WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

Podobne dokumenty
WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

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

TRIBOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI STALI Z BOREM W WĘZŁACH CIERNYCH SMAROWANYCH OLEJAMI SILNIKOWYMI

WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE DWUSKŁADNIKOWYCH WARSTW POWIERZCHNIOWYCH PRACUJĄCY W WĘZŁACH CIERNYCH

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

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

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

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

WPŁYW TEMPERATURY NA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA SAMOCHODOWYCH HAMULCÓW CIERNYCH

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

Badania tribologiczne poprzecznych łożysk ślizgowych z wykorzystaniem mikro-rowków smarnych

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

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

12/ Eksploatacja

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

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CrC+(Ni-Mo)+CrN

WŁASNOŚCI ŚLIZGOWYCH WĘZŁÓW TARCIA Z NIEJEDNORODNYMI POWIERZCHNIAMI NATRYSKIWANYMI PLAZMOWO

INVESTIGATIONS OF BOUNDARY FRICTION OF USED MOTOR OIL IN CONDITION OF VARIABLE LOAD

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

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

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

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

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

BADANIE WPŁYWU DODATKU PANTHER 2 NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN SILNIKA ZI

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

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

DIAGNOSTYKA INTENSYWNOŚCI ZUŻYCIA OLEJU SILNIKOWEGO W CZASIE EKSPLOATACJI

WPŁYW KIESZENI SMAROWYCH NA ZATARCIE PARY CIERNEJ STAL BRĄZ

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

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

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK CERAMICZNYCH AL 2 O 3 NATRYSKIWANYCH PLAZMOWO

ANALIZA ZUŻYCIA STALOWYCH PIERŚCIENI WSPÓŁPRACUJĄCYCH Z ŻELIWEM SFEROIDALNYM PODDANYM LASEROWEJ OBRÓBCE CIEPLNEJ

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

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

1. Obliczenia wytrzymałościowe elementów maszyn przy obciążeniu zmiennym PRZEDMOWA 11

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

WPŁYW OLEJÓW SMAROWYCH NA WYTRZYMAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ STOPÓW ŁOŻYSKOWYCH

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

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

ANALIZA PORÓWNAWCZA WŁASNOŚCI SMARNYCH OLEJU MASZYNOWEGO AN-46 PRZED I PO PROCESIE EKSPLOATACJI

POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza. Ćwiczenie nr 5

Politechnika Poznańska Wydział Inżynierii Zarządzania. Wprowadzenie do techniki tarcie ćwiczenia

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

WSPÓŁODDZIAŁYWANIE DODATKÓW TECHNOLOGICZNYCH ZAWARTYCH W OLEJACH HANDLOWYCH Z PREPARATEM EKSPLOATACYJNYM O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

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

ANTYŚCIERNE I ANTYKOROZYJNE WARSTWY NOWEJ GENERACJI WYTWARZANE W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA PARY KINEMATYCZNEJ BRĄZ ŻELIWO STOPOWE PRZY TARCIU MIESZANYM

BADANIA PORÓWNAWCZE ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE PRZEZ TARCIE AZOTOWANYCH I NAWĘGLANYCH STALI KONSTRUKCYJNYCH

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH Łódź, maja 1997 r.

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

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

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

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA ŁOŻYSKA ŚLIZGOWEGO Z WYKORZYSTANIEM BILANSU CIEPLNEGO

WPŁYW WARUNKÓW SMAROWANIA NA ZMIANY STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI ELEMENTÓW ŁOŻYSK TOCZNYCH

88 MECHANIK NR 3/2015

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Teoretyczny model panewki poprzecznego łożyska ślizgowego. Wpływ wartości parametru zużycia na nośność łożyska

Analiza trwałości eksploatacyjnej oleju silnikowego

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

WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE ELEMENTÓW ŚLIZGOWYCH Z POWIERZCHNIOWĄ WARSTWĄ DWUSKŁADNIKOWĄ

WŁAŚCIWOŚCI SAMOSMARNYCH ŁOŻYSK Z PROSZKU BRĄZU Z MODYFIKOWANĄ POWIERZCHNIĄ NANOCZĄSTECZKAMI SMARU MoS 2

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW PRZEZNACZONYCH NA ELEMENTY ŁOŻYSK FOLIOWYCH

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

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

PROBLEMY NIEKONWENCJOWALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH. Łódź maja 1997 roku

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH. Łódź maja 1995 roku UKŁADY ŁOŻYSKOWE Z CZOPEM Z POWIERZCHNIOWAM WARSTWAM DWUSKŁADNIKOWAZ

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

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH WYTWARZANYCH W PROCESACH CHROMOWANIA DYFUZYJNEGO POŁĄCZONYCH Z OBRÓBKĄ PVD

Trwałość i niezawodność Durability and reliability. Transport I stopień Ogólnoakademicki. Studia stacjonarne. Kierunkowy

T R I B O L O G I A 99. Alicja LABER *

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

OCENA WŁASNOŚCI SMARNYCH WYBRANYCH ŚRODKÓW SMAROWYCH STOSOWANYCH W EKSPLOATACJI URZĄDZEŃ DŹWIGOWYCH

INVESTIGATION OF INFLUENCE OF UTILIZATION DEGREE OF THE SYNTETIC MOTOR OIL ON FRICTIONAL PARAMETERS

Łożyska ślizgowe - podstawowe rodzaje

Innowacyjne rozwiązanie materiałowe implantu stawu biodrowego Dr inż. Michał Tarnowski Prof. dr hab. inż. Tadeusz Wierzchoń

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

ANALIZA METROLOGICZNA WYNIKÓW BADAŃ NA PRZYKŁADZIE ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH

KSZTAŁTOWANIE RELIEFÓW NA POWIERZCHNIACH ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH METODAMI NAGNIATANIA

Wymrażanie i azotowanie stali narzędziowych

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE STALI 41CrAlMo7 PO AZOTOWANIU JARZENIOWYM ORAZ ABLACYJNYM TEKSTUROWANIU LASEROWYM

TECHNOLOGIE ZABEZPIECZANIA POWIERZCHNI Technologies for protecting the surface Kod przedmiotu: IM.D1F.45

BADANIA WPŁYWU PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM NA WŁASNOŚCI SMARNE OLEJU OBIEGOWEGO STOSOWANEGO W SILNIKACH OKRĘTOWYCH

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

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

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

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

The influence of technologically boron-modification surface layer on the friction processes in sliding pairs of combustion engine

ŻELIWNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

Transkrypt:

JANUSZ LUBAS WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE SURFACE LAYER OF THE STEEL MODIFIED WITH BORON UNDER MIXED FRICTION CONDITIONS Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań porównawczych par ślizgowych z warstwami powierzchniowymi modyfikowanymi borem. Warstwy te wykonano na próbkach pierścieniowych w procesach borowania proszkowego, ulepszania cieplnego stali zawierającej bor 3MnB4, borowania laserowego oraz powłoki TiB 2 metodą PVD. Badania tribologiczne przeprowadzono na testerze typu rolka klocek. Przeciwpróbki wykonano ze stopu łożyskowego AlSn2, a układ smarowano olejem silnikowym Lotos mineralny 15W/4. Badania potwierdziły możliwość zastosowania warstw modyfikowanych borem w parach pracujących w warunkach tarcia ślizgowego. Zastosowanie borowania proszkowego i stali z zawartością boru z ulepszaniem cieplnym w parze ślizgowej generuje parametry tarcia i zużycie na poziome próbek azotowanych. Słowa kluczowe: zużycie, obróbka powierzchniowa, bor, tarcie ślizgowe Abstract The paper present the results of test sliding pairs with surface layers modified by boron. The ring specimens produce from 46Cr2 steel. The layers was made by nitrogen hardening, powder pack boronizing, laser boronizing, heat treatment steel 3MnB4 including boron and PVD process TiB 2. The tribological test was performed on a block on ring wear tester with a lubricant Lotos mineral oil. Counter body was cut out AlSn2 bearing alloy. The tests confirmed possibility use layers with boron in sliding pair worked under mixed friction. The used layers powder borided and heat treatment steel with boron generated friction parameters and wear on the level of nitrogen hardening samples. Keywords: wear, surface treatment, boron, sliding friction Dr inż. Janusz Lubas, Instytut Techniki, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Uniwersytet Rzeszowski.

296 1. Wstęp Ślizgowe węzły tarcia jako struktury tribologiczne są funkcją materiałów konstrukcyjnych i zastosowanych w procesie wytwarzania technologii. Właściwości tribologiczne węzła trącego są wypadkową konstrukcji węzła i właściwości współpracujących powierzchni, a pośrednio stanu warstwy wierzchniej elementów węzła ciernego. Stan warstwy wierzchniej można konstytuować w procesach technologicznych poprzez dobór odpowiednich materiałów na te elementy i technologii ich obróbki powierzchniowej. Prawidłowo ukształtowana warstwa wierzchnia zapewnia optymalne właściwości tribologiczne w czasie eksploatacji, a tym samym trwałość i niezawodność konstrukcji. Ze względu na różnorodność warunków pracy, obciążenie węzłów ślizgowych i rodzaju występującego zużycia istotny jest wybór rodzaju obróbki powierzchniowej. Obecnie znanych jest wiele metod wytwarzania warstw powierzchniowych chroniących przed zużyciem tribologicznym [1, 2]. Z dużej liczby procesów obróbki powierzchniowej stosowanych do poprawy właściwości tribologicznych korzystne właściwości wykazują warstwy powierzchniowe modyfikowane borem. Stosowane obecnie procesy modyfikacji borem pozwalają uzyskać warstwy powierzchniowe o dużej twardości, odporności na zużycie i korozje, przy niskiej kruchości i braku skłonności do pękania [3]. Jednak cechy eksploatacyjne tych warstwy zależą od składu chemicznego, struktury warstwy wierzchniej, metody i parametrów procesów ich wytwarzania i ewentualnej obróbki cieplnej. Modyfikacja warstwy wierzchniej borem powinna być dobierana w zależności od wymaganych własności eksploatacyjnych i warunków pracy elementów maszyn [4 7]. 2. Opis badań Celem artykułu jest określenie wpływu technologicznie ukształtowanych warstw powierzchniowych czopa na parametry tarcia w węźle ślizgowym w warunkach tarcia mieszanego. Badania tribologiczne przeprowadzono na testerze produkcji MCNEMT w Radomiu typu T 5. Do realizacji programu badań wykonano próbki pierścieniowe z warstwami powierzchniowymi: borowanymi w proszku, borowanymi laserowo i z powłoką TiB 2 uzyskaną metodą PVD. Warstwy te wytworzono próbkach ze stali 46Cr2. Wykonano również próbki pierścieniowe z warstwą powierzchniową ulepszaną cieplnie (stal z dodatkiem boru 3MnB4) i azotowaną jonizacyjne na próbkach ze stali 38HMJ. Próbki te podczas prób współpracowały z wycinkiem panwi wykonanych ze stopu łożyskowego AlSn2. Badane pary kinematyczne smarowano podczas testu olejem silnikowym Lotos mineralny 15W/4. 3. Wyniki badań W warunkach tarcia mieszanego współpracę węzła ślizgowego charakteryzuje duża dynamika zmian wartości mierzonych parametrów pod wpływem zewnętrznych wymuszeń. Określenie tendencji tych zmian jest szczególnie istotne w czasie rozruchu pary ciernej. Ocena zachodzących zmian jest możliwa poprzez rejestrację siły tarcia. Badania te zrealizowano, rozpędzając czop od do 5 obr./min w czasie t = 3 s. Zarejestrowane wykresy

przedstawiają typowe przebiegi siły tarcia dla par ciernych pierścień klocek przy obciążeniu 2 MPa w warunkach rozruchu maszyny (rys. 1).,16 297 współczynnik tarcia μ,12,8,4 E D C A, B 1 2 3 4 5 obroty n [obr./min] Rys. 1. Wpływ obróbki powierzchniowej próbki pierścieniowej na zmianę współczynnika tarcia w funkcji prędkości obrotowej, przy obciążeniu 2 MPa; A azotowanie, B borowanie w proszku, C ulepszanie cieplne, D TiB 2, E borowanie laserowe Fig. 1. Influence of surface treatment ring sample on change of friction coefficient vs. rotation speed and load 2 MPa; A nitrogen hardening, B powder pack boronizing, C heat treatment, D TiB 2, E laser boronizing Pomiary wykazały, że istnieje duża zależność przebiegu współczynnika tarcia od ukształtowanej warstwy powierzchniowej czopa. Podczas rozruchu pary ciernej następuje gwałtowny wzrost oporu tarcia, a następnie jego spadek. Rejestrowane przebiegi współczynnika tarcia dla wyższych prędkości obrotowych są zróżnicowane. Obserwuje się pary kinematyczne, w których wzrost wartości współczynnika tarcia następuje wraz ze wzrostem prędkości obrotowej próbki pierścieniowej. Zmiany te występują w parach z warstwami powierzchniowymi azotowanymi i borowanymi laserowo po przekroczeniu 3 obr./min, a dla pary z powłoką TiB 2 po przekroczeniu 1 obr./min. Dla innych par kinematycznych wzrost prędkości obrotowej prowadzi to stabilizacji wartości współczynnika tarcia w badanym zakresie prędkości obrotowej. Trend ten obserwowany jest dla par z czopem ze stali 3 MnB 4 po ulepszaniu cieplnym. W trzeciej grupie par kinematycznych współczynnik tarcia zmniejszaja się wraz ze wzrostem prędkości obrotowej próbki pierścieniowej. Zmiany te zarejestrowano dla pary z warstwą powierzchniową borowaną w proszkach. Obserwacja tych zmian w okresie rozruchu wnosi informacje o zachowaniu się układu w czasie dalszej jego pracy. Najkorzystniejsze warunki pracy występują w parach kinematyczny, w których po wzroście współczynnika tarcia w początkowym etapie rozruchu następuje jego znaczne obniżenie i stabilizacja na stałym poziomie. W takich parach w tym krótkim czasie następuje ukształtowanie równowagi tribochemicznej, co zapewnia optymalne warunki do pracy układu. Zarejestrowane zmiany są wynikiem fizykochemicznych pro-

298 cesów i zmian mikrogeometrii powierzchni tarcia w wyniku adaptacji systemu do warunków wymuszeń zewnętrznych. 3 Siła tarcia F [N] 2 1 5 MPa 1 MPa 15 MPa 2 MPa Rys. 2. Wpływ obróbki powierzchniowej próbki pierścieniowej na siłę tarcia w momencie rozruchu w funkcji obciążenia pary kinetycznej; A azotowanie, B borowanie w proszku, C ulepszanie cieplne, D TiB 2, E borowanie laserowe Fig. 2. Influence of surface treatment ring sample on friction force in function load of kinematics pair; A nitrogen hardening, B powder pack boronizing, C heat treatment, D TiB 2, E laser boronizing W parach ślizgowych istotnym zagadnieniem jest wyznaczenie wartości maksymalnego momentu rozruchowego. W celu określenia tej wielkości zarejestrowane zostały wartości siły tarcia w chwili startu pary ciernej w funkcji ukształtowania warstwy powierzchniowej czopa i obciążenia pary kinematycznej (rys. 2). Zarejestrowane wyniki siły tarcia potwierdziły wzrost jej wartości wraz ze wzrostem obciążenia badanej pary. W warunkach tarcia mieszanego najniższe opory rozruchu obserwuje się dla par z warstwą powierzchniową azotowaną, borowaną proszkowo i ulepszaną cieplnie. Rejestrowane opory tarcia są zbliżone co do wartości i dotyczy to całego zakresu obciążenia badanego układu. Istotne zmiany oporów tarcia występują dla par z czopami z powłoką TiB 2 i warstwą borowaną laserowo. W przypadku tych warstw powierzchniowych obserwuje się wzrost oporów tarcia o 2%. W celu wyznaczenia wpływu modyfikacji warstwy powierzchniowej na warunki tarcia w parze ślizgowej przeprowadzono badania dla założonych warunków obciążenia; stała prędkość obrotowa czopa n = 1 obr./min i zmienne naciski jednostkowe p = 5 2 MPa. Na podstawie przebiegów siły tarcia i temperatury dla ustalonych warunków pracy pary ciernej wyznaczono wartości momentu tarcia i temperatury w zależności od sposobu modyfikacji warstwy powierzchniowej czopa i obciążenia pary kinematycznej (rys. 3). Większość badanych warstw powierzchniowych (azotowana, borowana w proszku, ulepszana cieplnie) wykazuje zbliżony poziom wartości oporów tarcia. Również wartości temperatury

299 są porównywalne, ale najniższą zmierzono dla pary z warstwą ulepszaną cieplnie. Największe opory tarcia zmierzono w parze z powłoką TiB 2, a ich wartość jest o 7% większa w stosunku do wymienionych powyżej par badanych. Zastosowanie w parze próbki pierścieniowej z warstwą borowaną laserowo wykazują wzrost oporów o około 4%. Zmierzona temperatura w obszarze tarcia dla tych par jest najwyższa i przekracza 1 C. 4 12 3 9 Siła tarcia F [N] Siła tarcia F [N] 2 1 Siła temperatura tarcia t [ C] t [ o C] 6 3 1,, 5 MPa 1 MPa 15 MPa 2 MPa Rys. 3. Wpływ obróbki powierchniowej próbki pierścieniowej na siłę tarcia i temperaturę w funkcji obciążenia pary kinetycznej przy 1 obr./min czopa: A azotowanie, B borowanie w proszku, C ulepszanie cieplne, D TiB 2, E borowanie laserowe Fig. 3. Influence of surface treatment ring sample on friction forces and temperature depending on normal load and rotation speed 1 rpm; A nitrogen hardening, B powder pack boronizing, C heat treatment, D TiB 2, E laser boronizing Pomiar zużycia stopu łożyskowego wykazał najniższe wartości zużycia dla par z warstwami powierzchniowymi azotowanymi, borowanymi w proszku i ulepszanych cieplnie. Wielkość zużycia w tych parach nie przekracza,1 mg masy stopu łożyskowego, a rozrzut wartości zużycia dla tych par nie przekracza 2%. W parach z powłoką TiB 2 i z warstwą borowaną laserowo zużycie stopu łożyskowego jest prawie dwukrotnie wyższe. Zmiany te są efektem oddziaływania współpracujących warstw powierzchniowy na siebie i występowaniem zjawisk fizykochemicznych w obszarze styku pod wpływem wymuszeń zewnętrznych. Istotne znaczenie odgrywa tutaj oddziaływanie czynnika smarnego, który, ulegając przemianom tribochemicznym, może tworzyć korzystne lub niekorzystne warunki tarcia. Zmiany te w oleju prowadzą do powstawania warstw granicznych o dużej odporności na przerywanie lub ulegające szybkiemu zniszczeniu, co ułatwia kontakt wierzchołków nierówności współpracujących warstw powierzchniowych. W warunkach tarcia występowało przenoszenie materiału panwi na powierzchnie czopa, co mogło intensyfikować proces zużycia szczególnie w przypadku powłoki TiB 2. Zużycie stopu łożyskowego w parze z warstwą borowaną laserowo wynika z uzyskanej niejednorodności warstwy powierzchniowej. 1

3,25,2 zużycie [mg],15,1,5 1 MPa 15 MPa 2 MPa Rys. 4. Wpływ obróbki powierchniowej próbki pierścieniowej na zużycie wagowe stopu łożyskowego AlSn2 w funkcji obciążenia pary kinetycznej: A azotowanie, B borowanie w proszku, C ulepszanie cieplne, D TiB 2, E borowanie laserowe Fig. 4. Influence of surface treatment ring sample on wear of AlSn2 bearing alloy under various load conditions: A nitrogen hardening, B powder pack boriding, C heat treatment, D TiB 2, E laser boronizing 4. Wnioski Na podstawie przeprowadzonych badań eksperymentalnych i analizy ich wyników można wyciągnąć następujące wnioski: 1. Zastosowane technologie modyfikacji warstwy powierzchniowej stalowej próbki pierścieniowej borem umożliwiają wytworzenie warstw wierzchnich, o ustalony właściwościach tribologicznych, wymaganych dla elementów węzła ślizgowego pracującego w warunkach tarcia mieszanego. 2. Zastosowanie borowania w proszku wpływa korzystnie na parametry tribologiczne pary ciernej i osiąga zbliżone warunki pracy do pary z warstwą azotowaną. Wielkość zużycia stopu łożyskowego i opory tarcia mają porównywalne wartości. 3. Największe zużycie stopu łożyskowego generuje zastosowanie w parze ślizgowej powłoki TiB 2 i warstwy powierzchniowej borowanej laserowo. Literatura [1] Nakonieczny A., Powierzchniowe obróbki wyrobów metalowych, IMP, Warszawa 2. [2] K u l a P., Inżynieria warstwy wierzchniej, Politechnika Łódzka, Łódź 2.

31 [3] P r z y b y ł owicz K., Teoria i praktyka borowania stali, Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2. [4] P e r t e k A., Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymanych w procesie borowania gazowego, Rozprawy nr 365, Politechnika Poznańska, Poznań 21. [5] Martini C., Palombarini G., Poli G., Prandstraller D., Sliding and abrasive wear behaviour of boride coatings, Wear, Vol. 256, 24, 68-613. [6] S t e i n m a n n M., M u l l e r A., M e e r k a m m H., A new type of tribological coating for machine elements based on carbon, molybdenum disulphide and titanium diboride, Tribology International, Vol. 37, 24, 879-885. [7] T a k t a k S., Tribological behaviour of borided bearing steel at elevated temperature, Surface & Coating Technology, Vol. 21, 26, 223-2239.