STATYCZNO-KINETYCZNE CHARAKTERYSTYKI TARCIA KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH PRZEZNACZONYCH DO REGENERACJI PROWADNIC OBRABIAREK

Podobne dokumenty
STATYCZNO-KINETYCZNE CHARAKTERYSTYKI TARCIOWE KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH ZAWIERAJĄCYCH ZDYSPERGOWANY POLITETRAFLUOROETYLEN

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH W RUCHU POSUWISTO-ZWROTNYM

Zbigniew PAWELEC *, Piotr KOWALEWSKI **

WPŁYW NAPEŁNIACZA METALICZNEGO NA PROCES SIECIOWANIA KOMPOZYTÓW EPOKSYDOWYCH ORAZ KSZTAŁTOWANIE ICH WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

WPŁYW WYBRANYCH SMAROWYCH PREPARATÓW EKSPLOATACYJNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH PODCZAS TARCIA ZE STALĄ

KORELACJA WYNIKÓW UZYSKANYCH Z APARATÓW: AMSLERA I TESTERA T-05

Politechnika Poznańska Wydział Inżynierii Zarządzania. Wprowadzenie do techniki tarcie ćwiczenia

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STALI NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WSPÓŁPRACUJĄCYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

KOMPOZYTY WIELKOCZĄSTECZKOWE W WĘZŁACH TARCIA MASZYN

WPŁYW WYBRANYCH NAPEŁNIACZY STOSOWANYCH W KOMPOZYTACH PTFE NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO PO STALI

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

OLIGOMERY POLIURETANOWE JAKO MODYFIKATORY WŁAŚCIWOŚCI ŚLIZGOWYCH KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH

WPŁYW WODY NA WŁAŚCIWOŚCI TARCIOWE POWŁOK DO REGENERACJI PODESZEW

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

WPŁYW PARAMETRÓW GEOMETRYCZNYCH NAPEŁNIACZY METALICZNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI WYTRZYMAŁOŚCIOWE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE ŻYWICY CHEMOUTWARDZALNEJ

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

MASZYNA MT-1 DO BADANIA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH ZE ZMIANĄ NACISKU JEDNOSTKOWEGO

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

WPŁYW NACISKU JEDNOSTKOWEGO NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WYBRANYCH PAR ŚLIZGOWYCH METAL POLIMER

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE REGENERACYJNYCH KOMPOZYTÓW METALOPOLIMEROWYCH NA OSNOWIE ZMODYFIKOWANYCH ŻYWIC EPOKSYDOWYCH

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

WPŁYW WILGOTNOŚCI I TEMPERATURY POWIETRZA NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WYBRANYCH PAR ŚLIZGOWYCH METAL POLIMER

Zastosowanie MES do wyjaśnienia mechanizmu zużywania w węzłach tarcia

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

WPŁYW PALIWA RME W OLEJU NAPĘDOWYM NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNE W SKOJARZENIU STAL ALUMINIUM

POPRAWA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH POLIMEROWO- -METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA Z WYKORZYSTANIEM MODYFIKOWANYCH POROMERYCZNYCH POWŁOK POLIMEROWYCH

KOMPOZYTY NA BAZIE ŻYWICY FENOLOWO- FORMALDEHYDOWEJ O ZADANYCH WŁAŚCIWOŚCIACH TRIBOELEKTRYCZNYCH

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA PARY KINEMATYCZNEJ BRĄZ ŻELIWO STOPOWE PRZY TARCIU MIESZANYM

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

ANALIZA ROZKŁADU NAPRĘŻEŃ/ODKSZTAŁCEŃ ZA POMOCĄ MES W SKOJARZENIU ŻELIWO KOMPOZYT W WARUNKACH SMAROWANIA OLEJEM

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI CIERNYCH WYBRANYCH TWORZYW POLIURETANOWYCH STOSOWANYCH W NAPĘDACH KOLEJEK SZYNOWYCH

WPYW STANU WARSTWY WIERZCHNIEJ NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ŻELIWA SFEROIDALNEGO FERRYTYCZNEGO PO NAGNIATANIU

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

WPŁYW OBRÓBKI WYKAŃCZAJĄCEJ NA ZUŻYCIE ŻELIW- NYCH ELEMENTÓW ŚLIZGOWYCH J. JAWORSKI 1

PL B1. Oprzyrządowanie optimetru do pomiaru ściernego zużycia liniowego materiału konstrukcyjnego

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK CERAMICZNYCH AL 2 O 3 NATRYSKIWANYCH PLAZMOWO

Poliamid (Ertalon, Tarnamid)

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE PROWADNICE I POŁĄCZENIA PROWADNICOWE

WPŁYW WĘGLA SZKLISTEGO NA WŁAŚCIWOŚCI CIEPLNE I MECHANICZNE EPOKSYDOWYCH KOMPOZYTÓW REGENERACYJNYCH

O SPECYFICE ZUŻYWANIA METALOPOLIMEROWEGO KOMPOZYTU TERMOUTWARDZALNEGO

BADANIA TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW POM Z WŁÓKNEM ARAMIDOWYM I Z PROSZKIEM PTFE WSPÓŁPRACUJĄCYCH ZE STALĄ

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE SKOJARZEŃ KOMPOZYT METALOPOLIMEROWY KOMPOZYT

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

12/ Eksploatacja

OPORY TARCIA W RUCHU TOCZNO- -ŚLIZGOWYM WYBRANYCH POLIMERÓW W KONTAKCIE ZE STALĄ

WPŁYW CHROMU, MOLIBDENU I WANADU NA STRUKTURĘ I WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE STALIWA DO PRACY NA GORĄCO

NUMERYCZNA ANALIZA ROZKŁADÓW NACISKU WYSTĘPUJĄCYCH W STANDARDOWYCH WĘZŁACH TRIBOLOGICZNYCH

PL B1. Sposób montażu układu prowadnicowego urządzeń technicznych i układ prowadnicowy urządzeń technicznych

WPŁYW WODY NA WŁAŚCIWOŚCI TARCIOWE PODESZEW OBUWIA

1. Obliczenia wytrzymałościowe elementów maszyn przy obciążeniu zmiennym PRZEDMOWA 11

CZAS WYKONANIA BUDOWLANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCJI STALOWYCH OBRABIANYCH METODĄ SKRAWANIA A PARAMETRY SKRAWANIA

Łożyska ślizgowe - podstawowe rodzaje

STANOWISKO BADAWCZE DO SZLIFOWANIA POWIERZCHNI WALCOWYCH ZEWNĘTRZNYCH, KONWENCJONALNIE I INNOWACYJNIE

Badania tribologiczne powłok CrN i TiN modyfikujących warstwę wierzchnią czopa w aspekcie zastosowania w łożyskach ślizgowych

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Węglikowe pilniki obrotowe. Asortyment rozszerzony 2016

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

Łódź, maja 1997 r. WPŁYW RODZAJU DODATKU USZLACHETNIAJĄCEGO OLEJ NA PRZEBIEG PROCESU SAMOSMAROWANIA ŁOŻYSKA POROWATEGO

BADANIA WPŁYWU ZASTOSOWANIA MINIMALNEGO SMAROWANIA MQL NA SIŁY SKRAWANIA I POSTAĆ WIÓRA W OBRÓBCE KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH NARZĘDZIAMI POWLEKANYMI

STANOWISKO DO BADAŃ TRIBOLOGICZNYCH W WYSOKICH TEMPERATURACH ELEMENTÓW ŁOŻYSK Z PROSZKÓW SPIEKANYCH ZE ZMODYFIKOWANĄ WARSTWĄ WIERZCHNIĄ

WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE POLIAMIDU MODYFIKOWANEGO NAPEŁNIACZEM METALICZNYM I GRAFITEM

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RBM KW-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

WPŁYW POSTACI MIEDZI W MATERIALE CIERNYM HAMULCÓW TARCZOWYCH NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA I ZUŻYCIE W BADANIACH STANOWISKOWYCH

PARAMETRY SZTYWNOŚCIOWE I DYSSYPACYJNE POSADOWIENIA TOCZNEJ SZYNY PROWADNICOWEJ NA WARSTWIE TWORZYWA EPY

WPŁYW RODZAJU OSNOWY I GRAFITU NA WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE ŻELIWA SZAREGO

POLIMEROWE MATERIAŁY ŚLIZGOWE DO PRACY W PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE

LABORATORYJNA IDENTYFIKACJA PROCESU TARCIA W SKOJARZENIU CIERNYM ŻELIWO ŻELIWO

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW Z OSNOWĄ POLIMEROWĄ, ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

BIOTRIBOLOGIA WYKŁAD 2

STRUKTURA ŻELIWA EN-GJS W ZALEŻNOŚCI OD MATERIAŁÓW WSADOWYCH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW PRZEZNACZONYCH NA ELEMENTY ŁOŻYSK FOLIOWYCH

WPŁYW TEMPERATURY NA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA SAMOCHODOWYCH HAMULCÓW CIERNYCH

PL B1. Politechnika Białostocka,Białystok,PL BUP 16/02. Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

iglidur J Na najwyższych i na najniższych obrotach

iglidur G Ekonomiczny i wszechstronny

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RBM ET-n Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

NISKOTEMPERATUROWE CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE STALOWYCH SKOJARZEŃ CIERNYCH

BADANIA WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA STATYCZNEGO POLIETYLENU PE-UHMW PODDANEGO PROMIENIOWANIU JONIZUJĄCEMU

ODPORNOŚĆ NA ZUśYCIE ŚCIERNE KOMPOZYTÓW METALOPOLIMEROWYCH

WPŁYW RODZAJU CIECZY BAZOWEJ SMARÓW PLASTYCZNYCH NA ZUŻYCIE ZMĘCZENIOWE MODELOWEGO WĘZŁA TARCIA

2.1.M.07: Wpływ warunków zużycia na własności powierzchni materiałów inżynierskich

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

DOŚWIADCZALNE I SYMULACYJNE ANALIZY WPŁYWU DRGAŃ STYCZNYCH POPRZECZNYCH NA SIŁĘ TARCIA W RUCHU ŚLIZGOWYM

Transkrypt:

1-2014 T R I B O L O G I A 85 Zbigniew PAWELEC *, Piotr KOWALEWSKI ** STATYCZNO-KINETYCZNE CHARAKTERYSTYKI TARCIA KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH PRZEZNACZONYCH DO REGENERACJI PROWADNIC OBRABIAREK STATIC AND DYNAMIC FRICTION CHARACTERISTICS OF POLYMER COMPOSITES INTENDED FOR REGENERATION OF TOOL GUIDES Słowa kluczowe: Efekt stick-slip, kompozyt metalopolimerowy, obrabiarki, układy prowadnicowe Key words: Stick-slip phenomena, metal-polymer composite, machine tools, guiding systems Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych na osnowie żywicy epoksydowej, przeznaczonych do regeneracji układów * ** Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy 26-600 Radom ul. Pułaskiego 6/10. Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn 50-371 Wrocław ul. Łukasiewicza 7/9

86 T R I B O L O G I A 1-2014 prowadnicowych obrabiarek skrawających. Badaniom poddano serię kompozytów o różnych składach jakościowych i ilościowych. Podstawowym napełniaczem proszkowym kompozytów był proszek żelaza otrzymywany metodą redukcji o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym. Jako modyfikatory tarcia zastosowano smary stałe o spójności anizotropowej (grafit i dwusiarczek molibdenu) w układzie pojedynczym i binarnym. Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę). Współczynnik tarcia spoczynkowego i ruchowego wyznaczono na specjalistycznym stanowisku z układem przystosowanym do badania tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym, typowym dla układów prowadnicowych. Pomiary wykonano przy różnych naciskach jednostkowych (0,5; 1,0; 1,5 i 2,0 MPa), przy smarowaniu olejem maszynowym. Zbadano wpływ rodzaju dodatków niskotarciowych oraz obciążenia modelowego węzła tarcia na zmiany współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego kompozytów metalopolimerowych w skojarzeniu ze stalą. Wyznaczono również statyczno-dynamiczne charakterystyki tarcia skojarzenia: stal stal. Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań stwierdzono, że różnica w wielkości współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego zależy istotnie od składu kompozytu polimerowego. Najmniejsza podatność na występowanie efektu stick-slip wykazuje kompozyt zawierający binarny zestaw wewnętrznych smarów stałych o spójności anizotropowej. WPROWADZENIE Połączenia prowadnicowe są to części maszyn umożliwiające wzajemny ruch w określonym kierunku zespołów lub elementów maszyn. Wśród połączeń prowadnicowych liniowych, w których prowadnik porusza się podczas pracy maszyny, wyróżnia się połączenia: ślizgowe (prowadnice ślizgowe) i toczne, w których prowadnik przemieszcza się względem prowadnicy po elementach tocznych [L. 1, 2]. Połączenia prowadnicowe prostoliniowe ślizgowe o styku bezpośrednim mają zróżnicowane kształty, a wybór odpowiedniego dla danej obrabiarki kształtu zależy od wielu czynników, spośród których najważniejszymi są: układ sił obciążających, prędkości ruchu względnego współpracujących elementów, wymagana dokładność obrabiarki oraz warunki pracy (ilość i rodzaj wiórów, smarowanie, stopień zanieczyszczenia pomieszczenia itp.). W celu zmniejszenia oporów tarcia, poprawy równomierności ruchu (zapobieżeniu drganiom ciernym) i zmniejszeniu zużywania powierzchni ślizgowych stosuje się różne rodzaje smarowania. Przy małych prędkościach ślizgania i niezbyt obfitym smarowaniu (np. kapilarnym) w połączeniach prowadnicowych występuje przeważnie tarcie mieszane (prowadnice ruchów posuwowych). Tarcie płynne można uzyskać tylko przy większych prędkościach ślizgania (np. w prowadnicach sto-

1-2014 T R I B O L O G I A 87 łów strugarek wzdłużnych) pod warunkiem prawidłowego ukształtowania rowków smarowych. Specyficzne warunki procesu tarcia w układach prowadnicowych obrabiarek są przyczyną powstawania szkodliwych w obróbce skrawaniem drgań ciernych samowzbudnych, zwanych zjawiskiem stick-slip. Zapewnienie odpowiedniego smarowania nie zabezpiecza jeszcze elementów pary prowadnicowej przed występowaniem drgań samowzbudnych i nadmiernym zużywaniem się. Inną przyczyną zużywania współpracujących elementów jest przedostawanie się między powierzchnie trące drobnych wiórów, pyłu szlifierskiego i innych zanieczyszczeń [L. 3 6]. Materiałem najczęściej stosowanym na prowadnice wykonane razem z korpusem jest żeliwo szare. Prowadnice żeliwne niehartowne powinny mieć twardość 210 240 HB. W celu zwiększenia odporności na zużycie prowadnice żeliwne utwardza się przez hartowanie powierzchniowe do twardości nie mniejszej od 40 HRC, a następnie szlifuje. W konstrukcji obrabiarek wykorzystuje się też prowadnice nakładane z listew stalowych przyspawanych lub przykręcanych do korpusu żeliwnego. Prowadnice nakładane ze stali 15H lub 20H po nawęgleniu i zahartowaniu osiągają twardość powierzchni 56 62 HRC. Spośród innych materiałów stosowanych na elementy prowadnicowe podczas remontów obrabiarek należy wymienić tworzywa sztuczne (teflonowe) w postaci listew przykręcanych do elementu przesuwanego, współpracujących z prowadnicami żeliwnymi, lub chemoutwardzalne kompozyty polimerowe na osnowie żywic epoksydowych z proszkowymi napełniaczami metalicznymi i dodatkami funkcyjnymi zmniejszającymi opory ruchu [L. 7 10]. Celem pracy było zbadanie wpływu smarów stałych, o spójności anizotropowej, grafitu i dwusiarczku molibdenu na różnicę między współczynnikami tarcia statycznego i kinetycznego, będącą jedną z przyczyn efektu stick-slip powodującego drgania i niestabilność ruchów posuwowych. PRZEDMIOT I METODY BADAŃ Przedmiotem badań były kompozyty metalopolimerowe na osnowie żywicy epoksydowej Epidian-5, napełnionej proszkiem żelaza Fe o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym. Do kompozycji tej wprowadzano dodatki ślizgowe: grafit i dwusiarczek molibdenu w układzie pojedynczym i łączonym w ilości od 10 do 30 cz. wag. Średni rozmiar ziarna użytego grafitu wynosi 10 µm, natomiast średni rozmiar ziarna dwusiarczku molibdenu wynosi ok. 3 4 µm, maksymalny ok. 15 µm. Podstawowym napełniaczem włóknistym nadającym kompozytom pożądaną tiksotropię i poprawiającym ich właściwości mechaniczne oraz tarciowo-zużyciowe są organiczne włókna poliaramidowe o długości około 2 mm w postaci pulpy. W Tabeli 1 przedstawiono składy jakościowe i ilościowe badanych materiałów kompozytowych.

TRIBOLOGIA 88 1-2014 Tabela 1. Udział wagowy dodatków niskotarciowych w podstawowym składzie kompozytów Table 1. The mass share of low-friction additives in the composites Rodzaj dodatku niskotarciowego Grafit Dwusiarczek molibdenu Dodatki łączone grafit + dwusiarczek molibdenu w proporcji 1:1 Udział wagowy dodatków na 100 cz. wag. osnowy epoksydowej 10 20 30 10 20 30 10 20 30 M-30 GM-10 GM-20 GM-30 Symbol próbki G-10 G-20 G-30 M-10 M-20 Sposób wytwarzania kompozytów polegał na dokładnej homogenizacji sproszkowanych napełniaczy metalicznych oraz dodatków smarnych i włókien aramidowych z ciekłą osnową polimerową w niskoobrotowym laboratoryjnym mieszalniku zetowym. Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę) w ilości stechiometrycznej w stosunku do osnowy epoksydowej kompozytu. Utwardzanie prowadzono w temperaturze pokojowej. METODY BADAŃ Pomiary współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego chemoutwardzalnych kompozytów polimerowych przeznaczonych na regeneracyjne warstwy wierzchnie prowadnic płaskich obrabiarek skrawających wykonano na specjalistycznym stanowisku do badania tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym. Schemat kinetyczny i widok stanowiska przedstawiono na Rys. 1. Rys. 1. Schemat kinetyczny i widok stanowiska badawczego Fig. 1. The scheme and the view of the testing rig

1-2014 T R I B O L O G I A 89 W przedstawionym urządzeniu badawczym próbka mocowana jest w nieruchomym uchwycie przez ramię obciążające. Ruch trący wykonuje natomiast przeciwpróbka w kształcie płytki wykonanej z materiału kompozytowego. Siła tarcia Ft jest mierzona za pomocą tensometrycznego lub światłowodowego czujnika siły. Wózek z przeciwpróbką wykonuje przesunięcie poprzez czujnik za pomocą śruby mikrometrycznej. Badania przeprowadzone zostały przy bardzo małej stałej prędkości ruchu ślizgowego wynoszacej v s = 5 m/s. Trzpień stalowy o twardości 65 HRC i średnicy 8 mm wykonywał 5 przemiennych cykli tarcia. Naciski, przy jakich wykonywano pomiary to: p = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 MPa. Odczyt siły tarcia odbywał się z częstotliwością 10 Hz. Badane skojarzenie tarciowe smarowano olejem maszynowym AN-46. Przykładowy przebieg zmian wartości siły tarcia statycznego i kinetycznego przedstawiono na Rys. 2. Rys. 2. Przykładowy przebieg pomiarów siły tarcia statycznego i kinetycznego Fig. 2. The example curves for static and dynamic friction force Do zbadania różnic tarcia spoczynkowego i ruchowego zastosowano nastepującą procedurę: 1. Wyselekcjonowanie piku siły tarcia statycznego; 2. Wyliczenie wartości średniej z pozostałego odcinka dla jednego cyklu (tarcie kinetyczne).w ten sposób dla 5 cykli uzyskujemy 10 wartości siły tarcia statycznego (5 pików w jedną stronę i 5 pików podczas tarcia w drugą stronę) oraz 10 wartości siły tarcia kinetycznego; 3. Wyznaczenie współczynników tarcia statycznego (µ 0 ) i kinetycznego (µ); 4. Wyliczenie stosunku µ/µ 0 jeżeli wyliczona wartość jest najbliższa jedności (mniejsza różnica pomiędzy współczynnikami tarcia statycznego i kinetycznego, tym mniejsza podatność danego skojarzenia materiałowego na występowanie efektu stick-slip).

90 T R I B O L O G I A 1-2014 W takich samych warunkach zbadano również statycznego i kinetycznego typowego skojarzenia materiałowego w układach prowadnicowych stal stal. WYNIKI BADAŃ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA STATYCZNEGO I KINETYCZNEGO Istotnym elementem połączeń prowadnicowych są występujące przy bardzo małych prędkościach poślizgu drgania cierne samowzbudne (efekt stick-slip) oddziałujące na charakterystyki ruchu posuwowego suportów i wpływające na jakość obróbki. W przypadku regeneracji układów prowadnicowych kompozytem polimerowym niezbędny jest selektywny dobór napełniaczy i dodatków smarnych przeciwdziałających powstawaniu drgań ciernych samowzbudnych. Na Rys. 3 i 11 przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego badanych kompozytów metalopolimerowych w skojarzeniu z przeciwpróbką stalową i ich zależność od nacisków jednostkowych w modelowym węźle tarcia. 0,07 Rys. 3. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu (G-10) Fig. 3. The static and dynamic friction coefficient for G-10 composite Rys. 4. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu (G-20) Fig. 4. The static and dynamic friction coefficient for G-20 composite 0,08 0,07 Rys. 5. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu (G-30) Fig. 5. The static and dynamic friction coefficient for G-30 composite Rys. 6. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu (M-10) Fig. 6. The static and dynamic friction coefficient for M-10 composite

1-2014 T R I B O L O G I A 91 Rys. 7. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu (M-20) Fig. 7. The static and dynamic friction coefficient for M-20 composite Rys. 8. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu (M-30) Fig. 8. The static and dynamic friction coefficient for M-30 composite Rys. 9. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytów z udziałem grafitu i dwusiarczku molibdenu. GM-10 Fig. 9. The static and dynamic friction coefficient for GM-10 composite Rys. 10. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytu z udziałem grafitu i dwusiarczku molibdenu GM-20 Fig. 10. The static and dynamic friction coefficient for GM-20 composite 0,07 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Rys.11. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla kompozytów z udziałem grafitu i dwusiarczku molibdenu. GM-30 Fig. 11. The static and dynamic friction coefficient for GM-30 composite Rys. 12. Współczynnik tarcia statycznego i kinetycznego dla skojarzenia stal stal Fig. 12. The static and dynamic friction coefficient for tribosystem steel - steel

92 T R I B O L O G I A 1-2014 Statyczno-dynamiczne charakterystyki tarcia kompozytów metalopolimerowych przeznaczonych do regeneracji prowadnic płaskich obrabiarek skrawających w skojarzeniu z przeciwpróbką stalową są uzależnione od składu jakościowego i ilościowego materiałów kompozytowych. Z wykresów przedstawionych na Rys. 3 11 wynika, że największe różnice pomiędzy współczynnikiem tarcia statycznego i kinetycznego wykazują kompozyty zawierające jako dodatek smarny grafit. Proporcja współczynnika tarcia kinetycznego do statycznego dla kompozytu oznaczonego symbolem (G-10) wynosi 0,906, zwiększenie zawartości grafitu w materiale kompozytowym zmniejsza różnice pomiędzy mierzonymi parametrami. Nietypowe charakterystyki uzyskano dla kompozytu z udziałem 30 cz. wag. tego modyfikatora właściwości tribologicznych. W zakresie mniejszych nacisków w węźle tarcia kinetycznego jest większy od współczynnika tarcia statycznego, co może niekorzystnie wpływać na stabilność ruchów posuwowych. Kompozyty zawierające ten rodzaj dodatku charakteryzują się większymi oporami tarcia statycznego jak i kinetycznego w porównaniu z innymi kompozytami. Korzystniejsze charakterystyki ( statycznego i kinetycznego) uzyskano dla kompozytów metalopolimerowych z udziałem dwusiarczku molibdenu w układzie pojedynczym, jak również w układzie binarnym. Skojarzenie kompozytów z serii GM z przeciwpróbką stalową ma mniejszy statycznego i kinetycznego niż pozostałe materiały kompozytowe. Najmniejszą różnicę pomiędzy współczynnikiem tarcia kinetycznego i statycznego wykazuje kompozyt GM-20 (Rys. 10). Iloraz (µ/µ 0 ) wynosi 0,986, jest więc bliski jedności, co znacznie ogranicza możliwość powstawania efektu stick-slip powodującego drgania układu. Korzystne charakterystyki tego kompozytu w skojarzeniu ze stalą mogą świadczyć o możliwej interakcji pomiędzy zastosowanymi dodatkami niskotarciowymi. Możliwą przyczyną mniejszych wartości współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego oraz niewielkiej różnicy pomiędzy tymi parametrami jest jego większy stopień usieciowania w porównaniu z innymi kompozytami, brak ugrupowań polarnych, a tym samym zmniejszenie oddziaływań adhezyjnych pomiędzy współpracującymi elementami modelowego węzła tarcia. Dla większości badanych skojarzeń kompozyt stal, a szczególnie dla kompozytów zawierających łączone dodatki niskotarciowe, statycznego jak i kinetycznego wykazuje niewielką zależność od nacisków w węźle tarcia. Na Rys. 12 przedstawiono przebieg zmian współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego dla skojarzenia stal stal. Badania przeprowadzono w niepełnym zakresie obciążeń węzła tarcia ze względu na nadmierne drgania układu uniemożliwiające pomiar mierzonych wielkości tribologicznych przy obciążeniu węzła tarcia większym niż 1,5 MPa. Ponadto dla skojarzenia, w którym oba elementy węzła tarcia są wykonane ze stali, zarówno współczynnik tarcia statycznego, jak również kinetycznego jest kilkakrotnie większy niż w przypadku kompozytów metalopolimerowych. Iloraz µ/µ 0 dla tego skojarze-

1-2014 T R I B O L O G I A 93 nia wynosi 0,789, a więc wg przyjętej metodyki ze względu na duże różnice pomiędzy współczynnikiem tarcia statycznego i kinetycznego jest zdecydowanie bardziej podatne na występowanie efektu stick-slip powodującego drgania układu. Niekorzystną cechą skojarzenia stal stal jest również wyraźna zależność µ i µ 0 od obciążenia węzła tarcia. W zakresie od 0,5 MPa do 1,5 MPa statycznego zmienia się o około 18%, a kinetycznego o około 30%. WNIOSKI Z przeprowadzonych badań współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego kompozytów metalopolimerowych przeznaczonych do regeneracji prowadnic płaskich obrabiarek skrawających wynika, że możliwe jest opracowanie kompozytu o takim składzie jakościowym i ilościowym, który charakteryzuje się minimalną różnicą współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego, co znacznie ogranicza występowanie efektu stick-slip powodującego niestabilność ruchów posuwowych narzędzi skrawających. Biorąc pod uwagę statyczno- -kinetyczne charakterystyki tarcia kompozytów metalopolimerowych ze stalą stwierdzono, że najkorzystniejsze rezultaty daje zastosowanie dodatków niskotarciowych o budowie warstwowej w układzie binarnym. Skojarzenie kompozyt stal charakteryzuje się kilkakrotnie mniejszym współczynnikiem tarcia statycznego i kinetycznego oraz znacznie mniejszą skłonnością do powstawania efektu stick-slip niż skojarzenie stal stal. Ponadto na zmiany tych parametrów nie wpływa obciążenie węzła tarcia. LITERATURA 1. Olszak W.: Obróbka skrawaniem. WNT, Warszawa 2008. 2. Okulik T., Powała B., Marchelek K.: Dynamika układu prowadnicowego montowanego z wykorzystaniem tworzywa EPY. Modelowanie inżynierskie 40 Gliwice 2010. 3. Marchelek K.: Dynamika obrabiarek. WNT, Warszawa 2000. 4. Honczarenko J.: Elastyczna automatyzacja wytwarzania obrabiarki i systemy obróbkowe. WNT, Warszawa 2000. 5. Tarng Y. S., Cheng H., E.: An Investigation of stick-slip frictionon the contouring accuracy of CNC machine tools. Inf. J. Mach. Tools Manufact, Vol 35, No 4. 6. Zhang S., L. and Jeffrey M. Valentine: Stick-slip and temperature effect in the scratching of materials. Tribology Letters, Vol 12, No 4, 2002. 7. Oczoś K., E.: Obrabiarki skrawające stan obecny na tle prognozy rozwoju. Mechanik 2005, 79, nr 12. 8. Koszkul J.: Prowadnice ślizgowe z tworzyw wielkocząsteczkowych. Tribologia 1/1989. 9. Janecki J., Dasiewicz J., Pawelec Z.: Funkcje komponentów i aspekty praktycznego stosowania regeneracyjnych kompozytów polimerowych. Problemy Eksploatacji 3/2003.

94 T R I B O L O G I A 1-2014 10. Perepelkin K.E.: Polymer fibre composites, basic types, principles of manufacture and properties. Fabrication and properties of polymer composite materials. Fibre Chemistry, 2005, 37, 5, 381 400. Praca wykonana w ramach Programu Badawczego Rozwojowego nr N R15 0023 10 Metalopolimerowy kompozyt regeneracyjny przeznaczony do niskoodpadowej technologii regeneracji prowadnic płaskich obrabiarek skrawających Summary The paper presents the results of static and dynamic friction force measurements for chemo-setting metal-polymer composites, made from epoxy resin. The composites are intended for the regeneration of the sliding guides in cutting machines. The composites with various qualitative and quantitative contents were tested. The main powder filler was iron powder of specific chemical content and granulometric distribution obtained by the reduction method. The composites were modified by the addition of anisotropic solid greases (graphite and molybdenum disulphide) one or both. The composites were cross-linked by means of aliphatic polyamine (triethylenetetramine). The static friction coefficient in dry conditions was measured by means of a special test rig with a tribosystem adapted for dry friction investigation under reciprocation motion, which is the typical motion of the guiding systems of cutting tools. The measurements were performed under various unit pressures (0.1, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 MPa). The effect of the type of friction modifiers and friction couple load on the static and dynamic friction force of metal-polymer composite-steel tribosystems was tested. As a reference, the static and dynamic characteristics of the steel-steel tribosystem were investigated. Based on the obtained test results, it was concluded that static and dynamic friction coefficient depends on the type of modifiers used. The most beneficial results and stick-slip phenomena reduction were obtained for the composites containing mixed anisotropic solid lubricants.