienie turbulencji w hermetycznych komponentach ulepszonej konstrukcji zaworu. Kierunek tych badań jest zgodny z celem, jakim jest udoskonalenie konstrukcji i optymalizacja wydajności modułu hermetycznego, zapewniając jego odporność w zróżnicowanych i wymagających środowiskach operacyjnych. Ta kompleksowa eksploracja nie tylko kładzie podwaliny pod dalsze postępy w dziedzinie technologii zaworów, ale także może potencjalnie znacznie zwiększyć wydajność i żywotność w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych.

14

Comparison of the cumulative energy demand of BEV’s and FCEV’s in their long-term operation

Sitnik Lech J.

Combustion Engines

|

2024

|

R. 63, nr 1

24--29

EN

The paper presents a method of using the theory of cumulative energy demand to assess this demand in long-term operation of vehicles with a mileage forecast of up to 350,000 km. Based on the results of operational "consumption" of energy and taking into account the energy "costs" of obtaining it, a comparison of the currently popular BEV’s (Battery Electric Vehicles) and FCEV’s (Fuel Cell Electric Vehicles) was presented. The question arises how much energy must be used to propel vehicles in their natural operation. After calculating using available data, the answer is - by operating FCEV’s on average, two times more electricity is needed than by operating BEV’s.

15

Synthesis and Characterization of Novel Aluminum Composites: A Compo-Casting Approach with ZrO2, Al2O3, and SiC

Farahany S., Hamdani M. K., Salehloo M. R., Krol M., Cheraghali E.

Archives of Foundry Engineering

|

2024

|

Vol. 24, iss. 2

88--97

EN

The present study evaluates the microstructural features, mechanical properties, and wear characteristics of the newly developed hybrid composite of A356/ZrO2/Al2O3/SiC produced by compo-casting at 605±5 °C, 600 rpm for 15 minutes with less than 30% solid fraction in which Bi and Sn were added separately to the matrix before introducing reinforcements. FESEM micrographs and corresponding EDS illustrated the successful incorporation of particles in the matrix. Fine particles of ZrO2 were observed close to the coarse Al2O3, and SiC particles, along with Bi and Sn elements, were detected at the eutectic evolution region. The A356+Bi/Al2O3+ZrO2+SiC hybrid composite exhibited the lowest specific wear rate (1.642 ×10-7cm3/Nm) and friction coefficient (0.31) under applied loads of 5, 10, and 20 N, in line with the highest hardness (73.4 HBN). Analysis of the worn surfaces revealed that the wear mechanism is mostly adhesive in all synthesized composites, which changed to the combination of adhesive and abrasive mode in the case containing Bi and SiC. Inserting Bi not only leads to the refinement of eutectic Si but also enhances the adhesion between the matrix/particles and improves lubricity. This, in turn, reduces the wear rate and coefficient of friction, ultimately improving the performance of the hybrid composite.

16

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.

17

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.

18

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°.

19

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.

20

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.