NOWY SPOSÓB ANTYCYPOWANIA WŁAŚCIWOŚCI TRI- BOLOGICZNYCH SYSTEMÓW POLIMEROWO- METALOWYCH

Podobne dokumenty
MATERIAŁOWO-ENERGETYCZNE PODSTAWY KSZTAŁTOWANIA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH UKŁADU METAL-POLIMER

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

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

DOBÓR ELEMENTU STALOWEGO DO POLIMEROWO-METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA

WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE POLIAMIDU MODYFIKOWANEGO NAPEŁNIACZEM METALICZNYM I GRAFITEM

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

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

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

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

LABORATORIUM ĆWICZENIE LABORATORYJNE NR 6. Temat: Badanie odporności na ścieranie materiałów polimerowych.

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

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

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

TEORETYCZNY MODEL PANEWKI POPRZECZNEGO ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO. CZĘŚĆ 3. WPŁYW ZUśYCIA PANEWKI NA ROZKŁAD CIŚNIENIA I GRUBOŚĆ FILMU OLEJOWEGO

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

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

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

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ADHEZYJNYCH STALI ORAZ TWORZYW SZTUCZNYCH W KONTEKŚCIE ZASTOSOWANIA ICH NA WĘZŁY TARCIA

Politechnika Politechnika Koszalińska

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE WARSTWY AL 2 O 3 MODYFIKOWANEJ GRAFITEM W SKOJARZENIU ŚLIZGOWYM Z KOMPOZYTAMI POLIMEROWYMI

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

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

64/2 STALIWO L20HGSNM ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

WYTRZYMAŁOŚĆ POŁĄCZEŃ KLEJOWYCH WYKONANYCH NA BAZIE KLEJÓW EPOKSYDOWYCH MODYFIKOWANYCH MONTMORYLONITEM

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

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

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

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE APT-T5W W ASPEKCIE RÓŻNYCH WĘZŁÓW TARCIA I RODZAJÓW RUCHU

12/ Eksploatacja

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

Nauka o Materiałach. Wykład I. Zniszczenie materiałów w warunkach dynamicznych. Jerzy Lis

BIOTRIBOLOGIA WYKŁAD 2

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

WYNIKI BADAŃ zaleŝności energii dyssypacji od amplitudy i prędkości obciąŝania podczas cyklicznego skręcania stopu aluminium PA6.

Podstawy Konstrukcji Maszyn

Zastosowanie MES do wyjaśnienia mechanizmu zużywania w węzłach tarcia

43 edycja SIM Paulina Koszla

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

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

WPŁYW PARAMETRÓW RUCHOWYCH TARCIA NA MIKROTWARDOŚĆ WYBRANYCH POLIMERÓW ŚLIZGOWYCH

BIOTRIBOLOGIA. Wykład 1. TRIBOLOGIA z języka greckiego tribo (tribos) oznacza tarcie

ANALIZA STANU ENERGETYCZNEGO WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI 0H18N9T I POLIAMIDU PA6 PO WYBRANYCH SPOSOBACH PRZYGOTOWANIA POWIERZCHNI DO KLEJENIA

BADANIA ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE ŚCIERNE WYBRANYCH POLIMERÓW INŻYNIERYJNYCH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW Z OSNOWĄ POLIMEROWĄ, ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW EKSPLOATACYJNYCH NA ZUŻYCIE ELEMENTÓW SKOJARZENIA TOCZNO-ŚLIZGOWEGO W OBECNOŚCI PŁYNU

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA KONSTRUKCJI I EKSPLOATACJI MASZYN

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

Promotor: prof. nadzw. dr hab. Jerzy Ratajski. Jarosław Rochowicz. Wydział Mechaniczny Politechnika Koszalińska

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA OBUWNICZEGO I ODZIEŻOWEGO

BADANIE WPŁYWU DODATKU PANTHER 2 NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN SILNIKA ZI

ZASTOSOWANIE NAŚWIETLANIA LASEROWEGO DO BLOKADY PROPAGACJI PĘKNIĘĆ ZMĘCZENIOWYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

WPŁYW HARTOWANIA POWIERZCHNIOWEGO NA ROZWÓJ ZUśYCIA FRETTINGOWEGO W MODELU POŁĄCZENIA WCISKOWEGO

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

KOMPOZYTY NA BAZIE ŻYWICY FENOLOWO- FORMALDEHYDOWEJ O ZADANYCH WŁAŚCIWOŚCIACH TRIBOELEKTRYCZNYCH

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 2

KONSTRUKCYJNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE PRZEZNACZONE DO WYSOKOOBCIĄŻONYCH WĘZŁÓW TARCIA

FATIGUE LIFE OF ADHESION PLASTICS

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

ELEMENTY TRIBOLOGII Elements of Tribology. forma studiów: studia stacjonarne Liczba godzin/tydzień: 2W, 1L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ANALIZA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA KRZYWYCH ZWILŻANIA DO OPTYMALIZACJI PROCESÓW ADHEZYJNYCH

SPOSÓB WYZNACZANIA MAKSYMALNEGO PRZYROSTU TEMPERATURY W PROCESIE TARCIA METALI

ZMODYFIKOWANE BIOMATERIAŁY METALOWE I POLIETYLENOWE STOSOWANE W ALLOPLASTYCE STAWU BIODROWEGO I KOLANOWEGO

Politechnika Poznańska Wydział Inżynierii Zarządzania. Wprowadzenie do techniki tarcie ćwiczenia

Temat: NAROST NA OSTRZU NARZĘDZIA

PRÓBA WERYFIKACJI WYNIKÓW SYMULACJI PROCESU WTRYSKIWANIA W WARUNKACH RZECZYWISTYCH

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA PARY KINEMATYCZNEJ BRĄZ ŻELIWO STOPOWE PRZY TARCIU MIESZANYM

iglidur M250 Solidny i wytrzymały

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CRC+CRN WYTWARZANYCH PRZEZ POŁĄCZENIE PROCESU CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO Z OBRÓBKĄ PVD

Badania wpływu obróbki laserowej i azotowania na własności warstwy wierzchniej próbek ze stali WCL

LOGITRANS - VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA LOGISTYKA, SYSTEMY TRANSPORTOWE, BEZPIECZEŃSTWO W TRANSPORCIE

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

(wykonana na podstawie decyzji CK ds. SiT, na zlecenie Rektora Uniwersytetu Technologiczno-Humanistycznego w Radomiu z dnia r.

Nowoczesne materiały konstrukcyjne : wybrane zagadnienia / Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech śurowski. wyd. 3. Radom, cop.

WPŁYW NA POWIERZCHNIOWĄ TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ WYBRANYCH MATERIAŁÓW I TECHNOLOGII KONSTYTUOWANIA WARSTW POWIERZCHNIOWYCH ELEMENTÓW WĘZŁA TOCZNEGO

Ewidentne wydłużenie czasu eksploatacji maszyn i urządzeń w przemyśle w wyniku zastosowania produktów z grupy Motor-Life Professional

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

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

UPLASTYCZNIANIE W PROCESACH PRZETWÓRSTWA TWORZYW POLIMEROWYCH MELTING IN POLYMER PROCESSING

Własności mechaniczne i strukturalne wybranych gipsów w mechanizmie wiązania.

WPŁYW AZOTOWANIA NA ZUŻYCIE FRETTINGOWE W POŁĄCZENIU WCISKOWYM

iglidur W300 Długodystansowy

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE SKOJARZEŃ KOMPOZYT METALOPOLIMEROWY KOMPOZYT

NUMERYCZNA ANALIZA ROZKŁADÓW NACISKU WYSTĘPUJĄCYCH W STANDARDOWYCH WĘZŁACH TRIBOLOGICZNYCH

WPŁYW PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH NA ZUŻYCIE FRETTINGOWE W POŁĄCZENIU WCISKOWYM

BADANIE TARCIA I ZUŻYCIA POWŁOK PRZECIWZUŻYCIOWYCH W PRÓŻNI

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Temat 1: Wyznaczenie właściwości ślizgowych materiałów łożyskowych. Temat 2: Wyznaczenie właściwości ciernych materiałów na hamulce i sprzęgła.

Transkrypt:

MARIAN SZCZEREK *, JACEK PRZEPIÓRKA **, WITOLD PIEKOSZEWSKI *** NOWY SPOSÓB ANTYCYPOWANIA WŁAŚCIWOŚCI TRI- BOLOGICZNYCH SYSTEMÓW POLIMEROWO- METALOWYCH NEW METOD OF ANTYCYPATION THE TRIBOLOGLOGYCAL PROPERTIES OF POLIMER-METAL SYSTEMS Streszczenie Abstract W artykule przedstawiono metodę zwiększania trwałości polimerowo-metalowych węzłów tarcia. Badania procesów występujących w polimerowo-metalowych węzłach tarcia dowodzą, Ŝe współpraca cienkiej polimerowej powłoki z powierzchnia metalową pokrytą powłoką o odmiennych od metalu właściwościach fizykochemicznych pozwala na wyeliminowanie wielu niekorzystnych zjawisk i znaczące złagodzenie negatywnych skutków procesu tarcia. Słowa kluczowe: poliamid, powłoka PVD, modyfikacja, tarcie, zuŝycie The paper presents a new method for increasing of service life of the metal-polymer friction pair. The investigation of the processes occurring in polymer/metal friction pairs proves, that the interaction of thin polymer coating with metal surface covered by coating having other physicochemical properties enables to eliminate the numerous, mentioned above, drawbacks and by this, significantly reduce the negative consequences of the friction process. Keywords: polyamide, PVD thin coating, modification, friction, wear * *** Prof. dr hab. inŝ. Marian Szczerek, Wydział Mechaniczny. Politechnika Radomska. Dr inŝ. Jacek Przepiórka, Wydział Materiałoznawstwa, Technologii i Wzornictwa, Politechnika Radomska. Dr inŝ. Witold Piekoszewski, Instytut Technologii Eksploatacji PIB w Radomiu.

3 1. Wstęp Rozwój nauki o tarciu zewnętrznym postępował od makroskopowej oceny oporów ruchu do mikroskopowej, a obecnie nawet nanoskopowej analizy procesów zachodzących w strefie tarcia. Większość teorii tarcia zostało opracowanych dla metali [1, ]. Ogólne postulaty teorii tarcia mogą być przyjęte takŝe dla polimerów, jednak analiza procesu tarcia jest znacznie trudniejsza. Polimery są materiałami znacznie bardziej wraŝliwymi na oddziaływanie tarcia oraz na warunki otoczenia niŝ metale. ZuŜycie pary tribologicznej, w której jednym z elementów jest metal, najczęściej stal, dokonuje się najczęściej poprzez skrawanie materiału polimerowego lub adhezyjne przenoszenie tworzywa sztucznego na element stalowy (rys. 1). Efektem procesu zuŝycia jest ciągły ubytek masy stykających się elementów będących w ruchu względnym. MoŜna wyróŝnić zuŝycie mechaniczne i międzyfazowe (adhezyjne). ZuŜycie mechaniczne zachodzi głównie przez ścieranie lub zmęczeniowe pękanie i wykruszanie się cząstek materiału. Ze zuŝyciem polimerowo-metalowych węzłów tarcia bardzo często ściśle związany jest proces przenoszenia polimeru na powierzchnię metalu, w wyniku czego, po pewnym czasie, współpraca metal-tworzywo sztuczne zmienia się we współpracę pary tworzywotworzywo [-]. W jego wyniku następuje początkowo zmniejszenie oporów ruchu, wytłumienie drgań, ale i pogorszenie właściwości termodynamicznych węzła tarcia, szczególnie w przypadku nanoszenia grubych warstw polimeru. a) b) c) d) e) f) Rys. 1. Schematyczne przedstawienie mechanizmów zuŝywania materiałów polimerowych: a) adhezyjny, b) mikroskrawanie, c) zmęczeniowy, d) ścierny, e) zmęczeniowo-ścierny, f) erozyjny Fig. 1. Scheme of wear mechanisms of polymers: a) adhesion, b) micro-cutting, c) fatigue d) abrasion, e) fatigue abrasion, f) erosion Proces przenoszenia jest inicjowany przez lokalne, silne sczepienia adhezyjne powierzchni trących. W literaturze przedmiotu funkcjonuje kilka teorii opisujących powstawanie oddziaływań adhezyjnych [1, 5]: mechaniczna, adsorpcyjna, elektryczna, dyfuzyjna, chemiczna. Teoria mechaniczna tłumaczy adhezję wnikaniem mikronierówności jednej powierzchni i mikroszczeliny przeciwciała, pozostającego z nim w kontakcie. W teorii adsorpcyjnej przyjmuje się, Ŝe pojawienie się szczepień między powierzchniami jest skut-

35 kiem występowania sił van der Waalsa; im większa polarność powierzchni tym większa jest ich adhezja. Teoria elektryczna przyjmuje elektryzowanie się powierzchni i występowanie przyciągania elektrostatycznego jako przyczynę adhezji. Koncepcja dyfuzyjna zakłada wzajemne wnikanie łańcuchów makrocząsteczek, a za warunek dyfuzji uznaje wzajemną mieszalność polimerów. Teoria chemiczna zakłada powstawanie wiązań chemicznych między materiałami w miejscach kontaktu []. Najprawdopodobniej wszystkie opisane wyŝej mechanizmy powstawania więzi adhezyjnej mają miejsce w węzłach frykcyjnych. Jednak zaleŝnie od skojarzenia materiałowego (rodzaje współpracujących materiałów i ich struktura) oraz warunków prowadzenia eksperymentu dominować będzie jeden z wymienionych mechanizmów. Analizując mechanizmy zuŝywania polimerów, szczególnie w czasie tarcia z metalem, naleŝy stwierdzić, Ŝe większość spośród istniejących, licznych ich opisów ma charakter hipotetyczny, trudny do zweryfikowania, a wiele spośród teorii zweryfikowanych eksperymentalnie ma charakter cząstkowy, nie uprawniający do uogólnień w takim stopniu, by moŝna było budować na ich podstawie nadające się do optymalizowania procedury technologiczne. Dominującym wszakŝe mechanizmem zuŝywania jest adhezja, powodująca nie tylko przenoszenie polimeru na metal, lecz równieŝ przyczyniająca się do zuŝycia zmęczeniowego przez zwiększenie stycznych sił tarcia powodujących pękanie polimeru, a w konsekwencji wykruszania jego cząstek, mogących powodować zuŝycie ścierne.. Opis i kształtowanie intensywności zuŝywania polimerowo-metalowych węzłów tarcia Badaniom poddane zostały układy polimerowo-metalowe, w których element polimerowy był wykonany z poliamidów PA oraz PA., czystych oraz modyfikowanych grafitem i dwusiarczkiem molibdenu, w ilościach zalecanych przez producentów polimerowych łoŝysk ślizgowych. Element metalowy wykonany był ze stali, pokrytej typową powłoką, a takŝe, dla sprawdzenia celowości dalszych poszukiwań, coraz szerzej aplikowaną powłoką. Rozwijane intensywnie technologie cienkich powłok przeciwzuŝyciowych umacniają znaczenie stali jako materiału konstrukcyjnego, stąd równieŝ jej wybór do badań jako materiału podłoŝa dla powłok. Badania tribologiczne przeprowadzono na testerze T-15, w którym węzeł tarcia składa się z polimerowej obracającej się tarczy i dociskanego do tej tarczy pierścienia. Z próbką polimerową o średnicy 39 mm i grubości mm współpracował stalowy pierścień wykonany ze stali ŁH 15 o twardości HRC i wymiarach φ 3/φ19,1x,. Obliczenia swobodnej energii powierzchniowej wykonano na podstawie zmierzonych kątów zwilŝalności badanych materiałów na goniometrze Krüss. Do oceny zuŝycia próbek wykorzystano wagę analityczną firmy METTLER o dokładności,1 mg oraz profilografu firmy HOMMELWERKE. Do obserwacji śladów zuŝycia powstałych w trakcie tarcia na powierzchniach próbek i ewentualnego przenoszenia polimeru uŝyto mikroskopu NIKON NM. Przed badaniami próbki polimerowe oraz metalowe poddane były specjalnej procedurze mycia. Przed rozpoczęciem testu próbki były wygrzewane w temp. 313 K przez 3 min. Badania przeprowadzono stosując prędkość liniową v=, m/s oraz nacisk jednostkowy P=, MPa, w warunkach tarcia technicznie suchego, na drodze m.

3 Wyniki badań zostały zamieszczone na wykresach (rys. rys. 5), wykonanych dla najpowszechniej stosowanych w budowie polimerowo-metalowych węzłów tarcia materiałów: poliamidu (PA. i krajowego PA ) oraz stali. Poliamid był modyfikowany typowymi napełniaczami: grafitem oraz MoS. Stal pokryta była równieŝ typowymi powłokami oraz wykonanymi technikami PVD. Stosując róŝną zawartość napełniaczy w matrycy polimerowej przebadanych kompozytów oraz pokrywając stal róŝnymi powłokami wpływano na zmianę sumy składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej obu elementów trących. Modyfikacji poliamidów towarzyszyła zmiana oddziaływań występujących w strefie tarcia kompozyt powłoka czego odzwierciedleniem była intensywność ich zuŝywania w skojarzeniu z powłokami PVD. Mające charakter nomogramów graficzne ujęcia funkcji obrazują sposób optymalizowania doboru materiałów powłoki i modyfikatora na elementy trące, realizowany poprzez wyznaczanie charakteryzujących je parametrów swobodnej energii powierzchniowej zamiast długotrwałych badań tribologicznych, w odniesieniu do dwóch odmian poliamidów modyfikowanych tym samym napełniaczem, ale w róŝnej ilości, i współpracujących z tymi samymi powłokami. Poprawę współpracy przebadanych skojarzeń materiałowych uzyskano drogą redukcji oddziaływań w strefie tarcia poprzez zmianę stanu energetycznego współpracujących powierzchni: poliamidów, wprowadzając odpowiednie napełniacze, i stali, poprzez pokrywanie jej powłoką PVD. Widoczne są tendencje jakościowe moŝliwych do uzyskania efektów. ZaleŜności funkcyjne umoŝliwiają budowanie baz danych dotyczących róŝnych wariantów skojarzeń materiałowych. UmoŜliwiają teŝ komputerową optymalizację węzłów tarcia pod kątem wyboru materiałów w celu uzyskania najkorzystniejszych charakterystyk tribologicznych. 1 PA + MoS y = 1,3e,95x R =,97 y =,59e,115x R =,9 y =,93e,9x R =,99 -PA+MoS -PA+MoS -PA+MoS 5 1 15 5 3 35 Suma składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej [mj/m ] Rys.. Zestawienie zaleŝności intensywności zuŝywania od sumy składowych polarnych dla badanych materiałów i powłok współpracujących z polimerem PA i jego kompozycjami z dodatkiem MoS Fig.. Wear intensity versus the sums of the polar components of surface free energy for the tested materials mating PA polyamide and PA polyamide modified with MoS

37 1 y =,1e,37x R =,959 PA. + MoS y =,19e,53x R =,95 -PA.+MoS -PA.+MoS -PA.+MoS y =,7e,3x R =,931 5 1 15 5 3 Suma składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej [mj/m ] Rys. 3. Zestawienie zaleŝności intensywności zuŝywania od sumy składowych polarnych dla badanych materiałów i powłok współpracujących z polimerem PA. i jego kompozycjami z dodatkiem MoS Fig. 3. Wear intensity versus the sums of the polar components of surface free energy for the tested materials mating PA. polyamide and PA. polyamide modified with MoS 1 y =,e,51x R =,91 PA + grafit y = 1,395e,77x R =,9955 y = 1,577e,573x R =,9 -PA+Grafit -PA+Grafit -PA+Grafit 5 1 15 5 3 35 Suma składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej [mj/m ] Rys.. Zestawienie zaleŝności intensywności zuŝywania od sumy składowych polarnych dla badanych materiałów i powłok współpracujących z polimerem PA i jego kompozycjami z dodatkiem grafitu Fig.. Wear intensity versus the sums of the polar components of surface free energy for the tested materials mating PA polyamide and PA polyamide modified with graphite

3 1 y =,3e,1193x R =,9159 PA. + grafit y =,1e,97x R =,9 -PA.+Grafit -PA.+Grafit -PA.+Grafit y =,333e,959x R =,9 5 1 15 5 3 Suma składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej [mj/m ] Rys. 5. Zestawienie zaleŝności intensywności zuŝywania od sumy składowych polarnych dla badanych materiałów i powłok współpracujących z polimerem PA. i jego kompozycjami z dodatkiem grafitu Fig. 5. Wear intensity versus the sums of the polar components of surface free energy for the tested materials mating PA. polyamide and PA. polyamide modified with graphite. Wnioski Dotychczasowe prace badawcze dotyczące udoskonalania materiałów polimerowometalowych węzłów tarcia dotyczyły polimerów. Zrealizowane w ramach projektu badania wykazały moŝliwość uzyskania znaczącego postępu w rozwoju materiałowej inŝynierii polimerowo-metalowych węzłów tarcia, głównie przez wykorzystanie nowych moŝliwości technologicznych wobec metalowego partnera tarcia, którym jest przewaŝnie stal. MoŜliwości te stwarzają dynamicznie rozwijające się technologie nakładania cienkich powłok (głównie: PVD, CVD) o grubości rzędu 1 µm, trwale związanych z podłoŝem. UmoŜliwiają one kształtowanie Ŝądanych właściwości powierzchniowych elementu stalowego, przy zachowaniu uzyskanych, w wyniku rozwoju techniki, cech stali jako tworzywa konstrukcyjnego. Zrealizowane w ramach projektu badania potwierdziły moŝliwość znaczącego poprawienia charakterystyk polimerowo-metalowych węzłów tarcia poprzez skorelowany ze sobą dobór: 1. rodzaju polimeru,. modyfikującego jego właściwości napełniacza, a takŝe 3. rodzaju powłoki nakładanej na element metalowy.

L i t e r a t u r a 39 [1] R y m u z a Z., Trybologia polimerów ślizgowych, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne. Warszawa 19. [] P o l a k A., Przenoszenie materiału w łoŝysku ślizgowym stal-tworzywo sztuczne, Monografia, Politechnika Krakowska 199. [3] Z i e m i ański K., Zastosowanie Tworzyw sztucznych w budowie maszyn, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1995. [] P r z e p i ó r k a J., S z c z e r e k M., The modification of metal-polymer friction pair, World Tribology Congress II, Wiedeń 1 [5] P r z e p i ó r k a J., S z c z e r e k M., A new approach to optimization of the metalpolymer tribology characteristics, World Tribology Congress III, Waszyngton 5 [] G r u n d m e i e r G., S t r a t m a n n M., Adhesion and De-adhesion Mechanisms at Polymer/Metal interfaces, Annual Review of Material Research. Max-Plank Institute for Iron Research. Vol. 35, 5