SIMPRESS

Polskie Towarzystwo Tribologiczne

Instytut Technologii Eksploatacji
2002 01 02 03 04 05 06
2003 01 02 03 04 05 06
2004 01 02 03 04 05 06
2005 01 02 03 04 05 06
2006 01
Adres Redakcji Tribologii:
ul. K. Pułaskiego 6/10, 26 600 Radom, tel: 048 364 42 41 ; fax: 048 364 47 65
e-mail: tribologia.itee.radom.pl, e-mail: marian.szczerek@itee.radom.pl

Redaktor naczelny : prof. dr hab. inż. Marian Szczerek,

Publikacja dofinasowana przez MNiI

5-2005 TRIBOLOGIA

ZALECENIA IRG-OECD W SPRAWIE OPISU EKSPERYMENTU TRIBOLOGICZNEGO

RECOMMENDATIONS FOR DESCRIBING EXPERIMENTAL CONDITIONS IN TRIBOLOGY WORKED OUT BY THE IRG-OECD GROUP

Dear Prof. Marian Szczerek

The International Research Group on Wear of Engineering Materials (IRG-OECD) had its 25th meeting 13-14th June, 2005 in the Angstróm Laboratory in Uppsala, Sweden. The Group expressed its concern about shortcomings in describing experimental conditions in the tribology literature. These shortcomings, which make the reported work of little or no value to interested readers, stem from neglecting to report parameters such as contact geometry, a description of the coutersurface, reporting the surface roughness of the contacting surfaces, reporting observed wear products etc. The Group decided to approach the tribology journals with a recommended minimum list of parameters to be used when reporting experimental results.
The Group has produced this short minimum list of characteristic parameters with which a tribological contact can be described. The list below has been worked out, based on the discussion at the meeting, by a smaller group (Kenneth Holmberg, VTT, Finland; Mark Gee, NPL, UK; and Steve Shaffer, Battelle, USA) and has been sent as a recommendation to tribology journals listed below. Our suggestion is that the list will be used as a check list especially by the referees of the tribology journals.
We also think it is neither possible nor reasonable to have a very strict formal list of minimum requirements. It is of course the task of a referee to consider what is adequate and suitable for the specific article he/she is refereeing. But we think it is appropriate to draw the attention of the tribology journal referees to the problem described above.
Helsinki 20.10.2005

On bfehalf of the IRG OECED Wear Group
Kenneth Holmberg, Professor, Chairman of the Group
VTT Technical Research Centre of Finland
P.O.Box 1702
FIN-02044 VTT
Finland
E-mail: kenneth.holmberg@vtt.fi
Electronic version of this letter is sent separately by e-mail.

Distribution list:
Wear
Tribology International
Tribology Transactions - STLE
Tribology Lubrication Technology - STLE
Journal of Engineering Tribology, Part J - IMechE
Industrial Lubrication and Tribology
Tribology Letters
Tribotest
Tribologia - Finnish Journal of Tribology
Tribologia - Teoria i Praktyka
Tribologie und Schmierungtechnik
Surface and Coatings Technology
Thin Solid Films
Surface Engineering
Trenie I Iznos

List of recommended minimum specifications for describing experimental conditions in tribology articles and reports, worked out by the IRG-OECD Group on Wear of Engineering Materials
(Adopted at the IRG OECD meeting in Uppsala 14.6.2005):
    Description oftest device
  • a brief description of the test system or in case of commercially available device, its code.
    Geometry
    For both surfaces in contact:
  • macrogeometry: given typically as radius or diameter of a curved surface, or contact spot dimensions for flat contacts, so that stresses can be determined from loads,
  • microgeometry: surface roughness, given as appropriate for the application, but also as Ra-value for comparison.
    Energy input
  • load (or stress),
  • speed.
    Materials
    For both surfaces in contact:
  • materiał specification: metallurgical, physical or chemical; including processing method when appropriate,
  • any coating material, coating thickness and deposition or surface treatment method,
  • hardness and Young's modulus,
  • fracture toughness, when possible.
    For abrasion and erosion
  • abrasive or erodent materiał, size, size distribution and shape,
  • speed and direction of fluid stream for erosion.
    Environment
  • lubricant: viscosity and chemical composition/specification of fluid and additives,
  • humidity,
  • temperature,
  • possible gases, radiation etc.
    Results
  • friction as coefficient of friction; typically the steady state value and the maximum value,
  • wear for both surfaces as:
  • wear rate (e.g. 10-6 mm³/N-m) and/or
  • wear volume per time or per sliding distance and/or
  • wear depth per time or per sliding distance,
  • for fatigue wear the endurance life time,
  • graphs of friction and wear versus time when appropriate,
  • surface observations of both surfaces in contact, including observations of surface layers and their extent,
  • observations of wear debris and when possible their average size and size distribution.

TRIBOLOGIA ROK XXXVI NR 1/2005 (199)
  1-2005 Tribologia

Jan SADOWSKI

Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.

NOWE MIARY ZUŻYCIA, ZUŻYWANIA I ODPORNOŚCI NA ZUŻYWANIE TRIBOLOGICZNE

NEW MEASURES OF WEAR, WEARING AND RESISTANCE ON TRIBOLOGIC WEARING

Key-words: measure of wear and wearing, volume of wearing material, resistance of tribologic wear, nominał and real surface of contact point, Thickness and hardness of material
Słowa kluczowe: miary zużycia i zużywania, objętość zużytego materiału, odporność na zużywanie tribologiczne, nominalna i rzeczywista powierzchnia styku, gęstość i twardość materiału

Summary

In literature of object pretends one, that thickness of friction energy and specific work wearing, as energetistic parameters of tribologic wearing resistance which can be about several times bigger than value of heat of fusion and heat of vaporisation investigated material, which are measures his energy of atomie bonds. So big energy density occurrence during tribologic wearing can not explain on field of phisics. In that way the author see advisability to work out new measures of wear wearing and resistance of wearing, which can ex­plain insoluble the problem mentioned above. At the base of includeed the author's avareneses, which designate as volume increase effect occurrence during tribologic wearing. It is conditioned by contact of bodies in irregularity sufrace of contact. One analysed it's essence and on the ground of it one worked out new measures of wear wearing and resistance of wearing. By selected exaple of tribo­logic reserch autor has compared some measures to new measures presented in this work.

Streszczenie

W literaturze przedmiotu podaje się, że gęstość energii tarcia i praca wła­ściwa zużycia, jako energetyczne mierniki odporności na zużywanie tri­bologiczne, mogą osiągać wartości przekraczające o kilka rzędów warto­ści ciepła topnienia i ciepła parowania badanego materiału, które pośred­nio charakteryzują energię jego wiązań na poziomie molekularnym. Tak duże gęstości energii, występujące podczas zużywania tribologicznego nie dają się wyjaśnić na gruncie fizyki. W tej sytuacji autor widzi celo­wość opracowania nowych miar zużycia, zużywania i odporności na nie, przy zastosowaniu których będzie możliwe wyjaśnienie i rozwiązanie wspomnianej na początku kwestii. U podstaw rozważań zawarto spo­strzeżenie autora, które określono jako efekt przyrostu objętości mate­riału występującego podczas zużywania tribologicznego. Jest on uwarun­kowany kontaktowaniem się ciał stałych w obszarach styku nierówności ich powierzchni. Zanalizowano jego istotę i na tej podstawie opracowano nowe miary zużycia, zużywania i odporności na zużywanie. Nowym ele­mentem przy ustalaniu miar zużycia jest odniesienie się do zmiany stanu materiału, który ulega zużywaniu, a nie tylko do jego ilości. Na wybra­nym przykładzie badań tribologicznych dokonano porównania ze sobą niektórych miar z nowymi miarami opracowanymi w niniejszej pracy.

1-2005 Tribologia

Ewa PAWELEC, Jolanta DRABIK

Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048)36-442-41, fax (048)36-447-65; www.itee.radom.pl

WPŁYW RODZAJU ANTYOKSYDANTA NA TRIBOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI OLEJU ROŚLINNEGO

EFFECT OF KIND ANTIOXIDANT ON THE TRIBOLOGICAL PROPERTIES VEGETABLE OIL

Key-words: antyoksydant, właściwości tribologiczne, olej roślinny, stabilność oksydacyjna, różnicowa kalorymetńa skaningowa
Słowa kluczowe: antioxidant, tribological properties, vegetable oils, stability oxidative, dirferential scanning calorimetry

Summary

Ihe influence of the applied phenol antioxidants and thermo oxidation time on the change of tribological properties of oil compositions was assessed. It has been stated that there is an influence of the quantity and quality composition and its thermo oxidation time on fce change of antiwear properties, whereas the value of welding load mnains stable.
When doing thermal testing by the method of Differential Scanning Calorimetry (DSC) the initial time of thermo oxidizing decomposition was set and the activity of inhibitors applied in the oil composition was assessed. It has been stated that the BHT inhibitor shows very low antioxidizing effectiveness in conditions of the executed experiment. Propyl gallate is an inhibitor with higher antioxidizing activity, slightiy varying with the prolongation of thermo oxidation time.

Streszczenie

Oceniono wpływ zastosowanych antyoksydantów fenolowych i czasu termooksydacji na zmianę właściwości tribologicznych kompozycji ole­jowych. Stwierdzono wpływ składu ilościowo-jakościowego kompozycji i czasu jej termooksydacji na zmianę właściwości przeciwzużyciowych przy nie zmienionej wartości obciążenia zespawania.
Wykonując badania termiczne metodą skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC), wyznaczono czas początku rozkładu termoutleniającego i oceniono aktywność zastosowanych antyoksydantów w kompozycjach olejowych. Stwierdzono, że zastosowany BHT wykazuje niską skutecz­ność przeciwutleniajacą w warunkach prowadzonego eksperymentu. Galusan propylu jest antyoksydantem o wyższej aktywności przeciwutleniającej, zmieniającej się nieznacznie z wydłużeniem czasu termooksy­dacji.

1-2005 Tribologia

Piotr GŁĄB, Dariusz M. BIELIŃSKI

Politechnika Łódzka, Instytut Technologii Polimerów i Barwników, ul. Stefanowskiego 12/16. 90-924 Łódź, tel: (042) 631-32-14; fax: (042) 636-25-43.

TRIBOLOGICZNE KONSEKWENCJE SEGREGACJI POWIERZCHNIOWEJ ALIFATYCZNYCH ALKOHOLI Z WULKANIZATÓW KAUCZUKU BUTADIENOWO-STYRENOWEGO

TRIBOLOGICAL CONSEQUENCES OF THE SURFACE SEGREGATION OF ALIPHATIC ALCOHOLS FROM STYRENE-BUTADIENE RUBBER VULCANISATES

Key-words: rubber, surface segregation, friction, dissipated energy
Słowa kluczowe: guma, segregacja powierzchniowa, tarcie, energia rozpraszana

Summary

Paper concerns an influence of the surface segregation of low molecular weight components of rubber mix on tribological characteristic of vulcanisates. The surface segregation of aliphatic alcohols (from dodecanol up to docosanol) from peroxide vulcanisates of styrene-butadiene rubber (SBR) was investigated by infrared internal reflection spectroscopy (FTIR-IRS). Kinetics of migration were calculated from FTIR data, applying a final element method, formely used for analysis of diffusion phenomenon in rubber [L. 7]. From results obtained it follows that blooming rate of alcohol increases with an increase of carbon atoms present in its molecule, reaching maximum for pentadecanol, and afterwards decreases. The increase of migration rate is a result of decrease of its solubility limit in rub­ber with an increase of aliphatic chain length. The latter is responsible for a decrease of mobility of alcohol molecules in rubber. A decrease of the solubility limit facilitates an increase of a driving force for diffusion, whereas a decrease of molecules mobility causes an opposite effect.
Method for energy dissipation analysis during friction, based on a simplified spring-like model, bas been presented. The method does not allow to calculate an exact amount of energy dissipated in a material studied during friction test. However, it provides a useful parameter of energy lost, applicable for samples comparison. The coefficient of friction of SBR vulcanisates decreases with an increase of an alcohol bloom thickness, what is the result of lubrication phenomenon. If solid lubrication of alcohol is efficient the hysterical component of friction force could be significantly reduced. However, if an alcohol bloom being formed on the surface of vulcanisate is not thick enough to eliminate bułk deformations of the material, friction can be higher due to plastification of the rubber matrix. It means that the surface segregation causes also changes to the bułk properties of SBR vulcanisates, being the result of the surface gradient of alcohol concentration in the rubber matrix. Its presence can strongly influence tribological performance of the rubber sample.

Streszczenie

Artykuł dotyczy wpływu zjawiska powierzchniowej segregacji po­wierzchniowej małocząsteczkowych składników mieszanki na charakterystykę tribologiczną gumy. Segregacja powierzchniowa alkoholi alifatycznych (od dodekanolu aż do dokozanolu) w nadtlenkowych wulkanizatach kauczuku butadienowe-styrenowego (SBR) była badana za pomocą spektroskopii w podczerwieni, wykorzystującej całkowite wewnętrzne odbicie (FTIR-IRS). Kinetyki migracji obliczano na podstawie widm FTIR, stosując metodę elementów skończonych, zaproponowaną wcze­śniej do analizy zjawiska dyfuzji [L. 7]. Z przeprowadzonych badań wy­nika, że szybkość wykwitania alkoholu wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla obecnych w jego cząsteczce, osiągając maksimum dla pentadekanolu, po czym obniża się. Wzrost szybkości migracji małoczą-steczkowego dodatku w SBRjest związany z obniżeniem się granicy jego rozpuszczalności w kauczuku, który wynika ze wzrostu długości łańcu­cha alifatycznego. Ten ostatni jest odpowiedzialny za obniżoną mobil­ność cząsteczek alkoholi w kauczuku. Obniżenie granicy rozpuszczalno­ści sprzyja wzrostowi siły napędowej dyfuzji, podczas gdy obniżenie ruchliwości cząsteczek powoduje efekt odwrotny. Zaprezentowano me­todę analizy energii rozpraszanej w procesie tarcia przez materiał próbki, opartą na uproszczonym modelu sprężyny. Metoda nie umożliwia do­kładnego obliczenia ilości energii rozproszonej w badanym materiale podczas testu tarcia. Dostarcza natomiast informacji na temat strat ener­getycznych, które można zastosować w celu porównania materiałów. Współczynnik tarcia wulkanizatów SBR maleje wraz ze wzrostem gru­bości wykwitów alkoholi alifatycznych, co jest przejawem zjawiska sma­rowania. Jeśli smarowanie jest efektywne, umożliwia znaczne obniżenie składowej histerezyjnej siły tarcia. Jednakże, jeśli wykwit uformowany na powierzchni wulkanizatu nie jest wystarczająco gruby, aby wyelimi­nować odkształcenia objętościowe, tarcie materiału może wzrosnąć w wyniku plastyfikacji matrycy kauczuku. Oznacza to, że segregacja po­wierzchniowa powoduje również zmianę właściwości objętościowych wulkanizatu SBR, która jest konsekwencją istnienia powierzchniowego gradientu stężenia alkoholu w matrycy kauczuku. Jego obecność może w znaczący sposób wpływać na zachowanie się gumy w procesie tarcia.

1-2005 Tribologia

Władysław CZUPRYK, Jerzy KOBRYN

Akademia Ekonomiczna, Katedra Aparatury i Inżynierii Procesowej, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław.

CIERNE PRZENOSZENIE PRODUKTÓW ZUŻYCIA JAKO CZYNNIK ZMIAN ZUŻYCIA ELEMENTÓW PARY ŚLIZGOWEJ STAL 45 SUROWA-STAL 45 ULEPSZANA CIEPLNIE

FRICTIONAL TRANSFER OF WEAR PRODUCTS AS A FACTOR EFFECTING CHANGES IN WEAR OF COMPONENTS OF STEEL 45/TOUGHENED STEEL 45 SLIDING PAIRS

Key-words: improvers, oxidative wear, frictional transfer
Słowa kluczowe: dodatki uszlachetniające, zużywanie utleniające, cierne przenoszenie

Summary

The wear of the components of crude steel 45/toughened steel 45 sliding pairs depending on the lubricating oil used was investigated and the results are reported. The investigations concentrated on the oxidative wear area. The standard for wear testing in the Amsler machine recommends the use of mineral oil Lux-10 without addi­tives. Oil Lux-10, because of its tendency to form weak boundary layers, is used in practice to a limited extent. It has found application in not too heavily loaded mechanisms. The research was undertaken since the wear of the components of the crude steel 45/toughened steel 45 sliding pair lubricated with oils with additives in oxidative wear conditions was considered not to be fully explored.
The experiment was conducted in a SMT-1 friction machine (made in the former Soviet Union). The tests were carried out in ac­cordance with PN 82/H-04332. Commercially available engine oils, i.e. Mobil 5W/50, Lotos 15W/40, Lotos 10W/40 and ELF 15W/40 were used in the tests. Oil Lux 10 was used as the reference oil (in accordance with the Polish Standard).
The wear of the components of the crude steel 45/toughened steel 45 sliding pair lubricated with mineral oil Lux-10 was typical. The larger component made from crude steel 45 would wear most. The wear of the component made from toughened steel 45 was five times smaller. The introduction of the above mentioned oils containing additives into the friction zone caused anomalies in the wear of the components of the steel/steel sliding pairs.
The harder components, made of toughened steel 45, would wear more than the soft components made of crude steel 45.
This atypical wear of the components of the crude steel 45/toughened steel sliding pairs lubricated with the oils containing additives can be explained by the formation of composite structure including hard wear particles (oxide and others) in the surface layers of the soft component and the secondary frictional action of this structure on the harder component.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań zużycia elementów par śliz­gowych stal 45 surowa-stal 45 ulepszana cieplnie, w zależności od rodzaju zastosowanego oleju smarnego. Badania prowadzono w obszarze zużywania utleniającego. Norma opisująca badania zużycia na maszynie Amslera zaleca stosowanie oleju mineralnego Lux-10 bez iodatków uszlachetniających. Olej Lux-10 ze względu na jego skłonności do tworzenia słabych warstw granicznych stosuje się w praktyce eksploatacyjnej w ograniczonym zakresie. Znalazł zastosowanie w niezbyt silnie obciążonych mechanizmach. Z powodu braku pełnych informacji na temat zużycia elementów pary ślizgowej stal 45 surowa-stal 45 ulepszana cieplnie w warunkach zużywania utleniającego przy smarowaniu olejami z dodatkami uszlachetniającymi podjęto takie nadania.
Eksperyment prowadzono na stanowisku badawczym typu SMT-1, 3rodukcji byłego ZSSR. Próby wykonano zgodnie z PN 82/H-04332. Do badań zastosowano oleje silnikowe ogólnie dostępne na rynku, tj. Mobil 5W/50, Lotos 15W/40, Lotos 10W/40, ELF 15W/40. Jako oleju porównawczego użyto zgodnie z zaleceniami PN oleju Lux-10.
Zużycie elementów pary ślizgowej stal 45 surowa-stal 45 ulepsza­nej cieplnie, smarowanej olejem mineralnym Lux-10 było typowe. Najbardziej zużywał się element miększy wykonany ze stali 45 suro­wej. Zużycie elementu wykonanego ze stali 45 ulepszanej cieplnie było pięciokrotnie mniejsze. Wprowadzenie do strefy tarcia ww. olejów sil­nikowych zawierających dodatki uszlachetniające wywołało anomalię w zużywaniu się elementów par ślizgowych stal-stal.
Elementy twardsze wykonane ze stali 45 ulepszanej cieplnie zuży­wały się więcej od elementów miękkich wykonanych ze stali 45 surowej.
Ten nietypowy sposób zużywania się elementów zestawów ślizgo­wych stal 45 surowa-stal 45 ulepszana cieplnie przy smarowaniu ole­jami z dodatkami uszlachetniającymi można tłumaczyć tworzeniem się w warstwach wierzchnich elementów miękkich struktury kompozyto­wej z udziałem twardych cząstek zużycia (tlenkowych i innych) i wtór­nym, ściernym oddziaływaniem takiej struktury na element twardszy.

1-2005 Tribologia

Eugene FELDSHTEIN*, Nikolaj GREBNEY**, Igor BARSHAJ***, Uladzislau KULBITSKI***

*Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, 65-246 Zielona Góra, ul. Podgórna 50.
**Instytut Metalurgii Proszków Narodowej Akademii Nauk, 220071 Mińsk, ul. Płatonova 41, Republika Białoruś.
***Białoruski Narodowy Uniwersytet Techniczny, Wydział Budowy Maszyn, 220027 Mińsk, pr. F.Skońny, 65, Republika Białoruś.

BADANIA TRIBOLOGICZNE SPIEKANYCH MATERIAŁÓW PRZECIWCIERNYCH

THE TRIBOLOGICAL STUDIES OF SINTERED ANTIFRICTION MATERIALS

Key-words: sintered materials, grinding, momentary coefficient of friction, tempera­ture, relative wear
Słowa kluczowe: materiały spiekane, szlifowanie, chwilowy współczynnik tarcia, tempe­ratura, zużycie względne

Summary

In the paper the results of researches of the tribological properties of sintered antifriction materials, which are used for plate bearings, are described. The materials on the basis of iron powders (FeC2 and FeC2Cu20Pb10) and bronze powder (CuSn9C4) after grinding were studied. The results of researches using the tester T-05 demonstrate ad­vantages of sintered materials in comparison with traditional bearing alloy - founding bronze CuSn5Zn5Pb5. These materials have consid­erably smaller levels of friction coefficient and are characterized by smaller relative wear in comparison with founding bronze. Grinding with true parameters influences noticeably on the friction conditions and the intensity of rub surface wear.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych oraz stereometrii powierzchni elementów wykonanych ze spiekanych mate­riałów przeciwciernych stosowanych do łożysk ślizgowych. Badano ma­teriały na bazie proszków żelaza i brązu po obróbce szlifowaniem. Wyni­ki badań na testerze T-05 świadczą o przewadze materiałów spiekanych nad tradycyjnym materiałem łożyskowym - brązem odlewniczym Cu-Sn5Zn5Pb5. Wyżej wymienione materiały charakteryzują się znacznie mniejszymi wartościami współczynnika tarcia oraz mniejszym zużyciem względnym w porównaniu z brązem CuSn5Zn5Pb5. Skuteczny dobór warunków szlifowania w sposób znaczący wpływa na warunki tarcia oraz intensywność zużywania powierzchni trących.

1-2005 Tribologia

Janusz KRAWCZYK, Artur ZAKRZEWSKI

Akademia Gómiczo-Hutnicza, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, AL Mickiewicza 30, 30-059 Kraków; e-mail: jkrawczy @ metal.agh.edu.pl

MECHANIZM ZUŻYWANIA SIĘ ROLEK W PROCESIE CIĄGŁEGO ODLEWANIA STALI

THE WEAR MECHANISM OF ROLLS USED IN CONTINUOUS CAST OF STEEL PROCESS

Key-words: CCS rolls, tribology, wear mechanisms, oxidation
Słowa kluczowe: rolki COS, tribologia wysokotemperaturowa, mechanizmy zużycia, utle­nianie

Summary

This paper describes the wear mechanism of rolls used in continuous cast of steel process (CCS). The investigations were carried out on the samples taken from the used up rolls of CCS equipment, Instal­led in PHS SA Katowice Steelwork.
Obtained results will be used in designing of the new material for rolls.

Streszczenie

W pracy zbadano mechanizm zużywania się rolek w procesie ciągłego odlewania stali (COS). Badania wykonano na próbkach pobranych z wy­eksploatowanych rolek urządzenia COS, pracującego w PHS SA Oddział Huta Katowice.
Wyniki badań mają posłużyć w zaprojektowaniu nowego tworzywa na rolki COS.

1-2005 Tribologia

Karol KRZEMIŃSKI, Leszek RUDNIAK

Politechnika Warszawska, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa.

ANALIZA PORÓWNAWCZA PARAMETRÓW PRACY STAWU BIODROWEGO CZŁOWIEKA Z PANEWKĄ POROWATĄ ORAZ NIEPRZEPUSZCZALNĄ

COMPARATIVE ANALYSIS OF OPERATING PARAMETERS FOR HUMAN HIP JOINT WITH POROUS AND IMPERABILE ACETABULUM

Key-words: human hip joint, pressure distribution, load capacity, oil gap, newtonian and non-newtonian fluid flow
Słowa kluczowe: staw biodrowy człowieka, rozkład ciśnienia, nośność, szczelina smarna, newtonowski i nienewtonowski przepływ cieczy

Summary

Calculations presented in this paper consern pressure distribution in the joint gap and load capacity for human hip joint with impermeable acetabulum thet has hitherto been used and porous acetabulum. The analysis includes calculations for newtonian models basing on constand viscosity of synovial fluid and also non-newtonian models of synovial fluid flow of varying viscosity which is depending of shear velocity.

Streszczenie

W pracy przedstawiono obliczenia rozkładów ciśnienia w szczelinie smarnej i nośność stawu biodrowego z panewką nieprzepuszczalną, jaką dotychczas stosowano w implantach oraz z panewką porowatą. Analiza obejmuje obliczenia dla modelu newtonowskiego przy założeniu stałej lepkości cieczy synowialnej, jak również dla nienewtonowskiego prze­pływu cieczy synowialnej, której lepkość zależy od prędkości ścinania.

TRIBOLOGIA ROK XXXVI NR 2/2005 (200)
  2-2005 Tribologia

Vukić ŁAZIĆ, Milorad JOVANOVIĆ, Dragan ADAMOVIĆ, Nada RATKOVIĆ

Faculty of Mechanical Engineering, University of Kragujevac, Sestre Janjić 6, 34000 Kragujevac, Serbia, Serbia and Monte Negro, Phone: ++381-34-335990, Fax: ++381-34-333192,e-mail: vlazic @ kg.ac.yu, adarn @ uis.kg.ac.yuor vlazic @ microsky.nct

SELECTION OF THE OPTIMUM TECHNOLOGY OF THE FORGING DIES REPARATION FROM THE ASPECT OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS

WYBÓR OPTYMALNEJ TECHNOLOGII REGENERACJI MATRYC KUŹNICZYCH Z PUNKTU WIDZENIA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH

Key-words: hard facing, forging dies, filler materiał, micro hardness, microstructure, wear, friction coefficient
Słowa kluczowe: napawanie, matryce kuźnicze, materiał napawany, mikrotwardość, mikrostruktura, zużycie, współczynnik tarcia

Summary

This paper presents a preceding procedure that should be conducted in order to successfully regenerate damaged forging dies by the hard facing process. After the tool damage types identification, as well as their causes, we have chosen the procedurę and the parameters of hard facing that we further corrected by conducting the test hard facings on models. Thus, we were able to relate the output results with the repair technology, taking as a criterion the quality of the surface layers wear resistance, micro hardness, level of residual stresses and strains, etc. This enabled the selection of the optimum technology of hard facing for the adopted pro­cedure and filler material, as well as the selected thermal-treating regime. Our tribological and other investigations have shown that the working lite of the hard-faced tool can be longer than that of the new tool.

Streszczenie

W artykule przedstawiono procedurę, która powinna poprzedzać regenerację uszkodzonych matryc kuźniczych metoda napawania. Po zidentyfikowaniu rodzajów zużycia matryc kuźniczych i jego przyczyn, autorzy wybrali procedure i parametry napawania, a następnie zweryfikowali je na próbkach modelowych. Badano wpływ technologii regeneracji na odporność na zużycie, mikrotwardość, poziom naprężen szczątkowych, odksztatceń itp. Pozwoliło to na wybór optymalnej technologii napawania oraz materiału elektrody, a także warunków obróbki cieplnej. Wykonane badania wykazały i potwierdziły, że trwałość narzędzi regenerowanych napawaniem moze być wyższa niż narzędzi nowych.

2-2005 Tribologia

Jan SADOWSKI

Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.

UOGÓLNIONA MIARA ZUŻYCIA

GENERALIZED MEASURE OF WEAR

Key-words: voluminal and mass wearing; resistance of wearing; generalized measure of wear; tribologic researches
Słowa kluczowe: zużycie objętościowe i masowe; odporność na zużywanie, uogólniona miara zużycia, badania tribologiczne

Summary

Wear is measuring in respect of volume, linear or mass. Voluminal decrease conditions also change of linear dimensions, what means sometimes change of value of plays and friction conditionses and dis­qualify the kinematic pair from normal work. Beside volume wear­ing appears the mass wearing - which is important for physical in­terpretation of processes during friction. In this work the Author worked out and proposes put the new, generalized measures of wear­ing and its derivatives. Need of usage the generalized mease of wear results from observed ambiguous estimations of wearing on the ground of measurements volume of mass of wearing products. In peculiarities, at different density of investigated materials once ap­pear difficulties with settlement, which material showed greater wearing in given conditionses. Theoretical considerations presented in this work one supplemented with examples of experimental re­searches, illustrating quantitative differences and ambiguous result­ing from comparisons voluminal with mass wearing. One showed advantages in estimation of wear and its derivatives at usage new measures - generalized wearing.

Streszczenie

Zużycie mierzy się objętościowo, liniowo lub wagowo. Ubytek objęto­ściowy warunkuje także zmianę wymiarów liniowych, co oznacza nie­kiedy zmianę wartości luzów i warunków tarcia oraz wykluczenie pary kinematycznej z normalnej pracy. Obok zużycia objętościowego występu­je zużycie masowe - ważne dla interpretacji fizycznej procesów zachodzą­cych podczas tarcia. Autor w niniejszej pracy opracował i proponuje wprowadzenie nowej, uogólnionej miary zużycia i jego pochodnych. Po­trzeba stosowania uogólnionej miary zużycia wynika z obserwowanej niejednoznaczności ocen zużycia na podstawie pomiarów objętości i masy produktów zużycia. W szczególności, przy różnych gęstościach badanych materiałów, pojawiają się trudności przy ustaleniu, który mate­riał wykazał w danych warunkach większe zużycie. Rozważania teore­tyczne przeprowadzone w niniejszej pracy uzupełniono przykładami ba­dań eksperymentalnych, ilustrującymi ilościowo różnice i niejedno­znaczności wynikające z porównania ze sobą zużycia objętościowego i masowego. Pokazano korzyści w ocenie zużycia i jego pochodnych przy stosowaniu nowej miary - zużycia uogólnionego.

2-2005 Tribologia

Marian W. SUŁEK*, Monika CELUCH**, Anita BOCHO-JANISZEWSKA*

*Politechnika Radomska, Wydział MiTO, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
**Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, ul. Dorodna 16, Warszawa.

EFFECT OF MONO- AND POLYOLS ON MOTION RESISTANCE IN THE STEEL-ALUMINA SYSTEM

WPŁYW ALKOHOLI MONO- ORAZ POLIHYDROKSYLOWYCH NA OPORY RUCHU W SKOJARZENIU STAL-TLENEK ALUMINIUM

Key-words: lubrication, ceramics, friction coefficient, alcohols
Słowa kluczowe: smarowanie, ceramika, współczynnik tarcia, alkohole

Summary

In this research an effect of alcohols applied as lubricants on motion resistance in the friction couple: steel-alumina was investigated. The tests were performed in a point contact: steel ball-ceramic disc (tribometer T-11) under load of 40 N with sliding velocity 0.1 m/s. The test duration was 900 s. Pure mono- and polyhydric alcohols of various alkyl chain lengths were used as lubricants. The chemical structure of these alcohols was analysed to assess its influence on motion resistance. The effect of alkyl chain length, number of hydroxyl and methyl groups on the friction coefficient was assessed. The tests revealed significant influence of compound structure on motion resistance in steel-ceramics contact. Reduction of friction coefficient goes with increase of alkyl chain length in the rów: ethanediol, propanediol, butanediol. The character of chemical interactions between the alcohol molecule and alumina surface can explain the action of alcohols in the steel-ceramics contact. One can suppose that creation of bonds between hydrogen atoms from hydroxyl groups and oxygen atoms present at ceramic surface results in chemical adsorption.

Streszczenie

W pracy badano wpływ alkoholi, stosowanych jako substancje smarowe, na opory ruchu w skojarzeniu materiałowym; stal-tlenek aluminium. Badania prowadzono w styku skoncentrowanym: stalowa kulka-tarcza ceramiczna (tribometr T-ll), przy obciążeniu 40 N i prędkości poślizgu 0,1 m/s. Czas testu wynosit 900 s. Substancję smarową stanowiły czyste alkohole mono- oraz polihydroksylowe, o różnej długości łańcucha alkilowego. Analizowano wpływ struktury chemicznej alkoholu na opory ruchu. Badano zależność współczynnika tarcia od długości łańcucha alkilowego, liczby grup hydroksylowych oraz liczby grup metylowych w cząsteczce alkoholu.
Przeprowadzone badania wykazały istotny wpływ budowy związku na opory ruchu w skojarzeniu stal-ceramika. Obserwowano obniżenie współczynnika tarcia wraz ze wzrostem długości łańcucha alkilowego w szeregu: etanodiol, propanodiol, butanodiol. Również wzrost liczby grup hydroksylowych wpływał na obniżenie oporów ruchu. Działanie alkoholi w obszarze tarcia stal-ceramika może wynikać z chemicznego charakteru oddziaływań cząsteczki alkoholu z powierzchnią ceramiki tlenkowej. Można przypuszczać, że badane związki ulegają adsorpcji chemicznej na powierzchni tlenku aluminium w wyniku tworzenia wiązań między atomami wodoru grup hydroksylowych a atomami tlenu obecnymi na powierzchni ceramiki.

2-2005 Tribologia

Tomasz GŁOGOWSKI, Dariusz OZIMINA

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Inży­nierii Eksploatacji, Al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, tel. (0-41) 342-44-92.

ZASTOSOWANIE I PERSPEKTYWY ROZWOJU CIECZY ELEKTROREOLOGICZNYCH

APPLICATIONS AND PERSPECTIVE OF ELECTRORHEOLOGICAL FLUIDS DEVELOPMENT

Key-words: electrorheological fluids, viscosity, electric field, non-Newtonian liquid
Słowa kluczowe: ciecze elektroreologiczne, lepkość, pole elektryczne, ciecz nienewtonowska

Summary

The article presents structure, basic features and possibilities of practical application of electrorheological liquids. Moreover func­tioning and characteristics of heterogeneous and homogeneous elec­trorheological liquids were presented. The article includes simplified models of chains creation in ERF liquid. The attention was also drawn to the possibility of flow resistance reduction by leading the system to the state of null potential. Such action strongly influences increase of efficiency, improvement of exploitation features and sav­ing of energy.
Despite the long-term research on electrorheological effect, this issue has not been fully explained so far. Intensive research in this area, give on opportunity to create intelligent” liquids of universal characteristics.

Streszczenie

W artykule przedstawiono budowę i podstawowe właściwości oraz moż­liwości praktycznego zastosowania cieczy elektroreologicznych. Przed­stawiono sposób działania oraz charakterystykę heterogenicznych i ho­mogenicznych cieczy elektroreologicznych. Ponadto przedstawiono uproszczone modele tworzenia łańcuchów w cieczy ERF. Zwrócono uwagę na możliwość zmniejszenia oporów przepływu poprzez doprowa­dzenie układu do stanu potencjału ładunku zerowego. Takie oddziaływanie na układ może wpłynąć w sposób kluczowy na wzrost sprawności, poprawie właściwości eksploatacyjnych i zaoszczędzeniu energii.
Pomimo wieloletnich badań nad zjawiskami elektroreologicznymi, problematyka ta nie została jeszcze w pełni wyjaśniona. Intensywne ba­dania nad tym problemem dają duże nadzieje na stworzenie cieczy „inteligentnych” o właściwościach uniwersalnych.

2-2005 Tribologia

Marzena PODREZ-RADZISZEWSKA,
Maciej LACHOWICZ, Krystyna HAIMANN,
Włodzimierz DUDZIŃSKI

Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław.

ANALIZA MIKROSKOPOWA MECHANIZMU ZUŻYCIA POLIETYLENU O ULTRA WYSOKIEJ MASIE CZĄSTECZKOWEJ W ENDOPROTEZACH STAWÓW

MICROSCOPIC ANALYSIS OF ULTRA HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE WEAR MECHANISM IN ENDOPROSTHESIS COMPONENTS

Key-words: wear, UHMWPE, hip endoprosthesis, knee endoprosthesis
Słowa kluczowe: zużycie, UHMWPE, endoproteza stawu biodrowego, endoproteza stawu kolanowego

Summary

Results of microscopic analysis of artificial joint wear made of ul­tra high molecular weight polyethylene are presented in this work. Different mechanism of polyethylene wear in hip and knee endopros-thesis was stated, as a consequence of different construction and na­ture of functioning of artificial joint. Occurrence of process engineer­ing defects in new parts of polyethylene endoprosthesis were ob­served. The defects can initiate destructive process in the endopros­thesis.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki analizy mikroskopowej mechanizmu zużycia komponentów sztucznych stawów wykonanych z polietylenu o ultra wysokiej masie cząsteczkowej. Stwierdzono zróżnicowany mechanizm zużycia polietylenu w endoprotezach stawu biodrowego i kolanowego, wynikający z odmiennej konstrukcji i charakteru pracy sztucznego stawu. Zwrócono uwagę na obecność na nowych, polietylenowych elementach endoprotez wad wynikających z technologii ich wykonania i sprzyjających inicjacji procesu ich niszczenia.

2-2005 Tribologia

Piotr ZARICZNY

Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, 80-952 Gdańsk, ul. Narutowicza 11/12, tel. (058) 347-28-27.

HYDRODYNAMICZNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE POPRZECZNE Z WŁASNYM ZASILANIEM - OGRANICZENIA STOSOWANIA

SELF-FEEDING HYDRODYNAMIC PLAIN JOURNAL BEARINGS - CONSTRAINS OF APPLICATION

Key-words: plain bearings, disc feed, bearing speed limit, load carrying capacity constraints, hydrodynamic guide
Słowa kluczowe: łożyska ślizgowe, smarowanie pierścieniem stałym, prędkość graniczna, ograniczenia obciążalności, prowadnica hydrodynamiczna

Summary

Applied methods of non-pressure feeding of hydrodynamic journal bearing have been presented in the paper. Most often used design variants of self-feeding bearing systems with use of feeding ring or disc and their operation principles have been showed and analyzed. Characteristics of supplied oil quantity versus rotational speed are presented for both ring and disc feeding systems. A limit rotational speed in dependence on journal diameter for both systems are con­sidered as well. Reasons why the load carrying capacity of the disc feed journal bearing is constrained have been analyzed. A new con­cept of disc feed journal bearing with oil hydrodynamic guide has been proposed as a mean for increasing the application of self-feeding bearing systems.

Streszczenie

W artykule przedstawiono stosowane sposoby „samozasilania" hydrodynamicznych łożysk poprzecznych. Opisano budowę i działanie najczęściej wykorzystywanych rozwiązań konstrukcyjnych zasilania za pośrednictwem luźnych i stałych pierścieni smarujących. Przeanalizowano ograniczenia tych rozwiązań oraz przyczyny ich występowania. Zwrócono uwagę na wąski obszar stosowania „samozasilania" w łożyskach poprzecznych. Zasygnalizowano podjęcie pracy nad opracowaniem koncepcji smarowania łożyska poprzecznego pierścieniem stałym z dodatkowym wspomaganiem hydrodynamicznym.

2-2005 Tribologia

Elżbieta ROGOŚ

Instytut Technologii Eksploatacji - P1B, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 364-42-41.

WŁAŚCIWOŚCI SMARNE MODYFIKOWANEGO OLEJU RZEPAKOWEGO

LUBRICATING PROPERTIES OF MODIFIED RAPE OIL

Key-words: vegetable oils, lubricant additives, antiwear properties, antiseizure properties
Słowa kluczowe: oleje roślinne, dodatki smarne, właściwości przeciwzużyciowe, właściwości przeciwzatarciowe

Summary

This paper presents the effectiveness of the operation of antiwear and antiseizure additives put into the thermooxidized rape oil. The operation results of antiwear additives with different chemical struc­ture and antiwear additives based on zinc dialkyl dithiophosphate were investigated. It has been stated that the most effective antiwear effect have additives based on organic sulfur compounds. There ad­ditives were characterized by favorable antiwear properties, also in conditions of scuffing. The results analysis of testing the effectiveness of antiwear additives enabled to select the most effective one in rela­tion to termooxidixed rape oil.

Streszczenie

W pracy zaprezentowano wyniki badań efektywności działania dodatków smarnych wprowadzonych do termooksydowanego oleju rzepakowego. Badano skutki działania dodatków przeciwzatarciowych o różnej budowie chemicznej oraz dodatków przeciwzużyciowych opartych na dialkiloditiofosforanie cynku. Stwierdzono, że najkorzystniejsze działanie przeciwzatarciowe wykazywały dodatki oparte na organicznych związkach siarki. Dodatki te charakteryzowały się również korzystnymi właściwościami przeciwzużyciowymi, także w warunkach zacierania. Analiza wyników badań skuteczności działania dodatków przeciwzużyciowych umożliwiła wybór najefektywniejszego z nich w odniesieniu do termooksydowanego oleju rzepakowego.

2-2005 Tribologia

Kazimierz BACZEWSKI

Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, tel. (022) 683-97-59, e-mail: k.baczewski @ wme.wat.edu.pl

STUDYJNE I EKSPERYMENTALNE BADANIA WPŁYWU LEPKOŚCI OLEJU NA PROCES SMAROWANIA ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS THE IMPACT OF VISCOSITY OF OILS ON LUBRICATION PROCESS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE JOURNAL BEARINGS

Key-words: engine, oils, viscosity of oils, internal combustion engine journal bearings
Słowa kluczowe: oleje silnikowe, lepkość olejów, łożyska ślizgowe silników spalinowych

Summary

A theoretical analysis is presented for journal bearings lubrication problems of modern internal combustion engines. More and more frequently low viscosity multigrade oils are used in these engines. It was shown that journal bearings of such engines mostly are lubri­cated predominantly in the mixed, boundary and even elastohydro-dynamic regimes. These conditions required engine oils with very high viscosity parameters. Besides it necessary to take into consid­eration varries of engine oils viscosity with increase of time operation in engines.
Test results of viscosity parameters of new engine oils, changes of these during normal driving conditions in engines and resulting ef­fects for lubrication of engines have been presented.

Streszczenie

W artykule przedstawiono analizę studyjną problemów związanych ze smarowaniem łożysk ślizgowych nowoczesnych silników spalinowych. Silniki te są coraz częściej smarowane olejami o bardzo małej lepkości. Wykazano, że łożyska te pracują z dużym udziałem smarowania granicznego, mieszanego, a nawet elastohydrodynamicznego. Stwarza to bardzo ostre wymagania w stosunku do parametrów reologicznych olejów silnikowych. Przy doborze olejów należy brać pod uwagę zmianę ich lepkości ze wzrostem czasu użytkowania w czasie pracy w silniku. Podano także wyniki badań parametrów lepkościowych olejów świeżych, ich zmiany w funkcji czasu użytkowania w silnikach oraz wynikające z tego implikacje dla procesu smarowania silników.

2-2005 Tribologia

Czesław KAJDAS*, Agnieszka KARPIŃSKA**

* Centralne Laboratorium Naftowe, Al. Żwirki i Wigury 31, 02-091 Warszawa, tel. (022) 668-95-33.
** Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Rafineryjnego, ul. Chemików 5, 09-411 Płock, tel. (024) 365-74-64.

MECHANIZM TRIBOKATALITYCZNEGO ROZKŁADU KWASU MRÓWKOWEGO

MECHANISM OF TRIBOCATALYTIC FORMIC ACID DECOMPOSITION

Key-words: formie acid, tribochemistry, tribocatalysis, heterogeneous catalysis, NIRAM, exoelectrons
Słowa kluczowe: kwas mrówkowy, tribochemia, tribokataliza, kataliza heterogeniczna, NIRAM, egzoelektrony

Summary

Decomposition of formic acid proceeds on metals, for example on silver, to generate H2 and C02. Some 40 years ago this reaction was used in the research carried out to determine an influence of defects and surface structure of a catalyst on the reaction course. At that time it was believed, that the decomposition took place on undefined active centers [*] according to the following simple mechanism:

HCOOH + 2[*] → CO2 + 2H• → CO2 + H2 + 2[*]

The rate-determining slow step was presumed to be the simultaneous abstraction of the two hydrogen atoms from physically adsorbed, or weakly chemisorbed, formic acid molecule, and the transi­tion state was invoked:
It was shown that adsorbed species other than hydrogen atoms are present on the surface during the decomposition, e.g. adsorbed formate ion HCOO". The decomposition process of the adsorbed ion or radical species, was presented as follows:

O=CH-O•+ 2[*] → O=C•-O•+ H•

This work attempts to link the mechanism of formic acid decom­position with the NIRAM approach (Negative-Ion-Radical Action Mechanism), orientated towards interpretation of tribochemical re­action mechanisms. The NIRAM approach is based on the low-energy electron emission process under friction conditions. Taking into account the above-mentioned mechanisms of formic acid decomposition and considering the most recent data concerning model calculations of the emission of thermal electrons, we propose the fol­lowing mechanism of the formic acid decomposition:

~Ag-O-Ag~ → ~Ag-O• + +Ag~ + e;
HCOOH +e → [HCOOH]•-→ HCOO- + H•
HCOO- …… +Ag~ (chemisorption) → HCOOAg~
Ag-O•+ H• + HCOOAg~ → -Ag-O-Ag~ +CO2 + H2

As a preliminary confirmation of this mechanism we refer to the re­sults of the research on two simple reactions: water synthesis from mo­lecular hydrogen and molecular oxygen on a platinum catalyst initiated by heat and by friction and carbon dioxide synthesis reaction during rubbing of palladium against aluminum oxide. It is demonstrated that this mechanism also allows to account for results of work in which two types of active sites were suggested to be responsible for formic acid decomposition under scratching tests on steel.
Proposed mechanism of formic acid decomposition requires ex­perimental confirmation. Also a comparison needs to be made be­tween catalytic and tribocatalytic reactions on different catalysts. For that purpose a cooperation has been planned with Chiba Insti­tute of Technology in Japan.

Streszczenie

Praca zawiera przegląd światowej literatury związanej z mechanizmami katalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego z ukierunkowaniem na inicjowanie reakcji rozkładu w wyniku tarcia oraz propozycję mechanizmu rozkładu kwasu mrówkowego inicjowanego elektronami o niskiej energii.
Zasadnicza różnica między reakcją katalizy a reakcją tribokatalizy leży w sposobie inicjowania. Wiąże się z tym emisja termoelektronów i triboelektronów, które aktywują cząsteczki reagentów. Wspólnym mianownikiem wydaje się być hipoteza NIRAM (Negative-Ion-Radical Action Mechanism), którą wykorzystano w celu zaproponowania nowego schematu mechanistycznego rozkładu kwasu mrówkowego na katalizatorze srebrowym. Wstępnym potwierdzeniem proponowanego mechanizmu mogą być wyniki badań dotyczące przebiegu reakcji syntezy dwutlenku węgla na palladzie i wody na platynie, wobec których podjęte zostały próby wyjaśnienia mechanizmu w oparciu o koncepcję NIRAM.
Zaproponowany mechanizm przebiegu reakcji katalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego wymaga potwierdzenia eksperymentalnego. Jednocześnie należałoby dokonać porównania procesów katalitycznych z reakcjami tribokatalitycznymi na różnych katalizatorach.

2-2005 Tribologia

Aleksander NIEOCZYM

* Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin tel. 081 538-12-03, e-mail: a.nieoczym @ pollub.pl

EFFECT OF TIGHTENING METHOD ON TENSION IN BOLTS

WPŁYW CZYNNIKÓW TECHNOLOGICZNYCH NA STABILIZACJĘ POŁĄCZENIA GWINTOWEGO

Key-words: screw joint, protective coats, lubrication, friction moment, moment of torque, fatigue stress.
Słowa kluczowe: połączenie gwintowe, powłoka ochronna, smarowanie, moment tarcia, moment dokręcania, naprężenia zmęczeniowe.

Summary

The stabilization of screw joint and influence of factors protecting against loosening of the joint have been discussed in the present article. The results of experimental examinations associated with the effect of the type of protective coat on threaded section and lubrication on the value of tightening torque have been also presented.

Streszczenie

W połączeniu gwintowym zabezpieczeniem przed spadkiem siły zacisku są siły tarcia występujące na powierzchniach oporowych oraz powierzchni nagwintowanej. Wartość tych sił uzależniona jest od wartości momentu dokręcającego. Jego wartość nie jest stała, zaieży w głównej mierze od: obecności powłoki smarującej, rodzaju powłoki ochronnej, liczby dokręceń. W artykule przedstawiono wyniki badań stanowiskowych, mających na celu ilościowe określenie wpływu wyżej wymienionych czynników na wartość momentu do­kręcającego. Obiektem badań były śruby M6 bez powłoki ochronnej oraz z powłokami: tlenkową, cynkowo-chromianową, cynkową, miedziowo-niklową, niklową, miedziowo-niklowo-chromianową oraz kadmowo-chromianową. Dodatkowo przedstawiono wyniki badań zmęczeniowych śrub i wpływu technologii wykonania powierzchni gwintowej (gwint nacinany lub walcowany) oraz obróbki cieplnej na wartość naprężeń średnich oraz amplitudy napreżeń.

2-2005 Tribologia

Jerzy KORYCKI

Centralne Laboratorium Naftowe, 00-091 Warszawa, ul. Żwirki i Wigury 31.

ŚLADEM ENERGII OD DEFORMACJI DO STANU WZBUDZENIA CHEMICZNEGO

FROM DEFORMATION ENERGY TO CHEMICAL EXCITATION

Key-words: friction, wear, deformation of solids, deformation energy, excitation energy, exciton, phonon, polaron, bipolaron, soliton, tribochemical reaction
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, deformacja ciał stałych, energia deformacji, energia wzbudzeń, ekscyton, fonon, polaron, bipolaron, soliton, reakcja tribochemiczna

Summary

The opinion on the course of processes of the transfer of the energy in friction and wear processes had been presented in this paper.
As the source of energy was pointed friction process, causing de­formation process: of the metal core, surface layer, Langmuir -Blodgett layers and the bulk lubricant. These processes release the free energy to structures and molecules of the core, the surface layer, Langmuir - Blodgett layer and the lubricant, and in the form of chemical energy at fragmentation of structures or molecules, and additionally also by generating electrons plus quanta of the energy such as: photons, phonons, excitons, solitons… .

Streszczenie

W pracy naszkicowano pogląd na przebieg procesów przekazywania energii w procesach tarcia i zużycia.
Jako źródło energii wskazano procesy tarcia, powodujące procesy deformacji: rdzenia metalu, warstwy wierzchniej, warstwy Langmiura--Blodgett i cieczy smarującej. Procesy te uwalniają energię swobodną do struktur i molekuł rdzenia, warstwy wierzchniej, warstwy Langmiura-Blodgett i cieczy smarującej oraz w postaci energii chemicznej przy fragmentacji struktur czy molekuł, a też generując cząstki jako elektrony, kwanty energii jak: fotony, fonony, ekscytrony, soliony… .

2-2005 Tribologia

Jacek PRZEPIÓRKA, Marian SZCZEREK

Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

WYKORZYSTANIE POROMERYCZNYCH POWŁOK KOMPOZYTOWYCH W POLIMEROWO-METALOWYCH WĘZŁACH TARCIA

AN APPLICATION OF COMPOSITE POROMER COATINGS FOR POLYMER-METAL FRICTION PAIRS

Key-words: polymer, poromer coating, friction pairs
Słowa kluczowe: polimer, cienkie powłoki poromeryczne, optymalizacja

Summary

A new conception of improving of polymer-metal friction pairs cha-racteristcs is presented. An idea is based on interaction of thin poromer coating and surface layer of metal element.

Streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcję metody poprawy charakterystyk tribologicznych polimerowo-metalowych węzłów tarcia, bazującej na wykorzystaniu interakcji pomiędzy cienką, poromeryczną powłoką polimerową i warstwą wierzchnią elementu metalowego.

2-2005 Tribologia
MONOGRAFIE

Tadeusz BURAKOWSKI: Rozważania o synergizmie w inżynierii powierzchni. 379 str., 39 tabl., 145 rys., 324 póz. Bibl. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2004. W listopadzie 2004 r. ukazała się nakładem Wydawnictwa Politechniki Radomskiej praca książkowa pod ww. tytułem, której autorem jest prof. dr hab. inż. Tadeusz Burakowski, pracownik Politechniki Radomskiej i wieloletni pracownik Instytutu Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie, od lat zajmujący się problematyką inżynierii powierzchni, wybitny specjalista w tej dziedzinie, „ojciec polskiej inżynierii powierzchni", autor wielu prac z tej tematyki, autor lub współautor ponad 25 prac książkowych.

Recenzowana książka jest monografią nowatorską i specyficzną, oparta jest bowiem na wskroś oryginalnych wieloletnich przemyśleniach Autora, a ilustrowana przykładami synergizmu różnych właściwości, zaczerpniętymi z badań innych autorów, przy czym - domniemuję - autorzy badań raczej nie wiedzieli, że z ich badań wynika tenże synergizm.
Monografia składa się z 8 rozdziałów, poprzedzonych wprowadzeniem „Od autora” i „Słowem wstępnym” oraz „Wykazem częściej używanych wprowadzonych oznaczeń” oraz zakończonych „Słowem końcowym”.
W rozdziale 1 „Wprowadzenie” (2 str.) zawarte jest istotnie wprowadzenie w problematykę synergizmu, w oparciu o samoorganizację materii.
W rozdziale 2 „Rodzaje oddziaływań czynników układu” (10 str.) w oparciu o pojęcie układu czynników oraz o efekt ich wzajemnego oddziaływania omówiono ogólnie synergizm, neutralizm i antagonizm, a także wprowadzono i zdefiniowano pojęcie współczynnika oddziaływania.
W rozdziale 3 „Synergizm w technice” (28 str.) podano pojęcie, definicję i rodzaje synergizmu, synergizm dwu- i wieloczynnikowy jedno i wielowłaściwościowy układu fizycznego, głównie areologicznego oraz szczegółowo omówiono współczynnik synergizmu. Szczegółowo omówiono właściwości układu potencjalne i użytkowe, warstwy powierzchniowe technologiczne i eksploatacyjne i transformację pierwszych w drugie, synergizm wzrostu i zmniejszania oraz czynniki synergiczne: parametryczne, materiałowe, technologiczne i konstrukcyjne.
Rozdział 4 zawiera „Synergizm materiałów” (22 str.) i dotyczy dwóch ich grup: stopów - stanowiących wynik kompozycji pierwiastków i kompozytów - stanowiących wynik kompozycji materiałów.
W rozdziale 5 „Synergizm technologii wytwarzania” (129 str.), stanowiącym jeden z dwu podstawowych rozdziałów monografii, omówiono: proces technologiczny wytwarzania warstw powierzchniowych, wprowadzając na tej podstawie i definiując pojęcie systemu areologicznego traktowanego jako kompozyt warstwowy oraz wytwarzanie technologicznych warstw powierzchniowych. Szczegółowo omówiono: l) synergizm właściwości potencjalnych - zwłaszcza twardości i naprężeń własnych - wybranych systemów jedno- i wielokrotnie modyfikowanych warstw wierzchnich przez: kulowanie, obróbkę cieplną zwykłą, obróbkę cieplno-chemiczną i przez implantację jonów, ilustrując go wartościami współczynników synergizmu; 2) synergizm właściwości potencjalnych wybranych systemów warstw wierzchnich i powłok: galwanicznych, natryskiwanych cieplnie i osadzanych metodami PVD i CVD; omówiono również rolę i rodzaje połączeń powłok z podłożem.
W rozdziale 6 „Synergizm technologii eksploatacji” (118 str.) stanowiącym drugi, podstawowy rozdział monografii, w oparciu o proces technologiczny eksploatacji oraz o opracowany ogólny model systemu eksploatacji warstw powierzchniowych i o najważniejsze narażenia I właściwości użytkowe, omówiono synergizm właściwości użytkowych wybranych systemów: l) warstw wierzchnich modyfikowanych jedno i wielokrotnie oraz 2) warstw wierzchnich i powłok. Sposoby modyfikacji i rodzaje nanoszonych powłok były takie same, jak w rozdziale 5. We wszystkich przypadkach były podawane współczynniki synergizmu; nierzadko ich wartość liczbowa przekraczała kilkanaście.
Rozdział 7 „Synergizm właściwości użytkowych wybranych systemów areologicznych i środków smarowych” (27 str.) stanowi swego rodzaju rozszerzenie rozdziału 6 o współpracę tribologiczną elementów jak w tytule rozdziału. Przy tym omówiono oddziaływanie środków smarowych z systemami areologicznymi rozdzielonymi środkiem smarowym i wbudowanym w ten system. Zasygnalizowano wpływ prądu elektrycznego na właściwości systemów tribologicznych oraz impregnowania warstw powierzchniowych.
W rozdziale 8 „Synergizm konstrukcji” (3 str.) zasygnalizowano wybrane przykłady występowania synergizmu różnych elementów różnych konstrukcji.
    W monografii została poruszona problematyka nowa w polskiej literaturze technicznej, wprawdzie odniesiona do inżynierii powierzchni, ale w istocie dotycząca nie tylko tej dyscypliny. Na szczególne podkreślenie wartości monografii zasługują:
  • poprzez wprowadzenie autorskiej rozszerzonej definicji synergizmu (uwzględniający jednak definicje dotychczasowe), autorskiej definicji współczynnika oddziaływania (i wynikających stąd współczynników synergizmu, neutralizmu i anatagonizmu), autorskiej definicji areologii i systemu areologicznego - przedstawienie nowego spojrzenia na inżynierię powierzchni, spojrzenia z punktu widzenia synergizmu;
  • przez wprowadzenie współczynnika synergizmu i antagonizmu - stworzenie możliwości kwantyfikowania wpływu czynników układu areologicznego na określone właściwości układu;
  • przez przedstawienie podejścia systemowego i metodyki postępowania dla określania współczynników synergizmu określonych właściwości układu - stworzenie możliwości ich wykorzystania w innych dyscyplinach nauki.
Autorskie stwierdzenie, że synergizm - to filozofia rozwoju techniki, wydaje się być prawdziwa.
Monografia przeznaczona jest dla pracowników naukowych zajmujących się inżynierią powierzchni, ale również inżynierią materiałową, tribologią, wytrzymałością materiałów - ogólnie budową i eksploatacją maszyn i pojazdów. Mogą z niej również korzystać studenci kierunków mechanicznych wyższych uczelni technicznych oraz pracownicy przemysłu.

Prof. dr hab. inż. Jan SENATORSKI

2-2005 Tribologia

Praca zbiorowa pod redakcją George'a E. TOTTENA i Honga LIANGA: Mechanical Tribology. Materials, Characterization, and Applications. 496 s. Wydawnictwo Marcel Dekker, Inc. (USA), New York-Basel 2004

W pierwszej połowie 2004 roku ukazała się nakładem amerykańskiego wydawnictwa Marcel Dekker, Inc. książka pod ww. tytułem. Jest to praca zbiorowa pod redakcją naukową George'a E. Tottena oraz Honga Lianga. Praca napisana została w języku angielskim przez ponad 30 naukowców z różnych krajów, takich jak: Australia, Białoruś, Chiny, Holandia, Japonia, Niemcy, Polska, Singapur, Szwajcaria, USA. Autorami polskimi są profesorowie: Z. Rymuza, T. Burakowski, M. Szczerek oraz dr inż. W. Tuszyński. Praca dotyczy rozmaitych aspektów inżynierii powierzchni, tribologii oraz inżynierii materiałowej, zarówno zagadnień czysto naukowych, analitycznych, metodologicznych, jak i aplikacyjnych, opracowanych z mechanicznego punktu widzenia.

496-stronicowa praca składa się z dwóch części podzielonych na rozdziały, razem 14 rozdziałów. Poprzedzona jest słowem wstępnym, opracowanym przez redaktorów naukowych, oraz listą autorów z podaniem ich stopni naukowych i miejsca zatrudnienia. Zakończenie stanowi indeks haseł odsyłający Czytelnika na odpowiednie strony tekstu.
Część pierwsza - „Materiał and Tribological Characterization” - składa się z 8 rozdziałów. Rozdziały l i 2 dotyczą odpowiednio metod chemicznego i fizycznego charakteryzowania powierzchni w różnych skalach - od mikroskali do skali atomowej. Podano w nich krótką charakterystykę i przykładowe wyniki uzyskane za pomocą nowoczesnych technik analitycznych, takich jak np. AES, XPS, SIMS, LEED, RHEED, FTIR, XAS, PEEM, ISS, STM, AFM, SEM, TEM, XRD, XRF, VASE, EDS, NMR, RBS czy spektroskopia Ramana. Rozdział 3 to dogłębny opis właściwości powierzchni i tribologii tworzyw sztucznych. Kolejny, czwarty rozdział zawiera opis nowej, efektywnej metody charakteryzowania materiałów, szczególnie polimerów, a także cienkich powłok uzyskanych za pomocą polimeryzacji plazmowej. Nowa metoda polega na użyciu analizy mikrotermicznej wspomaganej mikroskopią sił atomowych (AFM). Sposoby charakteryzowania makro- i mikromechanicznych właściwości materiałów ceramicznych stanowią przedmiot rozdziału 5.
Kolejne trzy rozdziały części pierwszej dotyczą metodyki identyfikacji rozmaitych mechanizmów zużywania i smarowania. Rozdział 6, autorstwa Tadeusza Burakowskiego, Mariana Szczerka oraz Waldemara Tuszyńskiego, nosi tytuł: „Scuffing and Seizure - Characterization and Investigation”. Dotyczy zagadnień badania zacierania i zatarcia z uwzględnieniem zjawisk powierzchniowych w mikro- i nanoskali, hipotez zacierania, kryteriów zacierania i zatarcia, metodyki ich badań tribologicznych oraz sposobów zapobiegania zacieraniu i zatarciu na drodze technologicznej modyfikacji powierzchni lub właściwego doboru środka smarowego. W rozdziale tym scharakteryzowano stosowane obecnie techniki technologicznej modyfikacji powierzchni, np. poprzez nakładanie powłok, a także tribochemiczną modyfikację powierzchni, tj. spowodowaną oddziaływaniem środka smarowego w warunkach tarcia.
W rozdziale 7 opisano zastosowanie tzw. „map zużycia” dla przewidywania mechanizmów zużywania narzędzi skrawających przy różnych parametrach obróbki, zwłaszcza narzędzi pokrywanych cienkimi, twardymi powłokami. Ostatni, ósmy rozdział części pierwszej dotyczy metodyki badania tzw. „smarowania cienkim filmem”, stanowiącego obszar przejściowy pomiędzy smarowaniem EHD a smarowaniem granicznym.
Część druga - „Tribological Applications” - składa się z 6 kolejnych rozdziałów. Rozdział 9 wprowadza do tribologii procesów obróbki skrawaniem z uwzględnieniem narzędzi pokrywanych cienkimi, twardymi powłokami. Rozdział 10 dotyczy tribologii procesów obróbki plastycznej, metod laboratoryjnych badań zjawisk występujących w czasie tej obróbki oraz sposobów modyfikacji powierzchni narzędzi do obróbki plastycznej z użyciem twardych powłok, zarówno cienkich, jak i grubych. Rozdział 11 dotyczy rzadziej poruszanych zagadnień tribologii w przemyśle włókienniczym i przedstawia sposoby modyfikacji powierzchni rozmaitych włókien dla osiągnięcia ich optymalnych właściwości tribologicznych i elektrostatycznych. Rozdział 12 dotyczy tzw. „biotribologii”, a więc tribologii materiałów na zastosowania medyczne i kliniczne (są to tzw. „biomateriały”). Zawiera obszerny przegląd stosowanych biomateriałów, cieczy synowialnych, mechanizmów zużywania biomateriałów i sposobów ich tribologicznego testowania. Zagadnienia te kontynuowane są w rozdziale 13, gdzie opisane są wymagania co do właściwości biomateriałów (np. implantów) oraz czynniki, na które są one narażone w ludzkim organizmie. Przedstawiono także sposoby modyfikacji powierzchni biomateriałów dla zapewnienia ich tzw. „biokompatybilności” z organizmem człowieka. Ostatni, czternasty rozdział autorstwa Zygmunta Rymuzy, nosi tytuł „Epilamization/Barrier Films” i sygnalizuje rzadko poruszane zagadnienia tribologii mikrołożysk wystepujących np. w zegarkach. W szczególności dotyczy sposobów zapobiegania wyciekaniu oleju z takich łożysk poprzez stosowanie specjalnych filmów barierowych. Autor zestawia wymagane właściwości, głównie powierzchniowe, takich filmów i współczesne sposoby ich osadzania.
Wartość tej pracy przejawia się w przedstawieniu najnowocześniejszych metod analizy powierzchni w mikro- i nanoskali, aspektów mikro- i nanotribologii, biotribologii, technik osadzania mikro- i nanopowłok wraz z ich konkretnym zastosowaniem. Dodatkowo praca, charakteryzując najnowsze trendy rozwojowe w wymienionych obszarach, wpisuje się w nurt planowanego, 7 Programu Ramowego Unii Europejskiej (formuła „bio-nano-info”) i może stanowić cenną bazę wiedzy przy formułowaniu wniosków projektów finansowanych przez UE.
Praca przeznaczona jest dla pracowników naukowych zajmujących się inżynierią powierzchni, tribologią, biotribologią, inżynierią materiałową, obróbką skrawaniem, obróbką plastyczną, włókiennictwem, mechaniką precyzyjną i medycyną. Może być także przydatna dla studentów kierunków mechanicznych wyższych uczelni, związanych z budową i eksploatacją maszyn, w szczególności z tribologią, a także pracowników przemysłu.

Marian SZCZEREK
Waldemar TUSZYŃSKI

TRIBOLOGIA ROK XXXVI NR 3/2005 (201)
 
3-2005 Tribologia

Janina ADAMUS*, Piotr LACKI*
* Politechnika Częstochowska.
WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW UTWARDZONYCH NA STOPIE TYTANU WE WSPÓŁPRACY Z KOŚCIĄ

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF THE HARDENING LAYERS ON TITANIUM ALLOY DURING COLLABORATION WITH THE BONE
Słowa kluczowe
narzędzia medyczne, warstwy utwardzające, badania tribologiczne, para trąca: metal-kość
slowa-kluczowe
medical tools, hardening layers, tribological tests, frictional pair: metal-bone
Streszczenie
W pracy zwrócono uwagę na możliwości zwiększenia trwałości narzędzi medycznych wykonanych ze stopów tytanu poprzez obróbkę powierzchniową. Podano wyniki badań tarciowo-zużyciowych pary trącej typu: stop Ti6Al4V-kość. Próbki ze stopu tytanu poddano utlenianiu wysokotemperaturowemu i azotowaniu jarzeniowemu. Stwierdzono większą skuteczność azotowania jarzeniowego.
Summary
In the paper an attention was paid to the possibility of the increase in durability of the medical titanium tools by some surfacing methods. The results of the frictional and wear tests for the frictional pair: Ti6Al4V alloy-animal bone were given. Titanium samples have been subjected to the surfacing such as: high temperature oxidation and glow discharge nitriding. It was stated that glow discharge nitriding is more effective.

 

3-2005 Tribologia

Dymitry CAPANIDIS*, Wojciech WIELEBA*
* Politechnika Wrocławska.
BADANIA ODPORNOŚCI NA ŚCIERANIE WYBRANYCH GATUNKÓW STALI TRUDNOŚCIERALNYCH ORAZ WYSOKOWYTRZYMAŁYCH

ABRASION RESISTANCE TESTING OF SOME SELECTED HIGH ABRASION RESISTANCE AND HIGH STRENGTH STEELS
Słowa kluczowe
stal, ścieralność, blacha, stale narzędziowe, rozdrabnianie, opona
Key-words
steel, abrasion, sheet, tool steel, disintegration, tyre
Streszczenie
Przedstawiono wyniki badań ścieralności wybranych gatunków blach trudnościeralnych (występujących np. w postaci płaskownika o grubości od 10 do 12 mm) oraz stali wysokowytrzymałych (występujących w postaci płyt o grubości 50 mm). Badania te miały na celu wytypowanie gatunków stali najbardziej odpornych na ścieranie podczas mechanicznego rozdrabniania zużytych opon samochodowych. Odpowiednio do tych warunków procesu tarcia przyjęto metodę badań ścieralności wytypowanych stali, które przeprowadzono na stanowisku badawczym Tester T-07 produkcji Instytutu Technologii Eksploatacji w Radomiu.
Summary
The service life and reliability of machines depends significantly upon the proper selection of materials for tools. In machinery for a tyre disintegration line (disintegrators, granulators) these tools are subject to high abrasion from rubber and hard steel cord (tyre carcass). The tooling such as cutters, cutter holders, sieves, disintegration chambers shall be fabricated of high abrasion resistant steel and shall be sufficiently strong. Additionally, some of the materials involved (a sieve or a chamber casing) shall be fabricated by welding using steel sheets.
In the paper the results of abrasion resistance tests of some selected high abrasion resistance steel sheets (0 to 12 mm in thickness) were presented. These were: 18G2A, HTK 700 H, HTK 900 H, 23N (designation according to Hut-Trans Katowice), HTK 1000 H, S690QL, RAEX AR 400, FORA 400 and high strength cutter holder (available in sheets 50 mm in thickness) like Q45 (Q&T), 40H (normalised), NC10 (tool steel for cold operation), D2 (tool steel for cold operation), WCL (tool steel for hot operation), H13 (equivalent to A681 accord. to ASTM 1.23.43; tool steel for hot operation). As reference materials the currently used HARDOX 400 steel was used (for the sieve and for granulator cutters), 20HG (part of the case hardened holder), and 20 HG (from the holder core).
Based upon the measurement of the mass wear the abrasion resistance coefficient Kb (wear resistance index) for individual materials was found. The coefficient was defined as a ratio of the volume wear of a model specimen to the volume wear of the tested materials under the same testing conditions.

 

3-2005 Tribologia

Janusz DASIEWICZ*, Zbigniew PAWELEC*, Janusz JANECKI*
* Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom.
WPŁYW PARAMETRÓW PROCESU WYTWARZANIA NA WŁAŚCIWOŚCI TERMOUTWARDZALNYCH KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH

THE EFFECT OF MANUFACTURING PROCESS PARAMETERS ON PROPERTIES OF THERMOSETTING POLYMER COMPOSITES
Słowa kluczowe
kompozyt termoutwardzalny, wytwarzanie, współczynnik tarcia, zużycie
Key-words
thermosetting, polymer composit, manufacturing, friction coefficient, wear
Streszczenie
Przeprowadzono badania materiałów kompozytowych na osnowie termoutwardzalnych żywic fenolowo-formaldehydowych przeznaczonych na elementy łożysk ślizgowych. Zbadano wpływ parametrów procesu prasowania (czas, temperatura) na właściwości kompozytów. Spośród właściwości cieplnych mierzono temperaturę odkształcenia cieplnego i współczynnik liniowej rozszerzalności. Zbadano także ich podstawowe właściwości wytrzymałościowe (twardość, udarność i wytrzymałość na ściskanie). Wykorzystując mikroprocesorowy zestaw tribologiczny T-05 zmierzono wartość współczynnika tarcia i odporność na zużywanie skojarzenia kompozyt termoutwardzalny-stal. Testy tribologiczne prowadzono dla różnych parametrów procesu tarcia. Za pomocą mikroskopu oceniono stan powierzchni próbek kompozytowych po eksperymencie tribologicznym.
Summary
The paper presents the results of investigation of the thermosetting composites based on phenolic - formaldehyde resins, intended for sliding bearings parts. The effect of press moulding parameters (duration, temperature) on the composite properties were determined. Thermal parameters like temperature of thermal deformation, and coefficient of linear thermal expansion were also measured. Also mechanical properties were measured (hardness, impact strength, compressive strength). The friction coefficient and wear rate of steel-composite friction pair were measured using T-05 block-on-ring testing machine. The tribological tests were performed at different working conditions. The worn surfaces of the composite were observed using optical microscopy.

 

3-2005 Tribologia

Zbigniew FERENC*, Czesław KOZIARSKI**, Tomasz TRZASKACZ**
* Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Zakład UŚ.
** Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Zakład PKMiT Politechnika Wrocławska we Wrocławiu.
DODATKOWE NAPRĘŻENIA W POLU STYKU ELEMENTÓW TOCZNYCH

ADDITIONAL STRESSES IN THE CONTACT AREA OF ROLLING ELEMENTS
Słowa kluczowe
tarcie toczne, przyrost temperatury, stan naprężeń, termosprężystość, mikropoślizg
Key-words
rolling friction, increase of temperature, state of stress, thermo elasticity, micro-slip
Streszczenie
Na podstawie wyprowadzonych w [L. 1] zależności potrzebnych do obliczania przyrostu temperatur w polu styku liniowego elementów tocznych, wyznaczono w pracy pierwsze i drugie pochodne tego przyrostu. Wywoływany on jest zmianą sumy naprężeń głównych, histerezą odkształceniową oraz poślizgiem zewnętrznym. Otrzymane rezultaty wykazały, że najszybszy przyrost temperatury od wszystkich trzech czynników występuje na granicy obszaru tarcia rozwiniętego. Bardzo duża prędkość zmieniania się temperatury w obszarze zamkniętym, poprzez rozszerzalność cieplną, wywołuje dodatkowe naprężenia lub przemieszczenia. Duża zmienność prędkości przemieszczeń z kolei, poprzez siły masowe wywołuje też dodatkowe naprężenia w bieżni elementów tocznych. Obliczenia przeprowadzono dla jednostkowej siły obciążającej, a jego rezultaty przedstawiono na rysunkach.
Summary
Based upon formulas derived in [L. 1], which are necessary for the calculation of temperature increase in the area of linear contact pressure, the first and second derivatives of this increase were determined in this paper. This increase is generated by changes in the sum of principal stresses, deformation hysteresis and external slip. The results obtained showed that the most rapid increase of temperature as related to the three above mentioned factors were present at the boundary of the developed friction area. The extremely high-speed temperature variation in a closed area, due to heat expansion, causes additional stresses or deformations. On the other hand, the high fluctuation of the deformation speed, due to inertia forces, causes additional stresses in the races of the rolling elements. The calculations were carried out for a unit loading force and the results were shown in graphical plots.

 

3-2005 Tribologia

Józef GAWLIK*, L.A. LITVINOW*, Witold PIEKOSZEWSKI**O.A. ROZENBERG***, S. SOCHAN***, Marian SZCZEREK**V. VOZNYJ***
* Katedra Inżynierii Procesów Produkcyjnych Politechniki Krakowskiej.
** Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom.
*** Instytut Supertwardych Materiałów i. V.N. Bakula Ukraińskiej Akademii Nauk w Kijowie.
TRIBOLOGICZNE BADANIA MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH NA ENDOPROTEZY STAWU BIODROWEGO

TRIBOLOGICAL INVESTIGATION OF CERAMIC MATERIALS INTENDED FOR TOTAL HIP JOINT REPLACEMENT PROSTHESIS
Słowa kluczowe
tribologiczne badania, endoprotezy stawu biodrowego, cyrkon, szafir
Key-words
tribological investigation, hip joint prosthesis, zirconia, sapphire
Streszczenie
W artykule omówiono podstawy wytwarzania sztucznego szafiru oraz jego właściwości, obróbkę i przeprowadzone badania. Przedstawiono wyniki porównawczych badań tribologicznych skojarzeń materiałowych: chirulen-sztuczny szafir oraz chirulen-dwutlenek cyrkonu, które jest już stosowane w medycynie. Badania te wykazały porównywalne charakterystyki zużycia tych par trących, co pozwala na zastosowanie sztucznego szafiru na główki endoprotez stawu biodrowego. Określono wpływ obróbki powierzchni na jego właściwości tarciowe i zużyciowe.
Summary
In the paper the basics of artificial sapphire manufacturing methods and its properties as well as machining and testing methods were presented. The comparative tribological tests for chiluren-artificial sapphire and chiluren-zirconia (materials already used in medicine) were performed. For both tested friction joints similar friction and wear characteristics were obtained. Additionally the effect of surface machining on tribological characteristics were tested.

 

3-2005 Tribologia

Monika GIERZYŃSKA-DOLNA*,
Andrzej PLEWIŃSKI*,
Hanna WIŚNIEWSKA-WEINERT**
* Politechnika Częstochowska.
** INOP Poznań.
NOWE KIERUNKI ROZWOJU BIOMATERIAŁÓW

NEW TRENDS IN THE DEVELOPMENT OF BIOMATERIALS
Słowa kluczowe
biomateriały, implanty, procesy zużycia, stopy tytanu, obróbka powierzchniowa
Key-words
biomaterials, implants, wear process, titanium alloy, surface treatment
Streszczenie
W pracy omówiono rodzaje materiałów stosowanych na implanty. Podano typowe zastosowania biomateriałów w medycynie. Zwrócono uwagę na rolę obróbki powierzchniowej w kształtowaniu właściwości użytkowych implantów.
Summary
In the paper materials applied to implants were discussed. The standard applications of the biomaterials to medicine were presented. An attention was paid to a role of surface treatment in creation of the implants properties.

 

3-2005 Tribologia

Stanisław GUZOWSKI*
* Politechnika Krakowska, Instytut Pojazdów Szynowych.
ROLA CIAŁA TRZECIEGO W ZUŻYCIU FRETTINGOWYM

THE ROLE OF THE THIRD BODY IN FRETTING WEAR
Słowa kluczowe
połączenie wciskowe, fretting, ciało trzecie
Key-words
clamped joints, fretting, third body
Streszczenie
Jednym z efektów zużycia frettingowego w styku skoncentrowanym lub płaskim jest tworzenie się produktów zużycia, tzw. ciała trzeciego. Jego rola na dalszy rozwój zużycia jest różnie interpretowana. Bardziej złożony problem ma miejsce w przypadku połączeń wciskowych, szczególnie wykonywanych przez wtłaczanie. Produkty zużycia tworzą się już w trakcie montażu połączenia. W artykule na podstawie badań własnych omówiono mechanizm tworzenia się ciała trzeciego na styku połączonych elementów oraz wpływ chropowatości powierzchni i wartości wcisku na jego rozkład na długości połączenia. Omówiono wpływ utworzonego w trakcie wtłaczania ciała trzeciego na inicjację oraz intensywność rozwoju zużycia frettingowego.
Summary
The "third body" is one of the wear products formed as a fretting wear effect in a concentrated or flat contact. The contribution of the third body in further development of wear is interpreted in various ways. The problem is more complex in clamped joints, particularly in those made by forcing-in. The wear products are formed already during the joint assembly. In the article, on the basis of the author's experiments, the mechanism of the third body formation in the contact area between the joined elements has been presented together with the effect of both the surface roughness and clamp value on its distribution along the joint length. The influence of the third body formed during forcing-in on fretting wear initiation and intensity has been discussed.

 

3-2005 Tribologia

Jerzy JACHIMOWICZ*,**, Rafał KAJKA*,
Jerzy KANIOWSKI*, Włodzimierz KARLIŃSKI*
* Instytut Lotnictwa, Warszawa.
** Politechnika Warszawska, IPBM.
FRETTING W KONSTRUKCJACH LOTNICZYCH

FRETTING IN AIRCRAFT STRUCTURES
Słowa kluczowe
konstrukcje lotnicze, fretting, zmęczenie, zużycie cierne, korozja cierna
Key-words
aircraft structure, fretting, fatigue, abrasive wear, corrosion
Streszczenie
Zmęczenie cierne często jest przyczyną przedwczesnego zniszczenia zmęczeniowego konstrukcji. W artykule omówiono typowe rozwiązania konstrukcyjne, w których może wystąpić fretting. Dla ilustracji tego zjawiska wybrano przykłady obiektów lotniczych, których trwałość została istotnie zmniejszona z powodu wystąpienia efektu frettingu: skrzydło samolotu i wirnik silnika lotniczego.
Summary
Fretting fatigue proceeds when a pair of structural elements are in contact and cyclic stress and relative displacement occur along their contact surfaces. These fretting conditions are observed in bolted and riveted joints, in shrink-fitted shaft couplings, in the blade-dovetail regions of turbomachinery and in the coil wedges of turbine generator rotors as shown in Tab. 1. Under these fretting conditions the fatigue strength decreases less than one-third of that under non fretting conditions. The strength is reduced because of the concentration of contact stresses such as contact pressure and tangential stress at the contact edge, where the fretting fatigue crack forms and propagates.

 

3-2005 Tribologia

Janusz JANECKI*, Janusz DASIEWICZ*Zbigniew PAWELEC*
* Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom.
PODWYŻSZENIE EKSPLOATACYJNYCH WŁAŚCIWOŚCI PARY HAMULCOWEJ DROGĄ PRZEKSZTAŁCENIA WARSTWY WIERZCHNIEJ PARTNERA METALOWEGO

THE IMPROVEMENT OF BRAKE PARTS CHARACTERISTICS BY THE MODIFICATION OF SURFACE LAYER OF METAL MATING ELEMENT
Słowa kluczowe
hamulec, warstwa wierzchnia, modyfikacja, azotowanie, powłoka PVD, azotek tytanu
Key-words
brake, surface layer, modification, nitriding, PVD coating
Streszczenie
W artykule zaprezentowano wyniki badań tarciowo-zużyciowych par ciernych. Badania tribologiczne prowadzono na testerze T-05 typu rolka--klocek. Parę tribologiczną stanowiła rolka wykonana z żeliwa ZL 50 a przeciwpróbką był klocek wykonany za pomocą obróbki skrawaniem z klasycznego klocka hamulcowego z kompozytu ciernego. Skojarzenie to w pewnym stopniu imituje węzeł cierny samochodu bęben hamulcowy-okładzina hamulca. Celem badań było określenie wpływu obróbki cieplno-chemicznej żeliwa na zużycie i współczynnik tarcia skojarzenia kompozyt cierny-żeliwo azotowane. Przedmiotem badań była również ocena wpływu powłok przeciwzużyciowych z azotku tytanu (TiN) nakładanych plazmowo na próbkę z żeliwa na charakterystyki tribologiczne pary ciernej. Na postawie otrzymanych wyników badań wykazano brak celowości stosowania modyfikacji warstwy wierzchniej metalowego elementu pary ciernej na drodze obróbki cieplno-chemicznej i pokrywania plazmowego.
Summary
The paper presents results of tribological investigation of friction pairs. The tests were performed using T-05 block-on-ring testing machine. The friction pair consisted of ZL-50 iron ring and a block made of a typical friction composite. This tribosystem imitates the working conditions of a car brake drum and friction lining. The aim of the research was to determine the effect of the iron thermochemical treatment on friction and wear characteristics of friction pair. The research also aimed at determination of effect of antiwear coatings (TiN) deposited on the iron ring on tribological characteristics of friction joints.
The test results indicate that thermochemical treatment as well as antiwear coatings do not improve the tribological performance of brake parts.
Badania wykonano w ramach pracy statutowej WITPiS finansowanej przez KBN

 

3-2005 Tribologia

Janusz JANECKI*, Witold PIEKOSZEWSKI**,Andrzej WOJTAS***
* Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej.
** Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom.
*** Stresstech, OYE, Holandia.
SPOSÓB WYKRYCIA PRZEDAWARYJNEGO WYTĘŻENIA WARSTWY WIERZCHNIEJ ELEMENTÓW TOCZNYCH METODĄ BARKHAUSENA

THE INFLUENCE OF THE SOOT FULLERENNE ON OXIDATION RESISTANCE OF VEGETABLE OIL - COMPOSITION
Słowa kluczowe
styk skoncentrowany, mikropęknięcia, warstwa wierzchnia, szumy Barkhausena
Key-words
concentrated contact, cicrocracking, surface layer, Barkhausen noises
Streszczenie
W artykule opisano jedną z metod diagnostycznych oceny trwałości tocznych węzłów tarcia. Omówiono możliwość wykorzystania do tego celu metody szumów Barkhausena (Barkhausen Noise) oraz jej sens fizyczny i obiektywnie istniejącą możliwość wyznaczenia powiązań między wartością i przebiegiem parametru magnetosprężystego (MP) a intensywnością procesu zmęczenia warstwy wierzchniej. Wykonano eksperyment laboratoryjny, poddając badaniu zmęczeniowemu warstwę wierzchnią kulek łożyska tocznego, współpracujących z bieżnią, mierząc wartość parametru magnetosprężystego i jego zmiany w czasie aż do chwili pojawienia się zużycia zmęczeniowego (pittingu). Stwierdzono w badaniach, że po wzroście MP w funkcji czasu dochodzi do wyraźnego spadku jego wartości, a następnie ponownego wzrostu; w tym okresie występują początki wydostawania się mikropęknięć zmęczeniowych na powierzchnię tarcia i pojawia zużycie pittingowe. Wskazano na realną możliwość określenia okresu przedawaryjnego, co pozwoli uprzedzić awarię i wskaże na konieczność wymiany tocznego węzła tarcia.
Summary
The fullerene soot containing different concentrations of C60 has been tested as an active additive influencing the lubricating properties of a vegetable oil used as a reference lubricant. The quality assessment of the vegetable oil - compositions has been made using DSC (Differential Scanning Calorimetry).
The thermal oxidation stability of both vegetable oils containing the fullerene soot will be assessed, focusing on efficiency of the action of fullerenes.

 

3-2005 Tribologia

Adam KLESZCZYŃSKI*
* Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej.

WPŁYW OBCIĄŻENIA NA TARCIE KOMPOZYTU POLIAMIDOWO-STALOWEGO PO STALI

THE INFLUENCE OF LOADING ON FRICTION IN POLYAMIDE/STEEL COMPOSITES BEARING AGAINST STEEL
slowa-kluczowe
kompozyt poliamidowo-stalowy, tarcie, zużycie, krystaliczność
Key-words
polyamide-steel composites, friction, wear, crystallinity
Streszczenie
Wytworzono warstwowy kompozyt poliamidowo-stalowy w normalnych warunkach otoczenia w postaci wycinków pierścieni. Określono stopień krystaliczności warstwy poliamidowej kompozytu. Przeprowadzono badania tribologiczne tego materiału i stali w warunkach tarcia suchego ślizgowego przy różnych (wysokich) obciążeniach i stałej (małej) prędkości poślizgu. Badania przeprowadzono na tribometrze Amslera. Określono stopień krystaliczności poliamidu po tarciu. Wyniki badań wykazały wpływ warunków tarcia na krystaliczność poliamidu i związane z tym efekty tribologiczne.
Summary
Tribological investigations of layered polyamide/steel composites bearing against steel were carried out. The composites were manufactured under normal ambient conditions in terms of pressure and temperature. The friction pairs were tested under dry sliding friction condition. The specimens were made of the composite material, and the counter specimens were made of steel. Different loading and a constant sliding speed were taken for experimentation. The loading was high, and the speed was low. The testing was carried out using the Amsler testing machine. The crystallity degree of the polyamide layers was controlled by X-ray screening before and after testing.
The graphs included in the paper present changes in the value of the coefficient of friction as a function of the friction distance, the mean temperature and composite wear. The results of the experimental research work done proved the influence of the friction conditions on the cristallity of the polyamide and the associated tribological phenomena. Under some conditions the crystallity of the polyamide increased, whereas in other conditions, the crystallity decreased (when compared to the initial stage).

 

3-2005 Tribologia

Czesław KUSIAK*
* Politechnika Wrocławska,
Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn,
Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn i Tribologii,
Wrocław.

POMIAR SKŁADOWEJ STYCZNEJ I NORMALNEJ SIŁY ODDZIAŁYWANIA MIĘDZY POWIERZCHNIAMI W PROCESIE TARCIA Z UWZGLĘDNIENIEM ADHEZJI

MEASUREMENT OF THE TANGENT AND NORMAL COMPONENTS OF THE FORCE OF INTERACTION BETWEEN TWO SURFACES IN THE PROCESS OF FRICTION WITH ADHESION TAKEN INTO ACCOUNT
slowa-kluczowe
tarcie ślizgowe, adhezja, siła normalna, siła styczna
Key-words
sliding friction, adhesion, tangential force, normal force
Streszczenie
Tematem referatu jest zależność między adhezją a tarciem ślizgowym ciał metalicznych. Adhezję powodują siły oddziaływania między powierzchniami, zagadnienie tych sił było analizowane we wcześniejszych publikacjach autora. Dla weryfikacji uzyskanych wówczas wyników zaplanowano eksperyment, polegający na zmierzeniu sił, działających między czołowymi powierzchniami próbek cylindrycznych, wykonanych ze stali, polerowanych dla uzyskania adhezji. W tym celu zaprojektowano i wykonano stanowisko badawcze omówione w referacie.
Badając zależność między tarciem a adhezją wykonano pomiary momentu skręcającego, powodującego zerwanie połączenia adhezyjnego, oraz pomiary siły oderwania próbek. Na podstawie uzyskanych danych wyliczono, stosując odpowiednie procedury, umowną wartość siły oraz współczynnika tarcia.
Rejestrowane podczas eksperymentu wykresy momentu skręcającego oraz siły adhezji dostarczają informacji o zmianie tych parametrów w funkcji czasu.
Uzyskane wyniki potwierdziły, zdaniem autora, przydatność urządzenia i zastosowanej metody pomiaru oraz rejestracji wyników do badań związków między tarciem a adhezją.
Summary
In the paper the role of adhesion in the process of friction has been discussed. It was noted that adhesion may constitute an important source of the resistance to motion, especially under dry friction condition. It was confirmed that for the benefit of the process uniformity it would be good to control friction and adhesion forces using the same friction pair. The layout of a test stand for a simultaneous measurement of these two values together with some preliminary results was presented.

 

3-2005 Tribologia

Karol KRZEMIŃSKI*
* Politechnika Warszawska.

ZJAWISKA CIEPLNE W ŁOŻYSKACH POROWATYCH

THE HEAT PHENOMENA IN POROUS BEARINGS
slowa-kluczowe
łożysko porowate, wymiana ciepła, rozkład temperatury i ciśnienia
Key-words
porous bearing, heat transfer, tempherature and pressure distribution
Streszczenie
W pracy opisano modele matematyczne, które mogą być stosowane w analizie teoretycznej parametrów pracy łożysk porowatych. Te modele to: model izotermiczny, pseudoadiabatyczny i diatermiczny. Podane zostały równania ruchu i energii dla szczeliny smarnej i tulei porowatej oraz założenia i warunki brzegowe. Wskazano na różnice w opisie zjawisk cieplnych w łożyskach porowatych i konwencjonalnych.
Summary
The mathematical models which have been employed in theoretical analysis of the operation of porous bearings are describad in the paper. These are: isothermal, pseudoadiabatic and diathermal models. The equations of flow motion and energy in the oil gap and in porous sleeve as well assumptions and boundary conditions were given. The difference of descriptions of the heat phenomena between porous and convencional bearings has been indicated.

 

3-2005 Tribologia

Alicja LABER*, Stanisław LABER*, Krzysztof ADAMCZUK*
* Uniwersytet Zielonogórski.

WPŁYW ZGNIOTU NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPU ALUMINIUM FORTAL 2024

THE INFLUENCE OF VOLUME DEFORMATION ON TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF THE ALUMINIUM ALLOY FORTAL 2024
slowa-kluczowe
zgniot, właściwości tribologiczne, stop aluminium FORTAL 2024
Key-words
volume deformation, tribological properties, aluminium alloy FORTAL 2024
Streszczenie
Stop aluminium FORTAL 2024 stosowany na narzędzia - formy rozdmuchowe do tworzyw sztucznych - poddano zgniotowi 5, 10, 15 i 20% oraz przebadano właściwości tribologiczne (opory ruchu, zużycie, temperaturę środka smarnego oleju bazowego SN150) próbki skojarzenia trącego badany stop/stal NC10 o twardości 60 HRC. Wykazano, że zgniot bardo istotnie wpływa na właściwości tribologiczne stopu aluminium FORTAL 2024.
Summary
The aluminium alloy FORTAL 2024 used for blowing forms for the plastic materials was crushed from 5 to 20% and tribological properties (motion resistance, wear, temperature of base oil SN150 lubricating medium), of the friction association sample FORTAL 2024/ steel NC10 with hardness 60HRC was researched. Essential influence of volume deformation onto tribological properties of aluminium alloy FORTAL 2024 was ascertained.

 

3-2005 Tribologia

Alicja LABER*, Stanisław LABER*, Radosław TKACZYK*
* Uniwersytet Zielonogórski.

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK NATRYSKIWANYCH

RESEARCH TRIBOLOGICAL PROPERTY OF THERMAL SPRAYING COATINGS
slowa-kluczowe
powłoki metalowe, współczynnik tarcia, zużycie
Key-words
metallic coatings, friction faktor, wear
Streszczenie
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych, tj. zużycia, współczynnika i siły tarcia powłok uzyskanych na drodze metalizacji natryskowej. Badaniom poddano powłoki na bazie niklu, chromu, chromo-niklu, węglików spiekanych oraz kompozytu ceramicznego. Badania przeprowadzono w funkcji zmienności parametrów P, v, T, jak również dla stałej prędkości i obciążenia. Wykazano, że najkorzystniejszymi właściwościami tribologicznymi spośród badanych powłok charakteryzuje się powłoka na bazie węglików spiekanych, a najgorszymi powłoka ceramiczna.
Summary
This paper presents some research results about tribological property: wear, factor and force friction of layer, that was made.
Research was made on nickel-, chrome-, chrome-nickel-, carbide-, ceramics - layers. Research was made in function of inconstancy P, v, T and constant speed and load. Best results has carbide-layer and worst ceramics layer.

 

3-2005 Tribologia

Piotr LACKI*, Janina ADAMUS*, Marek JAŁBRZYKOWSKI**
* Politechnika Częstochowska.
** Politechnika Białostocka.

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE PAR KINEMATYCZNYCH STOSOWANYCH W ENDOPROTEZACH STAWU BIODROWEGO

TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE KINEMATIC PAIRS APPLIED IN THE HIP ENDOPROSTHESES
slowa-kluczowe
charakterystyki tribologiczne, pary kinematyczne, endoproteza
Key-words
tribological characteristics, kinematic pairs, endoprosthese
Streszczenie
W pracy omówiono nowe rozwiązania układu głowa-panewka. Podano wyniki badań własnych, dotyczących różnych materiałów stosowanych na pary trące. Najlepsze wyniki uzyskano dla pary trącej ceramika-ceramika.
Summary
In the paper new solutions of the "head - acetabular cup" system have been discussed. Moreover, the test results of the different materials used for frictional pairs have been given. The best results have been obtained for the "ceramics-ceramics" frictional pair.

 

3-2005 Tribologia