Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Hałaśliwość nawierzchni drogowych a jej właściwości przeciwpoślizgowe

Mechowski Tomasz, Harasim Przemysław

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 1

84--87

PL

Ograniczenie hałasu drogowego przez stosowanie cichych nawierzchni jest jednym z wyzwań stojących przed wykonawcami wierzchnich warstw dróg. Dobór odpowiedniego kruszywa może temu problemowi zaradzić. W artykule przedstawiono wyniki badań hałaśliwości nawierzchni w odniesieniu do jej właściwości przeciwpoślizgowych. Na podstawie uzyskanych wyników wskazano cechy kruszywa, które pozwolą obniżyć hałaśliwość nawierzchni przy zachowaniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkowników drogi.

EN

Reducing road noise through the use of quiet pavements is one of the challenges facing road surfacing contractors. The selection of a suitable aggregate can address this problem. This paper presents the results of a study of pavement noisiness in relation to its anti-skid properties. Based on the results obtained, the characteristics of the aggregate are indicated that will allow to reduce the noisiness of the pavement while maintaining an adequate level of safety for road users.

2

Analytical study of durability and contact characteristics of metal-polymer composite sliding bearings for means of transport

Chernets Myron, Wrona Rafał, Chernets Yuriy

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2024

|

z. 123

5--21

EN

The field of application of metal-polymer bearings is vast: transport of various types, processing industry equipment, medical equipment, various types of maintenance equipment, etc. With the use of the developed generalized author's analytical method of metal-polymer plain bearings on the basis of which it is laid the author's research methodology of materials wear kinetics at sliding friction (dry, lubricated), calculation of their durability is carried out. Contact parameters are also determined. Metal-polymer bearings with a bushing made of PA6, PA66 polyamide and PA6 based composites filled with glass (PA6 + 30GF) and carbon (PA6 + 30CF) dispersed fibres, molybdenum disulphide (PA6 + MoS2) and oil filled cast polyamide (PA6 + oil) are considered. These polyamides (unfilled and filled), as self-lubricating materials, are widely used in this type of dry friction sliding bearings. The predictive estimation of durability of investigated bearings depending on loading, polymer materials Young's modulus, their wear resistance and sliding friction coefficient is executed. Regularities of change from the specified factors of bearing's durability and the maximum contact pressures are established. Experimental indicators, diagrams, and wear resistance characteristics of the specified polymeric materials are presented. The results of researches of sliding friction coefficient and modulus of elasticity for carbon steel (0.45%C) – polyamides tribocouples are presented.

3

Tribological Characteristics of Lubricants Modified with Bio-Additives

Wiśniewski Tomasz, Drabik Jolanta, Rogoś Elżbieta, Kaczmarczyk Anna, Bartkowska Aneta

Tribologia

|

2024

|

nr 4

115--121

EN

The article presents the results of tribological analyses of oil compositions and their temperature-adhesive characteristics and lubricity. The parameters of tribological tests carried out using a T-05 tribotester designed to analyze the tribological properties of lubricants. For the purpose of the study, the following samples were used in the analysis of friction and wear: (i) blocks made of X153CrMoV12 steel of 60 ± 1 HRC hardness, whose friction surface roughness parameter Ra ranges from 0.09 to 0.17 µm, and (ii) rings made of 100CR steel of 58 ± 1 HRC hardness, whose friction surface roughness parameter Ra ranges from 0.39 to 0.62 µm. The tests were performed at a constant rotating speed of the ring (30 rotations per minute) and a block pressed with a force varying from 100 to 1,100 N under continuous lubrication. The authors determine the coefficient of friction on the basis of the recorded values of the friction and pressure forces. Ra is measuredand the friction surface topography is observed after tests. Boundary friction is present in all the oil compositions analyzed and the coefficient of friction ranges from 0.09 to 0.18 under the test conditions. Ra is observed to have risen after the tests in the friction surfaces of the block samples.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań opracowanych kompozycji olejowych, w tym charakterystyki temperaturowo-lepkościowe oraz właściwości smarne. Zdefiniowano parametry testów tribologicznych, które przeprowadzone zostały na urządzeniu T-05 przeznaczonym do badania właściwości tribologicznych środków smarowych. W przeprowadzonych badaniach tarciowo-zużyciowych zastosowano próbki: bloki wykonane ze stali X153CrMoV12 o twardości 60 ± 1 HRC, których powierzchnie trące charakteryzowały się parametrem chropowatości Ra w zakresie od 0,09 do 0,17 µm oraz pierścienie wykonane ze stali 100CR6 o twardości 58 ± 1 HRC, których powierzchnie trące charakteryzowały się parametrem chropowatości Ra w zakresie od 0,39 do 0,62 µm. Testy wykonano przy stałej prędkości obrotowej pierścienia (30 obr./min) i docisku bloku zmienną siłą w zakresie od 100 do 1100 N z zachowaniem smarowania ciągłego. Na podstawie zarejestrowanych wartości siły tarcia i siły docisku wyznaczono współczynnik tarcia. Po testach wykonano pomiar parametru chropowatości Ra próbek oraz przeprowadzono obserwację topografii powierzchni trących. Stwierdzono, że w warunkach testu występowało tarcie graniczne dla wszystkich przebadanych kompozycji olejowych, a współczynnik tarcia kształtował się w przedziale od 0,09–0,18. Zaobserwowano zwiększenie parametru chropowatości Ra po testach dla powierzchni trących próbek typu blok.

4

Sliding Composite Material Including Glassy Carbon as a Solid Lubricant

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy, Myalska-Głowacka Hanna

Tribologia

|

2024

|

nr 4

85--91

EN

The article presents the basics of producing a sliding composite based on a hypoeutectic aluminum alloy reinforced with glassy carbon foam designed for oil-free contacts of machines and devices. The foam with an open porosity of 90% was infiltrated with liquid silumin. The tribological properties of the matrix material and the produced composite were tested in cooperation with GJL-250 gray cast iron on a pin-on-disc tester. A cast iron pin with a diameter of 5 mm slid on discs with a diameter of 45 mm at a velocity of 0.5 m/s and a pressure of 0.25 MPa. Tests were performed in technically dry friction conditions and with limited lubrication by a single application of 2 mg of oil to the friction zone. As a result of the research, it was found that the presence of 10% of glassy carbon enables the sliding of cast iron against AlSi9NiCuMg silumin under technically dry friction conditions, reducing its wear by 15% and the friction coefficient by 20% at the beginning and by 18% at the end of sliding. With limited lubrication, composite disc wear is nine times lower than in the case of a silumin disc and pin wear is almost immeasurable. This confirms the effectiveness of glassy carbon as a solid lubricant.

PL

W artykule przedstawiono podstawy wytwarzania kompozytu ślizgowego na osnowie podeutektycznego stopu aluminium zbrojonego pianką z węgla szklistego przeznaczonego na bezolejowe skojarzenia maszyn i urządzeń. Piankę o otwartej porowatości 90% infiltrowano ciekłym siluminem. Właściwości tribologiczne materiału osnowy i wytworzonego kompozytu badano we współpracy z żeliwem szarym GJL-250 na testerze „pin-on-disc”. Żeliwny trzpień o średnicy 5 mm ślizgał się po tarczach o średnicy 45 mm z prędkością 0,5 m/s przy nacisku 0,25 MPa. Wykonano badania w warunkach tarcia technicznie suchego i z ograniczonym smarowaniem przez jednorazowe podanie 2 mg oleju do strefy tarcia. W wyniku badań stwierdzono, że obecność 10% węgla szklistego umożliwia współpracę żeliwa z siluminem AlSi9NiCuMg w warunkach tarcia technicznie suchego, zmniejszając jego zużycie 15% i współczynnik tarcia o 20% na początku i o 18% na końcu współpracy. Przy ograniczonym smarowaniu zużycie tarczy kompozytowej jest dziewięciokrotnie mniejsze niż siluminowej, a zużycie trzpienia prawie niemierzalne. Potwierdza to skuteczność działania węgla szklistego jako smaru stałego.

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

Analysis of the Microstructure And Mechanical Properties of Duplex Steel Joints

Witkowska Małgorzata, Kowalska Joanna, Chronowska-Przywara Kinga

Tribologia

|

2024

|

nr 1

147--158

EN

The article presents a study, the aim of which was to analyze the microstructure and mechanical properties of welded joints of austenitic-ferritic duplex steel X2CrMnNiN21-5-1. This steel is characterized by good resistance to various types of corrosion, good strength properties and good weldability. Due to all these advantages, it is used in many industry sectors, and the main joining techniques are welding technologies. In this study, two joining techniques were used, SMAW (Shielded Metal Arc Welding) and GTA (Gas Tungsten Arc). The obtained welded joints were subjected to: macroscopic and microscopic metallographic tests, mechanical tests (static bending test and microhardness measurements), diffraction tests, and wear resistance tests. The results showed that the microhardness of the welds is similar and does not depend on the welding method used. In the microstructure of the analyzed joints there are two phases: austenite (γ) and ferrite (δ), with different morphologies depending on the welding conditions, which affect the phase transformations. Material wear within the weld is greater than in the base material.

PL

Celem badań była analiza mikrostruktury i własności mechanicznych złączy spawanych stali austenityczno-ferrytycznej typu duplex X2CrMnNiN21-5-1. Stal ta charakteryzuje się dobrą odpornością na różnego rodzaju korozje, dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i dobrą spawalnością. Dzięki tym wszystkim zaletom znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, a głównymi technikami jej łączenia są technologie spawalnicze. W pracy zastosowano dwie techniki łączenia metodą SMAW (Shielded Metal Arc Welding) i GTA (Gas Tungsten Arc). Uzyskane złącza spawane poddano: badaniom metalograficznym makro- i mikroskopowym, badaniom mechanicznym (statyczna próba zginania i pomiary mikrotwardości), badaniom dyfrakcyjnym oraz badaniom odporności na zużycie. Wyniki badań pokazały, że mikrotwardości spoin są zbliżone i nie zależą od zastosowanej metody spawania. W mikrostrukturze analizowanych złącz występują dwie fazy austenit (γ) i ferryt (δ) o zróżnicowanej morfologii zależnej od warunków spawania, które wpływają na przemiany fazowe. Zużycie materiału w obrębie spoiny jest większe aniżeli w materiale rodzimym.

7

Studying the influence of selected controlled factors on the coefficient of sliding friction through experimental planning metho

Ahmedov Beyali, Aslanov Zabit

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 1

30--38

EN

The article presents the use of mathematical statistics to determine controllable factors that influence the coefficient of friction in a dual-flow three-stage spur gear transmission of a newly designed sucker rod pumping unit. The load acting on the bearing units, the rotational speed of the main and auxiliary shafts, and the diametrical gap between the shaft and the bushing were assessed through tests. The tests were carried out in random order. The multivariate testing was used to determine the number of tests to be performed as well as the test conditions in order to achieve the required accuracy bushing. In the statistical analysis of the results, the Cochrane criterion was applied to verify the homogeneity of the variance values. Student's t-test was used to verify the significance of the coefficients included in the regression equation, Fisher’s F-test was used to determine the suitability of the adopted output function for describing the real object of study, i.e., the adequacy of the model, and sensitivity coefficients were used to assess the influence of the corresponding parameters on the optimization parameter. The analysis also considered the dispersion of optimization parameters, measurement repeatability, and errors in the model coefficients. Experimental values of the criteria, along with the dispersion of the adequacy and repeatability of the mathematical model, were evaluated to determine whether the model is fully suitable for the object of study. The impact of significant factors and their combinations, as well as their critical values, were assessed by comparing calculated values of the criteria. The significance or insignificance of the corresponding coefficients of the regression equation was determined. To investigate the impact of these controlled factors — load, rotational speed of the main and auxiliary shafts, and the diametrical gap between the auxiliary shaft and the bushing — on the sliding friction coefficient, a modernized device was developed. This device simulates the operating conditions of a double friction sliding bearing in a dual-flow, three-stage spur gearbox bushing. The experiments were conducted using I-40A industrial oil at room temperature. It has been determined that these factors significantly impact the coefficient of friction in a double friction bearing. Consequently, it is necessary to calculate their limit values to ensure the bearing assembly operates without failure during the required service life. Compared to other examined parameters, the optimization parameter, i.e., the coefficient of friction, is most significantly influenced by the diametrical gap between the auxiliary shaft and the bushing, and least affected by the magnitude of the load acting on the bearing assembly. The overall impact of controlled factors on the coefficient of friction is minimal. Employing the test planning method, a mathematical formula was derived, enabling the determination of the coefficient of friction in a double sliding friction bearing without additional tests within the range of limit bushing values of contact parameters.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie statystyki matematycznej do określenia sterowalnych czynników wpływających na współczynnik tarcia w podwójnej, trójstopniowej przekładni zębatej czołowej nowo zaprojektowanej pompy żerdziowej. Za pomocą badań oceniono obciążenie działające na zespoły łożyskowe, prędkość obrotową wału głównego i pomocniczego oraz średnicę szczeliny między wałem a tuleją. Badania przeprowadzono w losowej kolejności. Badania wielowariantowe wykorzystano do określenia liczby badań, które należy wykonać, a także warunków badawczych w celu osiągnięcia wymaganej dokładności. W analizie statystycznej wyników zastosowano kryterium Cochrane'a w celu weryfikacji jednorodności wartości wariancji. Test t-Studenta posłużył do weryfikacji istotności współczynników zawartych w równaniu regresji, test F-Fishera wykorzystano do określenia przydatności przyjętej funkcji wyjściowej do opisania rzeczywistego obiektu badań, tj. adekwatności modelu, a współczynniki wrażliwości wykorzystano do oceny wpływu odpowiednich parametrów na parametr optymalizacyjny. W analizie uwzględniono również rozrzut parametrów optymalizacyjnych, powtarzalność pomiarów oraz błędy we współczynnikach modelu. Eksperymentalne wartości kryteriów, wraz z rozproszeniem adekwatności i powtarzalności modelu matematycznego, zostały ocenione w celu ustalenia czy model w pełni spełnia wymagania stawiane obiektowi badań. Wpływ istotnych czynników i ich kombinacji, a także ich wartości krytyczne, oceniono poprzez porównanie obliczonych wartości kryteriów. Określono istotność lub nieistotność odpowiednich współczynników równania regresji. W celu zbadania wpływu tych kontrolowanych czynników – obciążenia, prędkości obrotowej wału głównego i pomocniczego oraz szczeliny średnicowej pomiędzy wałem pomocniczym a tuleją – na współczynnik tarcia ślizgowego, opracowano zmodernizowane urządzenie. Urządzenie to symuluje warunki pracy podwójnego łożyska ślizgowego w podwójnej, trzystopniowej przekładni czołowej. Eksperymenty przeprowadzono przy użyciu oleju przemysłowego I-40A w temperaturze pokojowej. Ustalono, że czynniki te mają znaczący wpływ na współczynnik tarcia w podwójnym łożysku ślizgowym. W związku z tym konieczne jest obliczenie ich wartości granicznych, aby zapewnić bezawaryjną pracę zespołu łożyskowego w wymaganym okresie eksploatacji. W porównaniu z innymi badanymi parametrami, na parametr optymalizacyjny, tj. współczynnik tarcia, największy wpływ ma szczelina średnicowa między wałem pomocniczym a tuleją, a najmniejszy wpływ ma wielkość obciążenia działającego na zespół łożysk. Ogólny wpływ kontrolowanych czynników na współczynnik tarcia jest minimalny. Wykorzystując metodę planowania badań, wyprowadzono wzór matematyczny umożliwiający wyznaczenie współczynnika tarcia w podwójnym ślizgowym łożysku bez dodatkowych badań w zakresie granicznych wartości parametrów styku.

8

Verification of the road construction quality of concrete pavement in terms of skid resistance assessing

Wasilewska Marta, Gierasimiuk Paweł, Zadrożny Krzysztof

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 11

86--96

EN

The paper presents a comparison of friction coefficient results obtained with two SRT-3 devices on a concrete surface before the consent for its use. Measurements were taken in four locations on the S7 expressway. The surface was made using exposed aggregate textured concrete technology. Results were recorded after shotblasting and hydroblasting of the pavement. Significant differences were shown between the reliable friction coefficients (above 0.05) obtained with two devices on the same sections on the same day or in short time intervals. As a consequence, the condition of the road surface cannot be clearly verified. Therefore, the source of variability should be determined and tools that would prevent obtaining divergent results should be implemented in the quality control system. Otherwise, the results do not guarantee a reliable assessment of the surface in terms of preventing its slipperiness and thus user safety.

PL

W artykule porównano wyniki współczynnika tarcia na nawierzchni betonowej przed oddaniem jej do użytkowania i w jego okresie otrzymane dwoma urządzeniami SRT-3. Pomiary te prowadzono w czterech lokalizacjach drogi ekspresowej S7. Nawierzchnię wykonano w technologii betonowej teksturowanej metodą odkrytego kruszywa. Na dwóch odcinkach, spośród czterech, ocenę właściwości przeciwpoślizgowych prowadzono po zabiegach śrutowania i hydroblastingu. Wykazano istotne różnice pomiędzy miarodajnymi współczynnikami tarcia (powyżej 0,05) otrzymanymi dwoma urządzeniami na tych samach odcinkach, w tym samym dniu lub w krótkich odstępach czasu. W konsekwencji nie było możliwe jednoznaczne zweryfikowanie stanu nawierzchni pod kątem oceny właściwości przeciwpoślizgowych. Należałoby określić źródło zmienności i wdrożyć do kontroli systemu jakości takie narzędzia, które zapobiegałyby otrzymaniu rozbieżnych wyników. W przeciwnym wypadku wyniki nie gwarantują rzetelnej oceny nawierzchni w aspekcie zapobiegania jej śliskości, a tym samym bezpieczeństwa użytkowników.

9

Comparison of methods to determine the texture based on measurements with various profilometers

Wasilewska Marta, Wesołowski Mariusz, Blacha Krzysztof

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 7

53--63

EN

The paper presents a comparative analysis of the results of the MPD (Mean Profile Depth) parameter based on three methods for determining the texture of airport pavements using a dynamic profilometer (2D/3D scan CHS (CONTROL HIGH-SPEED scanner)) and stationary profilometers (Circular Track Meter; ElaTexture). The measurements were performed on test sections with different surface technologies, which were located on the Warsaw-Modlin Masovian Airport. Using the R&R (repeatability & reproducibility) method, the ability of measurement systems to monitor the texture was analyzed. The expanded uncertainty of EV (Equipment Variability) repeatability was 0.066 mm, and AV (Appraiser Variability) repeatability was 0.169 mm. The value of repeatability and reproducibility %R&R equal to 21.9% proves that the source of variability in obtaining MPD results is the difference in the recorded area of the test surface in individual measurement systems. Additionally, measurements of the friction coefficient were carried out using the ASFT tester (Airport Surface Friction Trailer), which enabled verification of the skid resistance of the test sections in relation to changes in their texture.

PL

W artykule przedstawiono analizę porównawczą wyników badania parametru MPD (Mean Profile Depth) z wykorzystaniem profilometru dynamicznego (Skaner 2D/3D scan CHS (CONTROL HIGH-SPEED)) i profilometrów stacjonarnych (Circular Track Meter; ElaTexture), które są przeznaczone do oceny tekstury nawierzchni lotniskowych. Pomiary wykonano na odcinkach testowych o zróżnicowanej technologii nawierzchni dróg kołowania Mazowieckiego Portu Lotniczego Warszawa – Modlin. Wykorzystując metodę R&R (repeatability & reproducibility) dokonano analizy zdolności systemów pomiarowych do monitorowania tekstury. Niepewność rozszerzona powtarzalności EV (Equipment Variability) wyniosła 0,066 mm, a odtwarzalność AV (Appraiser Variability) 0,169 mm. Wypadkowa wartość powtarzalności i odtwarzalności %R&R równa 21,9% świadczy, że źródłem zmienności w pozyskiwaniu wyników MPD jest różnica w rozmieszczeniu czujników w poszczególnych systemach pomiarowych, rejestrujących profile powierzchni. Dodatkowo przeprowadzono pomiary współczynnika tarcia testerem ASFT (Airport Surface Friction Trailer), które umożliwiły weryfikację właściwości przeciwpoślizgowych odcinków testowych w odniesieniu do zmian w ich teksturze.

10

Zmiana współczynnika tarcia eksploatowanych nawierzchni drogowych

Łazarowicz Maksymilian, Grzyb Michał

Magazyn Autostrady

|

2024

|

Nr 6

60--64

PL

W artykule przedstawiono wyniki programu badawczego obejmującego zjawisko degradacji współczynnika tarcia nawierzchni w pierwszych latach eksploatacji w odniesieniu do zmian jej makrotekstury oraz wielkości natężenia ruchu.

EN

This paper presents the results of a research programme covering the degradation of the coefficient of friction of road surfaces during the first years of their service in relation to changes in their texture and the magnitude of traffic loads.

11

The tribological characteristics of zirconium diboride particle reinforced composites processed by SPS

Sulima Iwona, Hyjek Paweł

Composites Theory and Practice

|

2024

|

R. 24, nr 1

2--8

EN

The tribological properties of composites based on 316L steel reinforced with zirconium diboride (5 and 10 wt.%) were described. The composites were fabricated by the spark plasma sintering (SPS) method. Wear resistance tests were carried out using the ball-on-disc method at room temperature under dry friction conditions. Countersamples made of SiC, Si3N4, ZrO2 and AISI52100 steel were used in the tests. The determined parameters included the coefficient of friction μ, mass loss m and specific wear rate Ws(disc). After the tribological tests, the surfaces of the samples were examined under a confocal microscope. The obtained research results showed that the tribological properties depend on the test conditions (the type of countersample) and on the content of the ZrB2 reinforcing phase.

PL

Przedstawiono właściwości tribologiczne kompozytow na osnowie stali 316L wzmocnionych diborkiem cyrkonu (5 i 10% wag.). Kompozyty zostały wytworzone z zastosowaniem metody Spark Plasma Sintering (SPS). Badania odporności na zużycie przeprowadzono, wykorzystując metodę ball-on-disc w temperaturze pokojowej w warunkach tarcia suchego. Testy przeprowadzono, stosując następujące przeciwprobki: SiC, Si3N4, ZrO2 i stal AISI52100. Wyznaczono współczynnik tarcia μ, ubytek masy m i wskaźnik zużycia Ws(disc). Powierzchnie probek po testach tribologicznych obserwowano za pomocą mikroskopu konfokalnego. Uzyskane wyniki badań wykazały, że właściwości tribologiczne zależą od warunkow badań (rodzaju przeciwprobki) i ilość fazy wzmacnianej ZrB2.

12

Evaluation of the effects of the application of Ti−C:H DLC coatings obtained by PVD techniques in the kinematic pairs of internal combustion engines and powertrain systems

Murzyński Dawid

Combustion Engines

|

2024

|

R. 63, nr 3

27--33

EN

The article attempts to analyze the possible effects of using Ti−C:H DLC carbon coatings produced by pulsed magnetron sputtering (PVD) to reduce friction coefficient and wear in kinematic pairs found in internal combustion engines and powertrain systems used in automotive vehicles. The aim of such action is primarily to reduce internal losses in the aforementioned units. The coatings were deposited on heat-treated bearing steel 100Cr6, and examined using a scanning electron microscope FEI Quanta 200 Mark II with the chemical analyzer EDS EDAX Genesis XM 2i, tribotester T−01M examining the friction coefficient in the ball-disc correlation and Hommel Werke T8000 profilometers, additionally, in order to check the coating thickness, studies were carried out using the Calotest method. The results obtained indicate that both the friction coefficient and wear are drastically reduced concerning samples on which no DLC coatings were applied.

13

The effect of dispersing agents on the electrophoretic deposition, morphology and adhesion strength of multicomponent TiN/PTFE/PEEK coatings

Fiołek Aleksandra, Zimowski Sławomir, Moskalewicz Tomasz

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 2

art. no. e48, 2024

EN

In this work, multicomponent PEEK coatings with PTFE particles and TiN nanoparticles were developed on Ti-6Al-4V alloy substrates using electrophoretic deposition (EPD) and post-EPD heat treatment. Three different polyelectrolytes involving chitosan, PAZO and sodium alginate were used to enable the co-deposition of all particles on one electrode. All polyelectrolytes were effective and enabled coating deposition through electrosteric stabilization of suspension. The EPD mechanism consisted of the adsorption of the dispersant on the surface of the particles and the imparting of a positive (chitosan) or negative (PAZO, sodium alginate) charge. Heat treatment densified the coatings but also caused microcrack formation in the coating with chitosan, shrinkage of the polymers in the coating with PAZO, and open porosity in the coating with sodium alginate. Coatings obtained from suspension with chitosan showed excellent adhesion strength and scratch resistance, higher that those deposited from suspensions containing PAZO or alginate. The introduction of TiN and PTFE particles into the PEEK matrix resulted in a simultaneous reduction of the friction coefficient and wear rate of the titanium alloy in the case of coatings with chitosan and alginate. These coatings are promising for improving the wear and friction properties of titanium alloys.

14

The effect of the drawing die radius in the bending under tension test on the frictional behaviour of AISI 430 steel and AW-1100 aluminium alloy sheets

Oliveir Eduarda Soares, Damasceno Juliana Rodrigues, Neto Almir Silva, Amaral Erriston Campos, Gonçalves Karina Aparecida Martins Barcelos, Luiz Valmir Dias

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

183--193

EN

Friction is an unfavourable phenomenon in sheet metal forming processes because it increases the forming force, reduces the surface quality of the drawpieces and affects the increased wear of the forming tools. This article presents the results of experimental studies on friction occurring due to the drawing die radius. The test materials used were 0.8-mm-thick strip samples made of AISI 430 steel and AW-1100 aluminium alloy sheets. A special bending under tension friction-test simulator was used to carry out the tests. Countersamples (pins) with different radii in the range of 1.5 mm to 13.5 mm were used. The tests were carried out at room temperature under mineral-based oil lubrication conditions. The friction tests were supplemented by determining the hardness and measuring the surface roughness (parameters Ra, Rq and Rt) of the samples. Based on the results, it was found that the coefficient of friction increased with a decrease in the bending pin radius, however, this behaviour changed above a critical radius (4.5 mm), after which the coefficient of friction increased with an increase in the pin radius. Furthermore, the AW-1100 aluminium alloy strip had a higher coefficient of friction than the AISI 430 steel strip.

PL

Tarcie jest niekorzystnym zjawiskiem w procesach kształtowania blach, ponieważ zwiększa wartość siły kształtowania, obniża jakość powierzchni wytłoczek i wpływa na zwiększone zużycie narzędzi kształtujących. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych tarcia występującego na promieniu matrycy ciągowej. Materiałami testowymi były próbki w postaci taśm o grubości 0,8 mm wykonane ze stali AISI 430 oraz blachy ze stopu aluminium AW-1100. Do przeprowadzenia testów wykorzystano specjalny symulator testu tarcia zginania z rozciąganiem. Zastosowano przeciwpróbki (sworznie) o różnych promieniach w zakresie od 1,5 mm do 13,5 mm. Testy przeprowadzono w temperaturze pokojowej w warunkach smarowania olejem mineralnym. Testy tarcia uzupełniono o określenie twardości i pomiar parametrów chropowatości powierzchni próbek (Ra, Rq i Rt). Na podstawie wyników stwierdzono, że współczynnik tarcia zwiększał się wraz ze zmniejszaniem się promienia sworznia gnącego, jednak zachowanie to uległo zmianie po osiągnięciu krytycznego promienia (4,5 mm), po którym współczynnik tarcia zwiększał się wraz ze wzrostem promienia sworznia. Taśma ze stopu aluminium AW-1100 charakteryzowała się wyższym współczynnikiem tarcia niż taśma ze stali AISI 430.

15

Application of categorical boosting to modelling the friction behaviour of DC05 steel sheets in strip drawing test

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof, Najm Sherwan Mohammed, Mohammed Salwa O.

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

69--78

EN

It is challenging to model the coefficient of friction, surface roughness, and related tribological processes during metal contact because of flattening, ploughing, and adhesion. It is important to choose the appropriate process parameters carefully when creating analytical models to overcome the challenges posed by complexity. This will ensure the production of sheet metal formed components that meets the required quality standards and is free from faults. This research analyses the impacts of nominal pressure, kinematic viscosity of lubricant, and lubricant pressure on the coefficient of friction and average roughness of DC05 deep-drawing steel sheets. The strip drawing test was used to determine the coefficient of friction. This work utilises the Categoric Boosting (CatBoost) machine learning algorithm created by Yandex to estimate the COF and surface roughness, intending to conduct a comprehensive investigation of process parameters. A Shapley decision plot exhibits the coefficient of friction prediction models via cumulative SHapley Additive exPlanations (SHAP) data. CatBoost has outstanding prediction accuracy, as seen by R2 values ranging from 0.955 to 0.894 for both the training and testing datasets for the COF, as well as 0.992 to 0.885 for surface roughness.

PL

Modelowanie współczynnika tarcia, chropowatości powierzchni i powiązanych procesów tribologicznych podczas kontaktu powierzchni blachy i narzędzi jest trudnym wyzwaniem ze względu na spłaszczanie, bruzdowanie i sczepianie nierówności powierzchni. Podczas tworzenia modeli analitycznych ważne jest, aby ostrożnie wybierać odpowiednie parametry procesu. Zapewni to produkcję elementów formowanych z blachy spełniających wymagane standardy jakościowe i pozbawione wad. W pracy analizowano wpływ ciśnienia nominalnego, lepkości kinematycznej smaru i ciśnienia smaru na współczynnik tarcia i średnią chropowatość powierzchni blach stalowych głęboko tłocznych DC05. Do wyznaczenia współczynnika tarcia wykorzystano test przeciągania pasa blachy. W pracy tej wykorzystano algorytm uczenia maszynowego CatBoost, stworzony przez firmę Yandex, w celu oszacowania wartości współczynnika tarcia ni chropowatości powierzchni. Przeprowadzono kompleksowe badania parametrów procesu tarcia. Modele przewidywania współczynnika tarcia na podstawie funkcji SHapley Additive exPlanations (SHAP)przedstawiono za pomocą wykresu decyzyjnego Shapleya. CatBoost charakteryzuje się wyjątkową dokładnością przewidywania potwierdzoną wartością R2 w zakresie od 0.955 do 0.894 zarówno w przypadku zbiorów danych uczących, jak i testowych dla współczynnika tarcia, a także od 0.992 do 0.885 w przypadku średniej chropowatości powierzchni.

16

Analyzing the dry sliding wear performance on aluminum 6061 alloy reinforced with SiC and B₄C hybrid nanocomposite

Raja D. Elil, Vijayan S., Sonar Tushar, Singh S. Prathap

Advances in Materials Science

|

2024

|

Vol. 24, nr 4(82)

42--56

EN

The methodology of enhancing the wear resistance of hybrid Metal Matrix Composites (MMCs) involves reinforcing the metal or alloy with robust materials. This study focuses on the manufacturing of a hybrid nanocomposite, which includes 0.6 vol.% of Silicon Carbide (SiC) and 0.2 vol.% of Boron Carbide (B₄C) nanoparticles with aluminum (Al) 6061 alloy. This is achieved through an ultrasonic assisted stir casting methodology, and a pin-on-disc tribometer is used to investigate the sliding wear rate and Coefficient of Friction (COF). Vicker's microhardness tester evaluated the microhardness of the nanocomposite, revealing it to be 18% harder than the Al 6061 alloy. Further, the metallurgical examination done through Hi-Resolution Scanning Electron Microscope (HRSEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques confirmed the existence of SiC and B₄C nanoparticles. The wear experiment was done under diverse input wear experiment variables such as applied load, sliding velocity, and sliding distance, and optimization was done through Taguchi’s technique. Applied load contributed 40.9% to wear rate, and increasing load increased wear rate due to higher pin-counter disc contact pressure. Sliding speed contributed 42.18% to the COF, while increasing it decreased it due to lower pin-disc contact. The worn area inspection revealed an abrasive wear mechanism with substantial surface degradation at higher loads. The study may progress science and develop stronger materials for many purposes.

17

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.

18

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.

19

Effect of the bio-lubricant on the lubricating properties and surface of the friction zone

Drabik Jolanta, Kozdrach Rafał, Osuch-Słomka Edyta

Tribologia

|

2023

|

nr 4

7--13

EN

Tests carried out on a rotational rheometer with a tribological cell enabled the simultaneous designation of lubricating and viscosity characteristics depending on temperature and load as a function of variable sliding speed. The analysis of the dependence of the coefficient of friction on the sliding speed provided the basis for evaluating the effectiveness of lubrication of steel tribosystems with bio-lubricants. Spectroscopic methods were used to monitor changes in the microstructure of the bio-lubricants after tests. The scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used to characterise the morphology and structure of the surfaces of the tribosystem elements. The instrumental methods used confirmed that the test conditions did not destabilise the chemical structure of the lubricant and did not accelerate the oxidation process of the vegetable grease.

PL

Badania prowadzone na reometrze rotacyjnym z przystawką tribologiczną umożliwiły jednoczesne wyznaczenie charakterystyk smarnych i lepkościowych w zależności od temperatury i obciążenia w funkcji zmiennej prędkości poślizgu. Analiza zależności współczynnika tarcia od prędkości poślizgu stanowiła podstawę do oceny efektywności smarowania stalowych węzłów tarcia bio-smarami. Do monitorowania zmian mikrostruktury bio-smarów po testach wykorzystano metody spektroskopowe. Do scharakteryzowania morfologii i struktury zużytych powierzchni elementów węzła tarcia wykorzystano skaningową mikroskopię elektronową (SEM), spektroskopię z dyspersją energii (EDS). Zastosowane metody instrumentalne potwierdziły, że warunki testów nie wpłynęły destabilizująco na strukturę chemiczną smaru i nie przyspieszyły procesu utlenienia smaru roślinnego.

20

Analysis of Friction Forces in the Process of Forming Moulding Mass

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof

Tribologia

|

2023

|

nr 1

65--75

EN

Accelerated wear of the moulds' inner surface used in forming loose masses contributes to its frequent replacement or regeneration. This wear is indirectly influenced by the high pressure accompanying the compaction process, but the main cause of accelerated wear is the friction that occurs between the die and the compacted medium. Knowing that the value of the internal pressure in the moulded medium changes with the change of the distance from the punch, in order to properly understand the phenomena accompanying the friction that occurs in the mould during the pressing process, its characteristics must be determined. The paper analyses the distribution of forming pressure inside the mould during the compaction of high-silica sand. The deformation on the die surface was measured using strain gauges, and x-ray tomography was used to visualise the compaction of high-silica sand during the compaction process. The usefulness of an indirect method for measuring the friction coefficient based on the analysis of die deformation has been demonstrated.

PL

Przyśpieszone zużycie powierzchni wewnętrznej form, stosowanych w procesach formowania mas sypkich, przyczynia się do częstej jej wymiany lub regeneracji. Na zużycie to pośrednio wpływa wysokie ciśnienie towarzyszące procesowi zagęszczania, ale główną przyczyną mającą wpływ na przyspieszone zużycie jest tarcie, które występuje pomiędzy matrycą a medium zagęszczanym. Wiedząc, że wartość ciśnienia wewnętrznego w medium formowanym zmienia się wraz ze zmianą odległości od stempla, dla prawidłowego zrozumienia zjawisk towarzyszących tarciu, które zachodzi w formie podczas procesu prasowania, należy więc określić jego charakterystykę. W pracy przeanalizowano rozkład ciśnienia formującego wewnątrz formy podczas zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego. Odkształcenie na powierzchni matrycy mierzono za pomocą tensometrów. W celu zobrazowania zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego podczas procesu zagęszczania zastosowano tomografię rentgenowską. Wykazano przydatność zastosowania pośredniej metody do pomiaru współczynnika tarcia opartej na analizie odkształceń matrycy.