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

Podobne dokumenty
WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

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

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

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

WPŁYW PARAMETRÓW RUCHOWYCH TARCIA NA MIKROTWARDOŚĆ WYBRANYCH POLIMERÓW ŚLIZGOWYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

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

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

NUMERYCZNA ANALIZA ROZKŁADÓW NACISKU WYSTĘPUJĄCYCH W STANDARDOWYCH WĘZŁACH TRIBOLOGICZNYCH

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

12/ Eksploatacja

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

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

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

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

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

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

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

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

Professor Dr.-Ing. habil.

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

BADANIA ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE ŚCIERNE WYBRANYCH POLIMERÓW INŻYNIERYJNYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

WPŁYW OBCIĄŻENIA I PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ N A ZUŻYCIE STALI BAINITYCZNEJ W SKOJARZENIU ŚLIZGOWYM NA STANOWISKU AMSLERA

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

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA PARY KINEMATYCZNEJ BRĄZ ŻELIWO STOPOWE PRZY TARCIU MIESZANYM

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

Wpływ warunków nagniatania tocznego na chropowatość powierzchni stali C45 po cięciu laserem

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

Badanie wpływu ujemnych temperatur na właściwości tribologiczne materiałów polimerowych

BADANIA WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA ZEWNĘTRZNEGO ZIARNA ZBÓś W FUNKCJI WILGOTNOŚCI

OCENA ODPORNOŚCI ZUŻYCIOWEJ TWORZYW POLIMEROWYCH WE WSPÓŁPRACY Z POWŁOKĄ TLENKOWĄ

Badania tribologiczne poprzecznych łożysk ślizgowych z wykorzystaniem mikro-rowków smarnych

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI KOMPOZYTÓW ODLEWNICZYCH TYPU FeAl-Al 2 O 3 PO PRÓBACH TARCIA

ROLA PRZECIWPRÓBEK W PROCESIE ZUŻYWANIA WĘZŁÓW TARCIA Z KOMPOZYTAMI ALUMINIOWYMI

BADANIA WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA STATYCZNEGO POLIETYLENU PE-UHMW PODDANEGO PROMIENIOWANIU JONIZUJĄCEMU

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

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POWŁOK KOMPOZYTOWYCH Ni-P-Al 2 O 3 WYTWORZONYCH METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ

FRICTION PROCESSES OF SELECTED POLYMERS SLIDING ON STEEL AND DURALUMIN IN A LUBRICANT ENVIRONMENT

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

TRIBOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI STALI Z BOREM W WĘZŁACH CIERNYCH SMAROWANYCH OLEJAMI SILNIKOWYMI

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STOPU TYTANU NA CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE POLIMERU

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁU CIERNEGO STOSOWANEGO NA HAMULCE

STATYCZNO-KINETYCZNE CHARAKTERYSTYKI TARCIOWE KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH ZAWIERAJĄCYCH ZDYSPERGOWANY POLITETRAFLUOROETYLEN

Projektowanie elementów maszyn z tworzyw sztucznych

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

Politechnika Poznańska Wydział Inżynierii Zarządzania. Wprowadzenie do techniki tarcie ćwiczenia

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW Z OSNOWĄ POLIMEROWĄ, ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

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

WPŁYW NIERÓWNOŚCI POWIERZCHNI NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ELEMENTÓW ŚLIZGOWYCH W SKOJARZENIU MATERIAŁOWYM SiC 42CrMo4

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Badania współczynnika tarcia statycznego polietylenu PE-UHMW poddanego promieniowaniu jonizującemu

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

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

WPŁYW TEMPERATURY NA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA SAMOCHODOWYCH HAMULCÓW CIERNYCH

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

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

Zastosowanie warstw powierzchniowych modyfikowanych borem w węzłach ciernych smarowanych olejami silnikowymi 3

Badanie współpracy tribologicznej tworzywa PEEK/BG ze stalą łożyskową

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

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

Ćwiczenie 5 POMIARY TWARDOŚCI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

BIOTRIBOLOGIA WYKŁAD 2

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

MIARY INTERAKCJI W OBRAZACH AFM OBSZARU WĘZŁA TARCIA

MATERIAŁOWO-ENERGETYCZNE PODSTAWY KSZTAŁTOWANIA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH UKŁADU METAL-POLIMER

WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE POLIAMIDU MODYFIKOWANEGO NAPEŁNIACZEM METALICZNYM I GRAFITEM

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI CIERNYCH WYBRANYCH TWORZYW POLIURETANOWYCH STOSOWANYCH W NAPĘDACH KOLEJEK SZYNOWYCH

ANALIZA METROLOGICZNA WYNIKÓW BADAŃ NA PRZYKŁADZIE ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH

BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA ŁOŻYSKA ŚLIZGOWEGO Z WYKORZYSTANIEM BILANSU CIEPLNEGO

iglidur G Ekonomiczny i wszechstronny

iglidur J Na najwyższych i na najniższych obrotach

WPŁYW WIELKOŚCI I UDZIAŁU ZBROJENIA NA WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW AK12-WĘGIEL SZKLISTY

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

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

ZUŻYCIE STALI 100Cr6 OKREŚLANE JEJ TWARDOŚCIĄ I PARAMETRAMI WYMUSZEŃ W WARUNKACH SMAROWANIA OLEJEM TRANSOL 150 Z DODATKIEM 3% MoS 2

BADANIA POLIMEROWYCH OBROTOWYCH ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH W ŚRODOWISKU WODNYM

ANALIZA ZUŻYCIA SKOJARZEŃ ŚLIZGOWYCH TYPU STAL ALUMINIUM SMAROWNYCH OLEJEM NAPĘDOWYM Z DODATKIEM RME

WPŁYW RODZAJU OSNOWY I GRAFITU NA WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE ŻELIWA SZAREGO

Podstawy Konstrukcji Maszyn

WPŁYW DODATKU WĘGLA SZKLISTEGO NA CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH Z OSNOWĄ METALICZNĄ

Badania doświadczalne wielkości pola powierzchni kontaktu opony z nawierzchnią w funkcji ciśnienia i obciążenia

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

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH Łódź, maja 1997 r.

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

KOMPOZYTY O OSNOWIE METALOWEJ ZAWIERAJĄCE CZĄSTKI WĘGLA SZKLISTEGO WYKORZYSTANE DO PRACY W WARUNKACH TARCIA

SPOSÓB WYZNACZANIA MAKSYMALNEGO PRZYROSTU TEMPERATURY W PROCESIE TARCIA METALI

PROCEDURA DOBORU WARUNKÓW I PARAMETRÓW PROCESU TECHNOLOGICZNEGO W ASPEKCIE CECH EKSPLOATACYJNEJ WARSTWY WIERZCHNIEJ

Influence of grinding speed, of ceramic grinding wheel, on surface quality of composite cutting tool used for machining of cast iron

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

Transkrypt:

5-2009 T R I B O L O G I A 203 Wojciech WIELEBA * WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STALI NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WSPÓŁPRACUJĄCYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH THE INFLUENCE OF SURFACE GEOMETRICAL STRUCTURE OF STEEL ON THE STATIC FRICTION COEFFICIENT OF POLYMER MATERIALS Słowa kluczowe: badania tribologiczne, tarcie statycznego, materiały polimerowe Key-words: tribological research, static friction, polymer materials WPROWADZENIE Ze względu na stosunkowo dużą wartość współczynnika tarcia statycznego dla par polimerowo-metalowych, opory tarcia w odniesieniu do sił bezwładności odgrywają znaczącą rolę w zapotrzebowaniu mocy i stra- * Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. I. Łukaszewicza 7/9, 50-370 Wrocław, tel. (71) 320 27 74, e-mail: wojciech.wieleba@ pwr.wroc.pl.

204 T R I B O L O G I A 5-2009 tach energii podczas rozruchu. Minimalizacja oporów tarcia jest w tej sytuacji ważnym zagadnieniem dotyczącym eksploatacji polimerowych węzłów ślizgowych. Istotny wpływ na wartość współczynnika tarcia, w tym również statycznego dla skojarzeń ślizgowych polimer metal wykazuje struktura geometryczna powierzchni (chropowatość, ukierunkowanie śladów obróbki itp.) współpracujących elementów, a zwłaszcza elementu wykonanego z materiału metalicznego [L. 2 5]. Przedstawione w artykule wyniki badań ukazują wpływ wyżej wymienionych czynników na współczynnik tarcia statycznego wybranych materiałów polimerowych po stali. Ponadto analiza wyników umożliwi wybór optymalnego ukształtowania struktury geometrycznej powierzchni elementu stalowego pod względem minimalizacji oporów tarcia statycznego dla badanych skojarzeń ślizgowych. METODYKA I PRZEDMIOT BADAŃ Badania współczynnika tarcia statycznego przeprowadzono dla wybranych par ślizgowych polimer stal przy ustalonym nacisku jednostkowym p = 1 MPa i temperaturze otoczenia T o = 22 C. Jest to przeciętna wartość średniego nacisku występująca w tego typu skojarzeniach ślizgowych. Do badań wybrano materiały polimerowe, które są najczęściej wykorzystywane w ślizgowych węzłach maszyn, tj.: poliamid PA 6, poliacetal POM, politetrafluoroetylen PTFE, kompozyt na osnowie PTFE PTFE TB40 (PTFE + 40% wag. proszku brązu). Polimerowe próbki w postaci sworznia o średnicy 8 mm były wcześniej docierane na stanowisku typu pin-on disk przy nacisku jednostkowym p = 1 MPa i prędkości ślizgania v = 1 m/s tak, aby została wytworzona zmodyfikowana warstwa wierzchnia, jaka występuje podczas normalnej eksploatacji ślizgowych elementów maszyn wytworzonych z materiałów polimerowych. Stanowisko, na którym przeprowadzono badania współczynnika tarcia statycznego, wykorzystuje równię pochyłą o regulowanym kącie nachylenia ρ, po której zsuwa się badana próbka obciążona siłą F pochodzącą od zawieszonej dodatkowej masy. Schemat jego działania przedstawiono na Rys. 1. Procedura pomiarowa polegała na powolnym jedno-

5-2009 T R I B O L O G I A 205 stajnym pochylaniu (ω = 0,0065 s -1 ) pary trącej umiejscowionej na wychylnym ramieniu do chwili, w której nastąpi ruch próbki po stalowym przeciwelemencie. W tym momencie rejestrowano tangens kąta pochylenia ρ 0. Zgodnie z podstawowymi zależnościami pomiędzy siłami występującymi na równi pochyłej, kąt pochylenia ρ 0 odpowiada kątowi tarcia, a zatem tangens tego kąta odpowiadał wartości współczynnika tarcia statycznego µ 0 [L. 1, 2]. Badania wszystkich wybranych par ślizgowych prowadzono w podobnych warunkach procesu tarcia, tj. średni nacisk jednostkowy wynosił p śr 1,0 MPa, temperatura otoczenia To = 22 o C, a czas obciążenia próbki przed pomiarem wynosił do 1 minuty. Przeciwelementy, z którymi współpracowały ślizgowo materiały polimerowe wykonano ze stali C45 w stanie znormalizowanym (twardość 190±10 HB). Rys. 1. Schemat ogólny stanowiska do badania współczynnika tarcia statycznego: 1 wychylne ramię, 2 para ślizgowa, 3 siłownik elektryczny, 4 wskaźnik laserowy, 5 listwa z podziałką Fig. 1. Main idea chart of static friction test apparatus: 1 tilting bar, 2 friction couple, 3 electrical actuator, 4 laser indicator, 5 scale WYNIKI BADAŃ TRIBOLOGICZNYCH Na pierwszym etapie badań analizowano wpływ chropowatości powierzchni stalowego przeciwelementu określonej parametrem Ra na wartość współczynnika tarcia statycznego badanych par ślizgowych. Wartość tego parametru, mierzona prostopadle do kierunku śladów obróbki, została ustalona na pięciu poziomach (Ra = 0,08; 0,4; 0,7; 1,4; 2 µm). Odpowiednią chropowatość uzyskano szlifując powierzchnię przeciwelementu

206 T R I B O L O G I A 5-2009 różnymi papierami ściernymi. W drugiej części badań określono wpływ kąta β pomiędzy kierunkiem ślizgania a kierunkiem śladów obróbki na powierzchni przeciwelementu na wartość współczynnika tarcia statycznego badanych par ślizgowych. Badania prowadzono dla ustalonej wartości parametru Ra 0,7 µm. Dla każdego doświadczenia składającego się z serii pomiarów w ustalonych warunkach tarcia statycznego określony został przedział ufności uzyskanych wyników dla współczynnika ufności 1-α = 0,95. Wyniki przedstawiono w Tab. 1 i 2 oraz na wykresach (Rys. 2 i 3). Tabela 1. Współczynnik tarcia statycznego µ 0 oraz przedziały ufności jego wartości (1-α = 0,95) materiałów polimerowych w zależności od chropowatości powierzchni współpracujących elementów stalowych (β = 0 ślady obróbki równoległe do kierunku tarcia) Table 1. The influence of roughness parameter Ra of steel counterface on the static coefficient of friction µ 0 of polymer materials sliding against steel (β = 0 lay direction parallel to slide direction) Ra Materiał polimerowy [µm] PA 6 POM PTFE PTFE TB40 0,08 0,354 ±0,034 0,172 ±0,013 0,068 ±0,008 0,136 ±0,008 0,4 0,348 ±0,019 0,179 ±0,007 0,114 ±0,012 0,130 ±0,007 0,7 0,222 ±0,009 0,144 ±0,006 0,111 ±0,006 0,131 ±0,006 1,4 0,279 ±0,018 0,164 ±0,006 0,104 ±0,006 0,131 ±0,008 2 0,243 ±0,015 0,156 ±0,005 0,138 ±0,009 0,136 ±0,005 Tabela 2. Współczynnik tarcia statycznego µ 0 oraz przedziały ufności jego wartości (1-α = 0,95) materiałów polimerowych w zależności od kierunku śladów obróbki powierzchni współpracujących elementów stalowych (Ra 0,7 µm) Table 2. The influence of angle β between texture surface direction and sliding direction on the static coefficient of friction µ 0 of polymer materials sliding against steel (Ra 0,7 µm) Kąt śladów obróbki β Materiał polimerowy [ ] PA 6 POM PTFE PTFE TB40 0 0,222 ±0,009 0,144 ±0,006 0,111 ±0,006 0,131 ±0,006 30 0,257 ±0,003 0,229 ±0,012 0,139 ±0,011 0,169 ±0,013 45 0,337 ±0,012 0,253 ±0,016 0,185 ±0,016 0,179 ±0,013 60 0,404 ±0,025 0,263 ±0,017 0,236 ±0,012 0,200 ±0,009 90 0,436 ±0,026 0,318 ±0,010 0,244 ±0,015 0,198 ±0,010

5-2009 T R I B O L O G I A 207 0,5 0,4 0,3 PA 6 PTFE PTFE TB40 POM µ 0 0,2 0,1 0,0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Ra [µm] Rys. 2. Współczynnik tarcia statycznego µ 0 w zależności od parametru chropowatości Ra powierzchni elementu stalowego (p = 1 MPa, To = 22ºC, β = 0) Fig. 2. The influence of roughness parameter Ra of steel counterface on the static coefficient of friction µ 0 (p = 1 MPa, To = 22ºC, β = 0) 0,5 0,4 PA 6 PTFE PTFE TB40 POM 0,3 µ 0 0,2 0,1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Kąt śladów obróbki β [ o ] Rys. 3. Współczynnik tarcia statycznego µ 0 w zależności od kąta β śladów obróbki powierzchni elementu stalowego względem kierunku tarcia (Ra 0,7 µm, p = 1 MPa, To = 22ºC) Fig. 3. The influence of angle β between texture surface direction and sliding direction on the static coefficient of friction (Ra 0.7 µm, p = 1 MPa, To = 22ºC)

208 T R I B O L O G I A 5-2009 PODSUMOWANIE I WNIOSKI Przeprowadzone badania wykazały istotny wpływ zarówno chropowatości powierzchni, jak i kierunku śladów obróbki względem kierunku ślizgania na wartość współczynnika tarcia statycznego badanych materiałów polimerowych. Uzyskane wyniki umożliwiają wyciągnięcie następujących wniosków i spostrzeżeń:! Współczynnik tarcia statycznego rośnie wraz z zwiększaniem kąta β śladów obróbki względem kierunku tarcia. Wynika to przede wszystkim ze zwiększającego się wraz z kątem β udziału mechanicznych oddziaływań mikronierówności powierzchni elementu stalowego, które zwiększają siłę tarcia i utrudniają ślizganie elementu polimerowego. Najmniejszą wartość współczynnika tarcia statycznego uzyskano dla kąta β = 0, czyli gdy ślady obróbki były równoległe do kierunku ślizgania.! Dla materiałów polimerowych o większej twardości (PA, POM) opory tarcia statycznego są mniejsze, gdy chropowatość powierzchni przeciwelementu stalowego Ra wynosi powyżej 0,5 µm. Dla materiałów na osnowie PTFE najkorzystniejsza ze względu na opory tarcia podczas rozruchu jest chropowatość poniżej 0,2 µm. Przyczyna zaobserwowanej różnicy pomiędzy badanymi materiałami polimerowymi wynika przede wszystkim z różnej twardości badanych materiałów. Pod wpływem obciążenia normalnego powierzchnia ślizgowa materiałów miękkich (np. PTFE) lepiej dopasowuje się do powierzchni współpracującego elementu stalowego niż powierzchnia materiałów o większej twardości (PA, POM). Dzięki temu wpływ oddziaływań mechanicznych mikronierówności powierzchni stali w przypadku materiałów polimerowych twardszych jest mniej widoczny niż w przypadku materiałów miękkich (np. PTFE).! Najmniejszą wrażliwość na zmianę chropowatości oraz kierunku śladów obróbki zaobserwowano dla materiału kompozytowego na osnowie PTFE. Wynika to stąd, że na etapie przygotowania do badań próbek z tego materiału wytworzyła się na jego powierzchni ślizgowej cienka warstewka zawierająca znaczne ilości rozmazanych ziaren proszku brązu [L. 5]. Warstewka ta umocniła warstwę wierzchnią kompozytu i w rezultacie obniżała mechaniczne oddziaływania mikronierówności powierzchni współpracującego elementu stalowego.

5-2009 T R I B O L O G I A 209 LITERATURA 1. Bushan B., Modern tribology handbook. CRC Press, Boca Raton, Florida, 2001. 2. Lawrowski Z.: Tribologia tarcie, zużywanie i smarowanie. PWN, Warszawa 1993. 3. Rymuza Z. Tribology of polymers. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. VII, No. 4, 2007, s. 177 184. 4. Wieleba W.: The statistical correlation of coefficient of friction and wear rate of PTFE composites with steel counterface roughness and hardness. Wear, 2002, Vol. 252, s. 719 729. 5. Wieleba W.: Analiza procesów tribologicznych zachodzących podczas współpracy kompozytów PTFE ze stalą. Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław 2002. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2008 2010 jako projekt badawczy nr N504 405735. Summary Recenzent: Stanisław KRAWIEC A high static friction coefficient means that the static friction resistance plays an important role in the energy consumption during the start-up period. The minimisation of static frictional resistance is an important issue in polymer-metal sliding couples operating under dry friction conditions. There have been four typical polymer sliding materials chosen: polyamide (PA 6), polyoxymethylene (POM), polytetrafluoroethylene (PTFE), and composite based on PTFE (PTFE + 40 weight % of bronze powder). Depending on the variant of surface roughness and the texture direction of steel counterface, differences in the static friction of polymer material can be observed. Test results show the significant influence of surface geometrical structure (roughness, texture direction) of the steel counterface on the value of the static friction coefficient of polymer materials sliding against steel.