Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Wpływ dodatku tlenku miedzi do olejów smarowych na charakterystyki tribologiczne węzłów tarcia

100%

Michalczewski R.

|

1998

|

tom z. 1

81-88

PL

W artykule została przedstawiona wstępna analiza mozliwości stosowania tlenku miedzi jako dodatku do oleju smarowego.Zaprezentowane zostały wyniki badań własnych tarcia i zużycia modelowych węzłów maszyn MT-li T-02 (aparat czterokulowy) smarowanych olejem bazowym z dodatkiem tlenku miedzi.Przedstawiono widma rentgenowskie (EDS) uzyskane z powierzchni próbek po badaniach na aparacie czterokulowym.

EN

The experimental results of tribological characterstic of cupric oxide have been presented.The T-02 Four Ball Testing Machine and MT-1 Testing Machine as experimental apparatuses have been used.X-ray spectra from speciments surfaces have been presented.It has been shown that the cupric oxide additive reduces friction cooeficient and wear.There is no copper deposited on specimens surfaces

2

System sterująco-pomiarowy urzadzenia do badań tribologicznych w ruchu posuwisto-zwrotnym

63%

Michalczewski R. , Wasiak J.

|

2002

|

tom nr 2

213-235

PL

W pracy zaprezentowano system sterująco-pomiarowy urządzenia oznaczonego symbolem T_17, służącego do wyznaczania właściwości tribologicznych tworzyw sztucznych ze szczególnym uwzględnieniem materiałów do endoprotezy. Podstawowym zadaniem systemu było zapewnienie ruchu roboczego elementów testowych oraz zsynchronizowana z pracą urządzenia aktywizacja i obróbka sygnałów z przetworników pomiarowych. System został zbudowany na bazie układu elektroniki Spider8, sterującego pracą silnika napędowego z pomocą kontrolera BT-06 oraz realizującego funkcje pomiarowe. Pracą systemu zarządza aplikacja sterująco-pomiarowa napisana w obiektowym języku CatScript programu CATMANŽ3.1.

EN

The paper presents the data acquisition and control system of T-17 testing machine used for determination of tribological characteristics of plastics with special attention for hip joint prosthesis materials. The main task of the system is to control the specimen reciprocating movement and acquisition and processing data from measuring transducers. The system consists of Spider8 digital amplifier (data acquisition) and a BT-06 controller (control functions). The system is governed by special application compiled in CATScript language being the integral part of CATMANŽ3. 1 package.

3

Wpływ dodatków AW/EP do olejów na zacieranie i powierzchniową trawłość zmęczeniową elementów pokrytych powłoką WC/C.

63%

Michalczewski R. , Piekoszewski W.

|

2006

|

tom Vol. 41, nr 3

67-80

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku przeciwzużyciowego typu AW i przeciwzatarciowego typu EP na zacieranie i zużycie zmęczeniowe (pitting) elementów z powłoką WC/C. Badania wykonano za pomocą aparatu czterokulowego T-02 oceniając obciążenie zacierające (Pt) oraz z wykorzystaniem aparatu do badania pittingu T-03 w skojarzeniu stożek-trzy kulki wyznaczając trwałość L10. Warstwę wierzchnią śladów tarcia poddano obserwacjom z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego S-2460N, a analizy pierwiastkowe dokonano za pomocą mikroanalizatora rentgenowskiego Voyager 3050 sprzężonego z mikroskopem. Z przeprowadzonych badań wynika, że w skojarzeniu z elementami z powłoką WC/C, pracującymi w wysokoobciążonych węzłach tarcia korzystniej jest stosować oleje z dodatkiem typu EP niż AW. Poprzez zastosowanie powłoki WC/C przy smarowaniu olejem z dodatkiem typu EP można uzyskać wzrost odporności na zacieranie, a także zredukować niekorzystny spadek odporności na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe.

EN

The results of scuffing and pitting of WC/C coated parts lubricated with antiwear (AW) and extreme pressure (EP) additives were presented. The scuffing resistance was measured using the T-02 tester employing four-ball tribosystem in a sliding contact. The scuffing resistance was characterised by the so-called scuffing load Pt. The fatigue life (pitting) was characterized by the 10% fatigue life L10. L10 life was determined using the T-03 tester. The tribosystem consists of three lower balls freely rotating in a special race, and driven by the top cone with the investigated coating. The wear scars were observed using S-2460N scanning electron microscopy (SEM) and analysed using Voyager 3050 energy dispersive spectrometry (EDS). The performed investigation indicate that for WC/C coated elements working in heavy loaded EP additives are more effective than AW additives. By application of WC/C coating on steel parts of a friction pair lubricated with oil containing EP additives one can achieve increase in scuffing load and reduce the drop in pitting life caused by presence of the additive.

4

The problems of application of PVD/CVD thin hard coatings for heavy-loaded machine components

63%

Szczerek M. M. , Michalczewski R.

|

2008

|

tom Vol. 29, nr 6

711-713

EN

The authors present test methods developed for investigation of heavy-loaded coated machine elements: scuffing and pitting. Results of their investigation indicate the very positive role of coatings for increasing resistance to scuffing. The authors stated that the role of usually toxic lubricating additives can be taken over by the thin coating. The crucial problem is pitting. Comprehensive research indicates that steel components with typical PVD coatings (eg. TiN, CrN) usually do not exhibit a satisfactory fatigue life. However the results of experiments performed by the authors for new coatings are encouraging.

PL

Autorzy prezentują metody opracowane do badania zacierania i pittingu wysoko obciążonych elementów maszyn pokrytych cienkimi powłokami. Uzyskane przez nich wyniki badań wskazują na bardzo pozytywny wpływ powłok na zwiększenie odporności na zacieranie. Stwierdzili, że powłoki mogą przejąć funkcję toksycznych na ogół dodatków smarnościowych. Wszechstronne badania wykazały, że stalowe elementy pokryte typowymi powłokami (np. TiN, CrN) nie wykazują wystarczającej odporności na zużycie zmęczeniowe. Rezultaty eksperymentów przeprowadzonych przez autorów z wykorzystaniem nowo opracowanych powłok są zachęcające.

5

Wpływ rodzaju bazy olejowej na charakterystyki tribologiczne elementów pokrytych cienkimi powłokami niskotarciowymi w ruchu oscylacyjnym o dużej częstotliwości

51%

Kalbarczyk M. , Michalczewski R. , Szczerek M.

|

2007

|

tom nr 2

229-240

PL

Badania miały na celu określenie wpływu syntetycznych i roślinnych baz olejowych na charakterystyki tribologiczne węzłów tarcia z elementami z niskotarciowymi powłokami przeciwzużyciowymi pracującymi w oscylacyjnym ruchu ślizgowym. W pracy przedstawiono charakterystyki tribologiczne węzłów tarcia z elementami pokrytymi powłokami niskotarciowymi (MoS2/Ti, a-C:H:W) pracującymi w ślizgowym ruchu oscylacyjnym, smarowanymi bazami olejowymi syntetycznymi (węglowodorową i poliglikolową), roślinnymi (słonecznikową i rzepakową) oraz bazą mineralną. Badania tarciowe przeprowadzono z wykorzystaniem stanowiska oznaczonego T-19. Ślady tarcia poddano obserwacji za pomocą mikroskopu optycznego i elektronowego (SEM). Stereometrię śladów zużycia analizowano z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych (AFM). Wyniki badań dowodzą, że w warunkach ruchu oscylacyjnego ekologiczne bazy roślinne skutecznie przeciwdziałają zużyciu węzła tarcia z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. Natomiast w przypadku elementów z powłoką MoS2/Ti najkorzystniejsze jest stosowanie mineralnej bądź syntetycznej poliglikolowej bazy olejowej.

EN

The aim of the work was the determination of effect of the kind of oil base on the tribological characteristics of friction pairs with elements coated with various low-friction coatings. The friction couple consisted with steel ball and steel disk coated with low-friction coatings (MoS2/Ti, a-C:H:W). Carbon based coating was deposited by the reactive sputtering method (PVD technique) and molybdenum disulphide based coating was deposited in CFUBMSIP process. The ball-on-disk tribosystem were lubricated with synthetic oil bases (hydrocarbon and polyglicol oils), vegetable oil bases (sunflower and rapeseed oils) and mineral oil bases. The tests were performed using T-19 high-frequency tester. The friction scars were observed by means of optical and electron microscope (SEM). The stereometry of friction scars was analysed using atomic force microscopy (AFM). The results show that the ecological vegetable base oils effectively counteract the wear of friction pairs with elements coated with a-C:H:W coating under oscillatory motion. However, in the case of friction pairs with elements coated with MoS2/Ti coating, the highest antiwear effect is achieved by using mineral or synthetic polyglicol oil bases.

6

Badania tribologiczne powłoki Al2O3/TiO2 uzyskanej metodą detonacyjną

51%

Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M.

|

1999

|

tom nr 4

205-214

PL

W pracy zaprezentowano technologię uzyskiwania powłok wykorzystującą spalanie gazów technicznych z maksymalną możliwą prędkością - detonacją. Otrzymano powłoki Al2O3/TiO2 konstytuowane metodą detonacyjną dla różnych energii strumienia metalizującego. Badania tribologiczne powłok przeprowadzono na stanowisku kula-tarcza. Powierzchnie powłoki (bez i po szlifowaniu) oraz śladów zużycia poddano obserwacjom mikroskopowym (SEM) i analizie rentgenowskiej (EDS). Stwierdzono wpływ energii strumienia metalizującego na właściwości przeciwzużyciowe uzyskanej powłoki.

EN

In this paper the authors present the detonation-gun-sprayed (D-gun) Al2O3/TiO2 coatings obtained under various spray conditions. The friction and wear tests were conducted under dry friction conditions with a ballon-disk testing machine. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the coating surfaces before and after grinding. The X-ray analysis (EDS) was carried out to study the wear mechanism. The results indicate that the D-gun sprayed hard coating deposited at higher values of energy show better resistance to wear.

7

Wpływ stężenia dodatku przeciwzatarciowego do oleju na tribologiczną destrukcję skojarzeń z powłoką WC/C

51%

Michalczewski R. , Michalak M. , Piekoszewski W. , Szczerek M.

|

tom Vol. 32, nr 4

576-580

PL

Celem badań było zbadanie wpływu ograniczenia ilości stosowanych dodatków smarnościowych na odporność na zacieranie i pitting skojarzenia element stalowy z powłoką WC/C-stal. Powłokę WC/C (a-C:H:W) osadzono metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Badanie zacierania (skojarzenie czterokulowe-ruch ślizgowy) wykonano za pomocą aparatu czterokulowego T-02. Badania pittingu (stożek-trzy kule - ruch toczny) wykonano za pomocą aparatu T-03. Stwierdzono, że eliminację adhezyjnych mechanizmów destrukcji materiałów w czasie tarcia przez zmniejszenie ich powinowactwa można uzyskać, nakładając przynajmniej na jeden z elementów pary trącej odpowiednią powłokę, która pozwala na znaczne ograniczenie ilości stosowanych w olejach smarowych dodatków smarnościowych.

EN

The aim of presented research was to investigate the effect of reduction of concentration of extreme pressure oil additive on scuffing and pitting resistance of tribosystem WC/C-steel. The WC/C (a-C:H:W) coating was deposited using reactive sputtering method in PVD process. The scuffing tests (four-ball tribosystem, sliding) were performed by means of T-02 four-ball apparatus. The pitting tests (cone three balls tribosystem, rolling) were performed using T-03 pitting tester. It was stated that by elimination the adhesive mechanisms of destruction of materials during friction through the elimination of chemical affinity of materials by the application of the coating at least on one of the part, it is possible the significant reduction of extreme pressure oil additives.

8

Metoda doboru cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych dla zwiększenia trwałości wysoko obciążonych kół zębatych. Cz. II. Wyniki testów przekładniowych

51%

Michalczewski R. , Szczerek M. , Tuszyński W. , Wulczyński J.

|

2007

|

tom nr 6

133-150

PL

W części I artykułu zaprezentowano nową metodę doboru cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych dla zwiększenia trwałości wysoko obciążonych kół zębatych. Metoda polega na przeprowadzeniu szeregu analiz i badań właściwości fizykomechanicznych powłok, zakończonych badaniami tribologicznymi odporności na zacieranie i powierzchniowej trwałości zmęczeniowej w modelowym skojarzeniu ciernym. Pozwoliła ona na wyselekcjonowanie dwóch powłok nowej generacji do potencjalnego zastosowania na koła zębate. Są to: powłoka a-C:H:W - wielowarstwowa, nanostrukturalna powłoka DLC domieszkowana wolframem o handlowej nazwie WC/C oraz powłoka MoS2/Ti - niskocierna powłoka kompozytowa o handlowej nazwie MoST. W niniejszym artykule (cz. II) omówiono wyniki badań weryfikacyjnych wyselekcjonowanych powłok z użyciem testowej przekładni zębatej (typu FZG). Powłoki naniesiono na zęby testowych kół zębatych. Celem badań było sprawdzenie, czy wysoko obciążone koła zębate po naniesieniu powłoki wykażą wyższą trwałość i lepsze parametry użytkowe (np. temperatura oleju, opory ruchu, drgania) niż koła stalowe, przy zastosowaniu tego samego środka smarowego, którym jest samochodowy olej przekładniowy wysokiej klasy jakościowej (API GL-5). Stwierdzono, że obie badane powłoki pozwalają zachować bardzo wysoką odporność na zacieranie i dodatkowo zredukować opory ruchu oraz obniżyć temperaturę oleju. Towarzyszy temu jednak znaczny spadek wskaźnika lepkości oleju. Co gorsza, powłoki powodują znaczące pogorszenie powierzchniowej trwałości zmęczeniowej i zwiększają poziom drgań. Zatem niecelowym jest stosowanie cienkich, twardych powłok do zwiększania trwałości wysoko obciążonych przekładni zębatych w przypadku zastosowania do ich smarowania olejów przekładniowych przeznaczonych do smarowania wysoko obciążonych kół stalowych. Wciąż otwartą pozostaje tutaj kwestia właściwego doboru oleju do smarowania materiału powłokowego w celu poprawy trwałości i parametrów użytkowych przekładni z naniesioną powłoką w porównaniu z przekładnią bez powłoki.

EN

In the Part I of this paper a method for selection of wear resistant, hard, thin coatings to increase life of heavy loaded gears has been described. The method includes a number of analyses of physico--mechanical properties of coatings finished with tribological testing of scuffing resistance and surface fatigue life performed in model tribosystems. The research enabled to select the two new-generation coatings. They were: a-C:H:W coating - multilayer, nanostructural DLC coating doped with tungsten, having the trademark WC/C, and MoS2/Ti coating - low friction, composite coating having the trademark MoST. Part II of the paper presents the tribological component tests of the both coatings using the back-to-back gear test rig that meets the domestic and international standard specifications. The tested coatings were deposited on the flanks of the test gears. The aim of the experiment was to determine experimentally the lifetime and operating features (e.g. oil temperature, friction, vibrations) of coated gears compared to such features of uncoated gears. For lubrication an automotive gear oil of high performance level was used (API GL-5). It has been shown that the both coatings make it possible to keep very high scuffing resistance of the gears, reduce friction and oil temperature. Unfortunately, it is accompanied by a significant drop in the viscosity index of the oil. Additionally, the presence of coatings significantly reduces the surface fatigue life and increases the level of vibrations. So, this is not appropriate to apply hard, thin coatings in highly loaded gears in case of lubrication with an oil intended for highly loaded steel gears. An unresolved matter remains a correct selection of the lubricating oil to improve surface fatigue life and operating features of coated gears, compared to uncoated ones.

9

The correlation between 3D surface parameters of a ceramic element and the tribological characteristics in ceramic-polymer joints

51%

Kalbarczyk M. , Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M.

|

2008

|

tom Vol. 43, nr 1

7-17

EN

The aim of the study was a correlation between the tribological characteristics of a lubricated ceramic-polymer friction joint and the 3D roughness parameters of ceramic body. The tests of materials in reciprocating motion were performed by means of a pin-on-flat tribotester denoted as T-17. The ceramic plates with various roughness parameters which containing different concentration of ZrO2 and Al2O3 rubbing against UHMWPE specimen were tested. The friction and wear in presence of Ringer solution were measured. An atomic force microscope (AFM) was employed for observation and 3D surface parameter measurement of the specimen sufaces with nanoscale precision before and after tests. It was found that, in the case of ceramic-polymer friction joints working under reciprocating motion, the correlation between the friction coefficient and wear and roughness parameters exists. The friction coefficient and wear are lower for higher values of the roughness parameters of the ceramic plate. The roughness of hard ceramics affects the process of polymer transfer. In the case of high rough surfaces, polymer material is smeared on the ceramic surface creating a thin polymer film. However, in the case of smooth ceramic surfaces, the strong adhesive bounds are created and some large particles of polymer are transferred to the ceramic surface. To summarise, the correlation between 3D surface parameters and tribological characteristics is also confirmed by the differences in the material transfer process.

PL

Celem pracy było zbadanie korelacji między parametrami chropowatości powierzchni a charakterystykami tribologicznymi węzłów ceramiczno-polimerowych. Badano trzpienie z UHMWPE trące w ruchu oscylacyjnym o płytki ceramiczne o różnej zawartości ZrO2 i Al2O3. Węzeł tarcia smarowany był płynem Ringera. Badania prowadzono z użyciem tribotestera T-17. Wykonano pomiary współczynnika tarcia i intensywności zużywania elementów węzła tarcia. Powierzchnia próbek badana była za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). W efekcie przeprowadzonych badań stwierdzono, że stan powierzchni twardych materiałów ceramicznych wpływa na rodzaj zużywania współpracującego polimeru. W przypadku ceramiki o dużej chropowatości dochodzi do wytworzenia filmu polimerowego na powierzchni ceramiki na skutek namazywania, a w konsekwencji następuje obniżenie współczynnika tarcia i zmniejszenie zużycia. Natomiast w przypadku ceramiki o niskiej chropowatości tworzą się sczepienia adhezyjne ceramika-polimer, a w rezultacie następuje odrywanie dużych fragmentów polimeru, tym samym wzrost współczynnika tarcia i zużycia.

10

Wpływ geometrii węzła tarcia na wskaźniki tarcia i zużycia

51%

Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M.

|

1998

|

tom nr 2

61-69

PL

W wyniku przeprowadzonych badań eksperymentalnych stwierdzono istotne różnice współczynnika tarcia i intensywności zużycia uzyskane dla różnej geometrii próbek przy zachowaniu bez zmian pozostałych zadawanych wymuszeń dla trzech badanych typów styków: rozłożonego, skoncentrowanego liniowego i skoncentrowanego punktowego.

EN

In this paper an attempt has been made to evaluate the influence of the contact geometry on tribological characteristics. Friction characteristics obtained for the distributed contact (pin-on-disc and block-on-ring), linear concentrated contact (pin and vee block and block-on-ring) and point concentrated contact (ball-on-disc and three cylinder-cone) are presented. The wear scars were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). The presented results show different values of coefficients of friction and wear intensities for different types of contact geometry.

11

Nowa metoda wyznaczania właściwości przeciwzatarciowych materiałów konstrukcyjnych i środków smarowych.

51%

Michalczewski R. , Szczerek M. , Tuszyński W. , Wulczyński J.

|

2006

|

tom Vol. 41, nr 3

53-66

PL

W artykule zaprezentowano nową metodę pozwalającą na ocenę materiałów konstrukcyjnych i/lub środków smarowych z punktu widzenia właściwości przeciwzatarciowych wyznaczanych w smarowanym, wysokoobciążonym węźle tarcia. Nowa metoda polega na badaniu z użyciem skojarzenia stożek-kule pracującego w styku ślizgowym w warunkach liniowo rosnącego obciążenia. Właściwości przeciwzatarciowe charakteryzowane są tzw. obciążeniem zacierającym, pod którym następuje przerwanie warstwy smarowej i nagły wzrost momentu tarcia. Badania wykonywane są za pomocą aparatu czterokulowego po zamianie węzła tarcia z czerokulowego na stożek-kule. Na podstawie badań olejów smarowych o różnych właściwościach oraz materiałów konstrukcyjnych stwierdzono, że nowa metoda wykazuje dobrą zdolność rozdzielczą, akceptowalny rozrzut wyników, a dodatkowo czas badań jest relatywnie krótki. Jej istotną zaletą jest umożliwienie testowania oprócz środków smarowych, także materiałów konstrukcyjnych oraz efektów obróbki powierzchniowej. Osiągnięto to dzięki zastosowaniu stożka, który można wykonać z dowolnego materiału i poddać dowolnej obróbce powierzchni.

EN

The authors present a new test method for selection of engineering materials and/or lubricants showing the best extreme-pressure (EP) properties in a lubricated, high-loaded tribosystem. The research according to the new method is performed in a cone-balls sliding tribosystem. During the runs the load is increased continuously. The EP properties are measured using the so-called scuffing load, i.e. the load at which the lubricating film collapses and a sudden drop in the friction torque appears. The method is carried out using a four-ball tester after replacing the four-ball tribosystem with cone-balls one. On the base of the testing of various lubricating oils and engineering materials the authors have concluded that the new test method has a good resolution, satisfactory precision and is also fast. But what is the most important, apart from lubricants, the new method makes it possible to test also engineering materials and effects of vaious surface treatments. It has been achieved through using a test cone, which can be made of any material and undergo any surface treatment.

12

Metoda badania powierzchniowej trwałości zmęczeniowej elementów z powłokami przeciwzużyciowymi

51%

Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Wulczyński J.

|

2003

|

tom nr 4

91-99

PL

W artykule przedstawiono metodę oceny powierzchniowej trwałości zmęczeniowej elementów z powłokami przeciwzużyciowymi. Jest to modyfikacja istniejącej metody znormalizowanej (IP 300/82) realizowanej z wykorzystaniem aparatu czterokołowego. Modyfikacja obejmuje zmianę geometrii węzła tarcia. Dzięki zastosowaniu próbki w kształcie stożka możliwe jest wykonanie elementu testowego z dowolnego materiału. Metoda umożliwia zbadanie wpływu materiału i technologii konstytuowania warstwy wierzchniej na pitting oraz na ocenę oddziaływania środków smarowych na zmodyfikowaną warstwą wierzchnią.

EN

A method for investigation of rolling contact fatigue (RCF) of coated elements was presented. The method is based on standardised IP 300 method realised with modified four ball testing machine. The modification embraces the replacement of testing specimens. The upper ball was replaced with a cone. The cone can be made of various materials. The method enables to perform investigations aimed at determination of influence of material, modification of surface layer and assessment of lubricant action on pitting.

13

Badanie zdolności do przenoszenia obciążeń testowej przekładni zębatej z kołami pokrytymi powłoką TiN

51%

Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M. , Tuszyński W.

|

2003

|

tom nr 1

247-254

PL

W artykule przedstawiono wyniki stanowiskowych badań weryfikacyjnych, dotyczących wpływu powłoki TiN osadzonej metodą łukowo-próżniową na zdolność do przenoszenia obciążeń przekładni zębatej. Do badań wykorzystano znormalizowaną w wielu krajach metodę wykonywaną za pomocą stanowiska przekładniowego FZG. Badania zostały przeprowadzone dla pary kół stalowych bez powłoki, koła małego stalowego bez powłoki, współpracującego z kołem z naniesioną powłoką TiN oraz pary kół pokrytych TiN. Przekładnię smarowano zanurzeniowe olejem referencyjnym RL-144/4, bez dodatków smarnościowych. W wyniku pokrycia jednego z elementów testowych powłoką TiN uzyskano wzrost obciążenia niszczącego o 2 stopnie w stosunku do kół stalowych bez powłoki, natomiast dla obu kół pokrytych powłoką TiN - o 4 stopnie obciążenia. Zwiększenie odporności na zacieranie warstw wierzchnich współpracujących elementów wynika z ograniczenia skłonności do powstawania sczepień adhezyjnych. Ma to ważkie znaczenie ekologiczne, gdyż umożliwia zwiększenie trwałości węzła tarcia pracującego w smarowanym styku skoncentrowanym bez konieczności stosowania uciążliwych z ekologicznego punktu widzenia dodatków smarnościowych.

EN

The authors show the investigation results of the effect of TiN coating deposited by arc-vacuum method on load-carrying capacity of lubricated gears. The investigations were performed using T-12 (FZG-type) Back to Back Gear Test Rig. The investigations were done for uncoated steel gears and TiN coated gears. The gears were lubricated with RL-144/4 reference (mineral base oil). It is shown that TiN coating, by reducing the tendency to adhesive bonds creation, significantly increases the failure load stage and mitigates scuffing propagation of the tribosystem lubricated with a mineral base oil. By deposition of TiN coatings on one gear, with relation to uncovered gears, an increase by 2 failure load stages was achieved. By deposition of the coating on two gears a increase by 4 stages was achieved. Thus, by deposition of TiN coatings on machine elements (e.g. gears) one can use a base oil for lubricating, avoiding the necessity for employing ecologically harmful lubricating additives.

14

The effect of model compounds on load-carrying capacity of a-C:H:W coated elements. Part I. Selected CHO and CHNO compounds

51%

Vlad M. , Michalczewski R. , Kajdas C. , Osuch-Słomka E.

|

2008

|

tom nr 5

185-204

EN

The study was intended to investigate the effectiveness of various model compounds as potential anti-wear additives for heavy-loaded a-C:H:W coated steel machine parts. The a-C:H:W coating was deposited on steel (100Cr6) balls. The load-carrying capacity was measured as scuffing load using the T-02 four-ball apparatus developed in the Radom Institute for Sustainable Technology, Poland. The method with continuously increasing load was applied. Both uncoated steel balls and the steel a-C:H:W coated balls were investigated. The major aim of Part I was to investigate the effect of Carbon, Hydrogen, Oxygen, (CHO) and/or Nitrogen (CHNO) model compounds on the load-carrying capacity (scuffing resistance) of a-C:H:W coated steel balls in comparison to their effect on uncoated balls. Five CHO compounds containing alkyl saturated or unsaturated hydrocarbon chain with 18 carbon atoms and two CHNO compounds containing amide group (–CO-NH– –) were tested. The compounds were added at 0.1% wt. and 1% wt. concentration in a poly-alpha-olefin base oil (PAO-8). Test results performed for pure PAO-8 base oil allowed to demonstrate that the load-carrying capacity of a-C:H:W coated steel is roughly four times higher than for uncoated steel balls. Results of tribological experiments for the base oil with the model CHO compounds at the treat rate of 0.1% wt. clearly show that these additives do not improve the scuffing load values both for coated and uncoated balls. Slight improvement in scuffing load values for coated balls was observed at 1% wt. concentration of oleic acid and methyl stearate. For coated balls using 0.1% wt. concentration of CHNO compounds it was found that scuffing load value of 4-(t-butyl)caprolactam is slightly higher than for [epsilon]-caprolactam. Earlier research on tribochemistry of different CHO compounds (alcohols, acids, ether, esters) tested using a pin-on-disk tester, e.g., T-11 tester or the HFRR apparatus, clearly demonstrated a variety of reaction products. To get information on CHO compound reaction products generated under conditions of T-02 four-ball apparatus, the wear scar surfaces before scuffing initiation were analyzed by SEM/EDS and AFM. The changes in wear scar surface topography and roughness in dependent on used additives, were also observed. Based on the obtained detailed analytical data and known references concerning tribochemistry of CHO additives, differences in action mechanisms of CHO compounds controlled by operating conditions and the investigated a-C:H:W coating are discussed. This work contributes to better understanding interaction of CHO/CHNO compounds with steel tribological elements and shows that these compounds are not effective for increasing the load-carrying capacity of a-C:H:W coated machine parts. The research is being continued (see Part II of this paper).

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań efektywności działania różnych modelowych związków jako potencjalnych przeciwzużyciowych dodatków dla wysokoobciążonych skojarzeń ciernych z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. Powłokę a-C:H:W osadzono na kulkach wykonanych ze stali łożyskowej (100Cr6). Nośność warstwy smarowej była mierzona jako obciążenie zacierające z wykorzystaniem aparatu czterokulowego T-02, opracowanego w Instytucie Technologii Eksploatacji – PIB w Radomiu. Zastosowano metodę z ciągłym narastaniem obciążenia węzła tarcia. Przeprowadzono badania dla wszystkich elementów węzła tarcia pokrytych powłoką oraz dla odniesienia dla elementów bez powłoki. Głównym celem Części I pracy było zbadanie obciążenia zacierającego skojarzenia czterokulowego smarowanego olejem polialfaolefinowym z dodatkiem związków, zawierających jedynie węgiel, wodór i tlen (CHO) oraz węgiel, wodór azot i tlen (CHNO). Zaprezentowano wyniki dla 5 związków typu CHO z nasyconym i nienasyconym alkilowym łańcuchem 18 atomów węgla, oraz dwa związki zawierające grupę aminową (–CO-NH– –). Związki te były dodawane w stężeniu 0,1 i 1% ww. do oleju polialfaolefinowego (PAO-8). W wyniku zastosowania powłoki a-C:H:W na elementy trące, nawet przy stosowaniu jedynie oleju bazowego PAO-8 bez dodatków, odporność na zacieranie wzrasta około czterokrotnie w stosunku do wartości uzyskiwanych dla elementów stalowych bez powłoki. Wyniki badań tribologicznych wskazały, że wybrane dodatki CHO w stężeniu 0,1 ww. nie poprawiają odporności na zacieranie skojarzeń ciernych tak z powłoką a-C:H:W, jak też bez powłoki. Niewielki wzrost odporności na zacieranie skojarzeń z powłoką a-C:H:W został odnotowany dla 1% w/w dodatku kwasu oleinowego i stearynianu metylowego. Dla skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką zaobserwowano, że obciążenie zacierające jest wyższe przy zastosowaniu 4-(t-butyl)kaprolaktamu niż [epsilon]-kaprolaktamu. Wyniki wcześniejszych badań nad przemianami tribochemicznymi różnych związków CHO (alkoholi, kwasów, eterów, estrów) z wykorzystaniem skojarzenia kula-tarcza, np. tester T-11 lub HFRR, wyraźnie wskazały na możliwość powstania wielu produktów reakcji tribochemicznych. By uzyskać informacje o produktach reakcji związków CHO w warunkach badania w skojarzeniu czterokulowym aparatu T-02, wykonano analizy śladów zużycia otrzymanych przed wystąpieniem zacierania. Do analiz wykorzystano techniki SEM/EDS i AFM. Obserwowano również zmiany w topografii powierzchni oraz chropowatości w zależności od stosowanych dodatków. Bazując na uzyskanych wynikach oraz znanych różnicach w mechanizmach działania dodatków CHO, skomentowano różnice w mechanizmie działania związków CHO w badanych warunkach w skojarzeniu ciernym z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. Praca jest przyczynkiem do lepszego zrozumienia współdziałania związków CHO/CHNO ze stalowymi elementami i wykazuje, że ten rodzaj związków jest nieefektywny do zwiększania odporności na zacieranie elementów z powłoką a-C:H:W. Badania są kontynuowane (patrz Część II).

15

Metoda doboru cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych dla zwiększenia trwałości wysokoobciążonych kół zębatych. Cz. I. Badania wstępne na próbkach modelowych

51%

Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M. , Tuszyński W.

|

2007

|

tom nr 5

81-95

PL

W artykule zaprezentowano nową metodę doboru cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych dla zwiększenia trwałości wysokoobciążonych kół zębatych. Metoda ujęta została w postaci szeregu kryteriów, będących "drogowskazem" doboru z szerokiej gamy dostępnych na rynku tych powłok, które mają potencjał zwiększenia trwałości kół zębatych. Kryteria te dotyczą: - technicznych aspektów osadzania powłok (możliwość powtarzalnego osadzania na kołach zębatych potwierdzona renomą producenta, jak najniższa temperatura osadzania), - aspektów ekonomicznych (niski koszt osadzania), - fizykomechanicznych właściwości powłok (wysoka adhezja do podłoża, wysoka twardość, brak defektów powierzchniowych, jak najniższa chropowatość, jak najniższy współczynnik tarcia), - właściwości tribologicznych ocenianych w skojarzeniu modelowym oraz w warunkach pracy testowej przekładni zębatej. W wyniku szeregu analiz wybrano grupę powłok spełniających trzy pierwsze grupy kryteriów. Następnie poddano je badaniom tribologicznym z zastosowaniem modelowych, smarowanych węzłów tarcia. Wyznaczono odporność na zacieranie skojarzenia czterokulowego, w którym badane powłoki osadzone były na wszystkich elementach testowych (kulkach łożyskowych). Wyznaczono także powierzchniową trwałość zmęczeniową skojarzenia stożek-kule, w którym badane powłoki osadzone były na stożkach. Jako środka smarowego użyto oleju mineralnego z 5% (wag.) zawartością dodatków smarnościowych typu EP (przeciwzatarciowych). W wyniku badań wyselekcjonowano dwie powłoki nowej generacji. Są to: powłoka a-C:H:W - wielowarstwowa, nanostrukturalna powłoka DLC domieszkowana wolframem o handlowej nazwie WC/C oraz powłoka MoS2/Ti - niskocierna powłoka kompozytowa o handlowej nazwie MoST. W celu stwierdzenia przydatności wytypowanych powłok do zwiększania trwałości wysokoobciążonych kół zębatych wymagane są jeszcze badania weryfikacyjne z użyciem testowej przekładni zębatej. Ich wyniki są przedmiotem cz. II artykułu.

EN

The paper describes a method for selection of wear resistant, hard, thin coatings to increase life of highly loaded gears. The method includes a number of criteria which make it possible to select from many existing coatings those which can improve the gear life. These criteria concern: - technical aspects of coating deposition (possibility of repeatable deposition on gears confirmed by coater's renown, low deposition temperature), - economic aspects (low cost of deposition), - physico-mechanical properties of coatings (good adhesion to the substrate, high hardness, lack of surface defects, low roughness, low friction coefficient), - tribological properties determined in a model tribosystem and component tests using a test gear. Through a series of analyses a limited number of coatings meeting the first three above groups of requirements was selected. Then, tribological tests in model, lubricated tribosystems were performed. Scuffing resistance of a four-ball tribosystem was assessed; the tested coatings had been deposited on all test balls. Surface fatigue life was determined using a cone-balls tribosystem; the coatings had been deposited on the cones. A mineral base oil blended with extreme-pressure (EP) additives at 5% wt. concentration was used for lubrication. The research made it possible to finally select two new-generation coatings. They are: a-C:H:W coating - multilayer, nanostructural DLC coating doped with tungsten, having the trademark WC/C, and MoS2/Ti coating - low friction, composite coating having the trademark MoST. To verify the applicability of the selected coatings to increase life of highly loaded gears, tribological component tests need to be performed yet using a test gear. The results of these tests are presented in the part II of the paper.

16

Comparison of wear processes of biomaterials used in hip joint implants

45%

Ortega-Saenz J. A. , Kalbarczyk M. , Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M.

|

2008

|

tom Vol. 43, nr 4

15-26

EN

In the last century, two different prosthetic systems for total hip joint replacement were introduced at the same time: metal-on-metal (MOM) and metal-on-UHMWPE (MOP). The tribosystem MOP was successful, because the MOM bearing system showed unsatisfactory short-term performance and practically disappeared. But nowadays, the idea of an all-metal joint was taken up again and led to the development of the second generation of metal articulation with improved alloy microstructure, surface finish, and manufacturing tolerances. The current work presents a tribological study of the metal-on-metal and metal-on-UHMWPE bearing couples by means of a reciprocating pin-on-flat testing machine. In this study, it was found that the wear intensity and coefficient of friction are at least three times higher in the MOM friction pair than in MOP bearing system. The wear mechanisms observed for the MOM friction pair are abrasion, surface fatigue, and adhesion. For the MOP friction pair, the soft polymer smearing process on the hard metal surface was observed.

PL

Lata 60. ubiegłego stulecia to początek alloplastyki stawów biodrowych. Skojarzenia materiałowe wówczas stosowane do produkcji sztucznych stawów to głównie pary: metal-metal (MOM) i metal-polimer (MOP). Wkrótce para metal-metal została wyparta ze względu na znacznie gorsze właściwości tribologiczne. Obecnie idea stosowania skojarzeń metalowo-metalowych powraca, między innymi z powodu postępu w kształtowaniu mikrostruktury materiałów, technik przygotowania i wykończenia elementów endoprotez. Praca przedstawia wyniki wstępnych modelowych badań tribologicznych materiałów na endoprotezy w ruchu oscylacyjnym, za pomocą urządzenia typu trzpień-płytka. Badaniom poddano skojarzenia metal-metal i metal-UHMWPE (polietylen wielkocząsteczkowy). Zaobserwowano, że intensywność zużywania oraz współczynnik tarcia jest przynajmniej trzy razy wyższy dla skojarzenia metal-metal niż dla skojarzenia metal-UHMWPE. W przypadku pary metal-metal zachodzi zużywanie ścierne, zmęczeniowe i adhezyjne. W przypadku pary metal-polimer zachodzi proces przenoszenia miękkiego polimeru z trzpienia na twardą powierzchnię metalu.

17

Badania właściwości tribologicznych wybranych cieczy chłodząco- smarujących

45%

Grebenjuk M. N. , Teregerja V. V. , Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Pytko S.

|

1998

|

tom z. 5

690-697

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań tribologicznych i eksploatacyjnych cieczy chłodząco-smarujących wytwarzanych w oparciu o oleje emulgujące oraz koncentrat syntetyczny. Testy tribologiczne przeprowadzono na aparacie czterokulowym. Za miarę własności przeciwzuzyciowych przyjęto graniczne obciążenie zatarcia. Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych i praktycznych cieczy chłodząco- smarujących na bazie koncentratu syntetycznego stwirdzono, że charakteryzuja się one podwyzszonymi w stosunku do cieczy wytwarzanych z wykorzystaniem handlowych olei emulgujących, właściwościami tribologicznymi oraz zdolnoscią do podwyzszania trwałości narzędzi skrawających.

EN

In this paper the results of tribological and field tests of cutting fluids composedon the base of emulsifying iols and synthetic concentrate are presented . The tribological tests were performed on the four -ball testing machine. antiwear properties have been expressed by the limiting load of wear, limiting load of seizure and limiting pressure of seizure.The results of tribological and field tests show that the prepared cutting fluids have better tribological properties in comparison with such fluids composed using commercial emulsiyfing oils. This conclusion has been confirmed in practice-cutting fluids prepared using the synthetic concentrate extend cutting tools life.