WPŁYW NACISKU, PRĘDKOŚCI ŚLIZGANIA I TWARDOŚCI NA ZUŻYCIE PRZY SUCHYM TARCIU STALI NA OBRĘCZE KÓŁ KOLEJOWYCH

Podobne dokumenty
LABORATORYJNA OCENA WPŁYWU NACISKU I PRĘDKOŚCI ŚLIZGANIA NA INTENSYWNOŚĆ ZUŻYCIA STALI OBRĘCZOWEJ GATUNKU B6T PRZY SUCHYM TARCIU ŚLIZGOWYM

WPŁYW POŚLIZGU NA ZUŻYCIE I ZMIANY W MIKROSTRUKTURZE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI BAINITYCZNEJ PRZEZNACZONEJ NA SZYNY KOLEJOWE

12/ Eksploatacja

LABORATORY WEAR ASSESSMENT OF SELECTED ELEMENTS OF RAILWAY TRANSPORT MEANS

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

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

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

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

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

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

88 MECHANIK NR 3/2015

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

Zastosowanie MES do wyjaśnienia mechanizmu zużywania w węzłach tarcia

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

WPŁYW AZOTOWANIA NA ZUŻYCIE FRETTINGOWE W POŁĄCZENIU WCISKOWYM

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

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

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

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA PARY KINEMATYCZNEJ BRĄZ ŻELIWO STOPOWE PRZY TARCIU MIESZANYM

WPŁYW TEMPERATURY NA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA SAMOCHODOWYCH HAMULCÓW CIERNYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

WPŁYW PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH NA ZUŻYCIE FRETTINGOWE W POŁĄCZENIU WCISKOWYM

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

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

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

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

DIAGNOSTYKA INTENSYWNOŚCI ZUŻYCIA OLEJU SILNIKOWEGO W CZASIE EKSPLOATACJI

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

OCENA JAKOŚCI ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

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

64/2 STALIWO L20HGSNM ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

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

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I TRYBOLOGICZNE SILUMINU NADEUTEKTYCZNEGO PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

Analiza trwałości eksploatacyjnej oleju silnikowego

KOMPUTEROWA SYMULACJA POLA TWARDOŚCI W ODLEWACH HARTOWANYCH

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

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

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

PARAMETRY STEREOLOGICZNE GRAFITU I SKŁAD CHEMICZNY OKREŚLAJĄCY WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA SFEROIDALNEGO

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

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

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

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

WPŁYW WODY NA WŁAŚCIWOŚCI TARCIOWE PODESZEW OBUWIA

Politechnika Poznańska Wydział Inżynierii Zarządzania. Wprowadzenie do techniki tarcie ćwiczenia

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

MATEMATYCZNY MODEL PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

SPOSÓB WYZNACZANIA MAKSYMALNEGO PRZYROSTU TEMPERATURY W PROCESIE TARCIA METALI

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

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

CHARAKTERYSTYKA I ZASTOSOWANIA ALGORYTMÓW OPTYMALIZACJI ROZMYTEJ. E. ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, Kraków

FUNKCYJNY OPIS KRZYWEJ HARTOWNOŚCI. JURA Stanisław., BARTOCHA Dariusz Katedra Odlewnictwa, Politechniki Śląskiej, Gliwice Towarowa 7, POLAND

WĘGLOAZOTOWANIE JAKO ELEMENT OBRÓBKI CIEPLNEJ DLA ŻELIWA ADI

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO I STOPNIA SFEROIDYZACJI GRAFITU NA WŁASNOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA

WŁASNOŚCI ŚLIZGOWYCH WĘZŁÓW TARCIA Z NIEJEDNORODNYMI POWIERZCHNIAMI NATRYSKIWANYMI PLAZMOWO

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI CIERNYCH WYBRANYCH TWORZYW POLIURETANOWYCH STOSOWANYCH W NAPĘDACH KOLEJEK SZYNOWYCH

AERODYNAMIKA UKŁADU KOŁO KOLEJOWE - KLOCEK HAMULCOWY I JEJ WPŁYW NA OBCIĄŻENIA TERMICZNE

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

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

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

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

WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Z UKŁADU Ni-Ta-Al-M O DUŻEJ ZAWARTOŚCI WĘGLA

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

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

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

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

ŻELIWNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

iglidur G Ekonomiczny i wszechstronny

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA ŁOŻYSKA ŚLIZGOWEGO Z WYKORZYSTANIEM BILANSU CIEPLNEGO

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

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

MONITOROWANIE PRODUKCJI I KONTROLA JAKOŚCI STALIWA ZA POMOCĄ PROGRAMU KOMPUTEROWEGO

ROLA PRZECIWPRÓBEK W PROCESIE ZUŻYWANIA WĘZŁÓW TARCIA Z KOMPOZYTAMI ALUMINIOWYMI

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

WPŁYW OBCIĄŻENIA TRAMWAJU NA PRZEMIESZCZENIE ELEMENTÓW ELASTYCZNEGO KOŁA TRAMWAJOWEGO

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

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

WERYFIKACJA MODELU DYNAMICZNEGO PRZEKŁADNI ZĘBATEJ W RÓŻNYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

Transkrypt:

4-2009 T R I B O L O G I A 267 Mirosław WITASZEK *, Kazimierz WITASZEK * WPŁYW NACISKU, PRĘDKOŚCI ŚLIZGANIA I TWARDOŚCI NA ZUŻYCIE PRZY SUCHYM TARCIU STALI NA OBRĘCZE KÓŁ KOLEJOWYCH THE INFLUENCE OF CONTACT PRESSURE, SLIDING VELOCITY AND HARDNESS ON DRY WEAR OF STEELS FOR TYRES OF RAIL WHEELS Słowa kluczowe: intensywność zużywania, stale na obręcze kół kolejowych, twardość, nacisk, prędkość ślizgania, suche tarcie ślizgowe Key-words: wear rate, steels tyres of rail wheels, hardness, pressure, sliding velocity, dry sliding friction Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań zużycia wybranych trzech stali węglowych. Badania przeprowadzono na zmodyfikowanym stanowisku Timkena, przy suchym tarciu ślizgowym. Wyniki badań pozwoliły na określenie zależności intensywności zużywania badanych stali od wybra- * Politechnika Śląska, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, tel. (032) 603 41 52, fax. (032) 603 42 92, e-mail: miroslaw.witaszek@polsl.pl, kazimierz.witaszek@polsl.pl

268 T R I B O L O G I A 4-2009 nych parametrów charakteryzujących własności materiału (twardość stali) i warunki współpracy (nacisk i prędkość ślizgania). Zależności te opisano za pomocą równania wykładniczego. Wykorzystano je wraz z wynikami badań metalograficznych do analizy merytorycznej otrzymanych wyników badań zużycia. WPROWADZENIE Zestawy kołowe odgrywają istotną rolę w zapewnieniu niezawodności oraz bezpieczeństwa jazdy pojazdów szynowych [L. 1]. Doświadczenia eksploatacyjne wskazują na to, że procesy zużycia wywierają istotny wpływ na trwałość i niezawodność kół. Na te procesy wpływają różne czynniki, jak np. własności materiałowe stali na obręcze i wieńce kół oraz warunki współpracy. Znajomość ich wpływu na proces zużycia może być wykorzystana w celu podwyższenia trwałości i niezawodności kół. Z uwagi na znaczną zmienność warunków współpracy podczas eksploatacji pojazdów wyniki badań eksploatacyjnych nie są w pełni wystarczające dla oceny wpływu ww. czynników na zużycie kół. Pomocne są tu wyniki badań laboratoryjnych, w których warunki współpracy mogą zostać ustabilizowane. Szczególnie intensywne zużycie występuje w przypadku obrzeży kół pojazdów pracujących na terenach górskich [L. 2]. Współpraca obrzeży z bokami główek szyn odbywa się w warunkach tarcia suchego, przy największym udziale ruchu ślizgowego [L. 3]. Stąd badania laboratoryjne zużycia tego skojarzenia często prowadzone są przy suchym tarciu ślizgowym [L. 3, 4], podobnie jak w niniejszej pracy. BADANIA ZUŻYCIA Badaniom zużycia poddano stal obręczową gatunku B6 (według karty UIC 810-1) oraz dwie stale niestopowe do ulepszania cieplnego gatunków 45 i 55 (odpowiednio C45 i C55 według normy PN-EN 10083-2), które jak podaje praca [L. 5] mogą być wykorzystane do modelowania stali obręczowych. Skład chemiczny i twardość badanych materiałów przedstawiono w Tabeli 1. Badania przeprowadzono na zmodyfikowanym stanowisku Timkena, przy suchym tarciu ślizgowym. Podobnie jak we wcześniejszej pracy [L. 4] badane skojarzenie stanowiły dwa walce o osiach prostopadłych. Pozwoliło to na uzyskanie punktowego styku skoncentrowanego, który jest typowy dla kół i szyn kolejowych.

4-2009 T R I B O L O G I A 269 Tabela 1. Skład chemiczny i twardość Brinella (HB) badanych stali Table 1. Chemical composition and Brinell hardness (HB) of tested steels Gatunek Skład chemiczny Twardość stali C Mn Si P S Cr Ni Cu Al HB B6 0,61 0,82 0,34 0,010 0,004 0,02 0,01 0,03 0,031 285 C45 0,47 0,69 0,23 0,007 0,019 0,14 0,18 0,22 0,021 250 C45 0,47 0,69 0,23 0,007 0,019 0,14 0,18 0,22 0,021 226 C55 0,58 0,61 0,2 0,014 0,014 0,09 0,05 0,14 0,004 206 Próbki, wykonane z badanych stali, były podczas testów zamocowane nieruchomo. Tarcie ślizgowe uzyskiwano dzięki ruchowi obrotowemu przeciwpróbki. Stanowił ją zewnętrzny pierścień łożyska stożkowego typu 30204A, wykonany ze stali 100Cr6 (ŁH15), o twardości 62 HRC. Zastosowanie przeciwpróbek o znacznie większej twardości niż próbki, w badaniach zużycia w stykach skoncentrowanych przy tarciu ślizgowym, jest często spotykane zarówno w kraju, jak i za granicą [L. 3, 4]. Parametrami badań były: obciążenie (63 153 N), prędkość ślizgania (0,2 0,4 m/s) i droga tarcia (7,4 60 m). Zużycie próbek określano za pomocą objętości śladu, który powstawał na próbce podczas badania. Wyznaczano ją metodą optyczną, zastosowaną we wcześniejszej pracy [L. 4]. Pozwalała ona na określenie nominalnej powierzchni styku, co przy znanym obciążeniu umożliwiło obliczenie nacisku w styku próbki i przeciwpróbki, w momencie zakończenia badania. WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA Przykładową zależność zużycia objętościowego i nacisku w styku próbki z przeciwpróbką od drogi tarcia dla stali B6 przy obciążeniu równym 63 N oraz prędkości ślizgania 0,4 m. s -1 przedstawiono na Rys. 1. Z uwagi na rozrzut wyników badań, w celu wyznaczenia intensywności zużywania, zależności zużycia od drogi tarcia aproksymowano za pomocą funkcji potęgowej: Z b = a L (1) gdzie: Z zużycie objętościowe, mm 3, L droga tarcia, m, a, b współczynniki liczbowe określone za pomocą regresji.

270 T R I B O L O G I A 4-2009 Rys. 1. Przebieg zużycia objętościowego i nacisku w styku próbki ze stali B6 z przeciwpróbką w funkcji drogi tarcia, przy obciążeniu 63 N i prędkości 0,4 m/s Fig. 1. Wear volume and contact pressure of steel grade B6 vs. sliding distance, for a load of 63 N and sliding speed of 0.4 m/s W taki sam sposób przeprowadzono aproksymację nacisku. Otrzymane funkcje przedstawiono na Rys. 1. Wynika z niego, że wydłużenie drogi tarcia powoduje zwiększenie zużycia i zmniejszenie nacisku. Takie zmiany nacisku podczas badania są charakterystyczne dla licznych skojarzeń o styku skoncentrowanym, pracujących w warunkach tarcia ślizgowego [L. 6]. Są one przyczyną nieliniowej zależności zużycia od drogi tarcia (Rys. 1), co świadczy o zmianach intensywności zużywania podczas badania. Liniową intensywność zużywania I (stosunek zużycia liniowego do drogi tarcia) obliczono ze wzoru [L. 4]: gdzie: A nominalna powierzchnia styku, mm 2. dz I = (2) A dl Wpływ badanych czynników na liniową intensywność zużywania stali opisano za pomocą następującej zależności: I = exp(4,4. 10-2. p 5,23. v 3,38. 10-3. H 6,95. 10-5. p 2 + 5,02. v 2 + 8,35. 10-5. p. H) (3) gdzie: I liniowa intensywność zużywania,. 10-6, p nacisk, MPa, v prędkość ślizgania, m. s -1, H twardość stali, HB.

4-2009 T R I B O L O G I A 271 Współczynniki liczbowe równania (3) dobrano za pomocą regresji liniowej. Przeprowadzono analizę ich statystycznej istotności za pomocą testu t-studenta. Jego wyniki wskazują, że prawdopodobieństwo istotności współczynników podanych w równaniu (3) przekracza 95%. Współczynnik korelacji regresji wynosił 0,88. Pozwoliło to wykorzystać otrzymane równanie do dalszych prac. Na Rys. 2 4 przedstawiono zależność intensywności zużywania badanych stali od nacisku, prędkości ślizgania i twardości wyznaczoną za pomocą równania (3). Z Rys. 2 4 wynika, że w badanym zakresie największy wpływ na intensywność zużywania wywierają: nacisk i twardość stali. Zwiększenie nacisku oraz zmniejszenie twardości stali i prędkości ślizgania wywołuje wzrost tej intensywności. W celu ustalenia możliwych przyczyn tych zmian przeprowadzono metalograficzne obserwacje zużytych powierzchni. Przykładowe zdjęcie mikroskopowe powierzchni śladu zużycia przedstawiono na Rys. 5. Wynika z niego, że występują na niej: rysy, wyrwy i tlenki, co świadczy o działaniu trzech mechanizmów zużywania: ściernego, adhezyjnego i utleniającego. Rys. 2. Zależność intensywności zużywania badanych stali od nacisku i prędkości ślizgania dla twardości 206 HB i 285 HB Fig. 2. Wear rate of the tested steels vs. contact pressure and sliding velocity for hardness of 206 HB and 285 HB Rys. 3. Zależność intensywności zużywania badanych stali od nacisku i twardości dla prędkości ślizgania 0,2 m/s i 0,6 m/s Fig. 3. Wear rate of the tested steels vs. contact pressure and hardness for sliding velocity of 0.2 m/s and 0.6 m/s

272 T R I B O L O G I A 4-2009 Rys. 4. Zależność intensywności zużywania badanych stali od prędkości ślizgania i twardości dla nacisku 25 MPa i 120 MPa Fig. 4. Wear rate of the tested steels vs. sliding velocity and hardness for contact pressure of 25 MPa and 120 MPa Rys. 5. Zużyta powierzchnia próbki ze stali B6 przy nacisku 49,2 MPa i prędkości ślizgania 0,4 m/s, mikroskop optyczny, pow. 100x Fig. 5. Worn surface of a specimen made of steel B6 for contact pressure of 49.2 MPa and sliding velocity of 0.4 m/s, optical micrograph, magnification 100x Obecność tlenków ogranicza możliwości powstawania styków metalicznych nierówności, a tym samym adhezji, co obniża intensywność zużywania [L. 7]. Na podstawie obserwacji mikroskopowych otrzymanych śladów zużycia stwierdzono, że przy zwiększeniu nacisku ilość tlenków na powierzchni spada. Zwiększenie nacisku sprzyja więc oddzielaniu się tlenków z powierzchni i ich wykruszaniu, co zaobserwowali również autorzy pracy [L. 7]. Ponadto zwiększenie nacisku może intensyfikować zużywanie ścierne, co wraz ze wspomnianym zmniejszeniem się ilości tlenków sprzyjającym zużywaniu adhezyjnemu skutkuje podwyższeniem intensywności zużywania. Zwiększenie prędkości ślizgania wywołuje podwyższenie temperatury w obszarze styku współpracujących elementów. Sprzyja to utlenianiu powierzchniowemu, co prowadzi do obniżenia intensywności zużywania [L. 7]. Przyczyną spadku intensywności zużywania ze wzrostem twardości stali może być zwiększenie jej odporności na zużywanie ścierne oraz odkształcenia plastyczne, które sprzyjają adhezji oraz pękaniu i wykruszaniu się powierzchniowych warstw tlenków.

4-2009 T R I B O L O G I A 273 WNIOSKI Na podstawie wyników przeprowadzonych badań i obliczeń sformułowano następujące wnioski: W przypadku badanych stali, dla przyjętych warunków współpracy, występują trzy mechanizmy zużywania: ścierne, adhezyjne i utleniające. Zwiększenie nacisku podwyższa intensywność zużywania, ponieważ sprzyja zużywaniu ściernemu i adhezyjnemu oraz usuwaniu tlenków z powierzchni współpracy. Ze wzrostem prędkości obniża się intensywność zużywania, gdyż zwiększa się ilość tlenków w strefie styku, co przeciwdziała zużywaniu adhezyjnemu. Większa twardość stali podwyższa jej odporność na zużywanie ścierne oraz zmniejsza odkształcenie plastyczne, obniżając w ten sposób intensywność zużywania. Pracę wykonano w ramach Badań Własnych Katedry Eksploatacji Pojazdów Samochodowych Politechniki Śląskiej w roku 2009. LITERATURA 1. Guzowski S.: Ocena zużycia elementów zestawów kołowych w badaniach modelowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria: Transport, z. 39, Gliwice, 1999, s. 57 63. 2. Bejenka K., Marciniak Z., Medwid M.: Wpływ smarowania obrzeży kół lokomotyw spalinowych i elektrycznych na tempo ich zużycia. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Transport, z. 14 (1989), 51 59. 3. Robles Hernández F.C., Demas N.G., Davis D.D., Polycarpou A.A., Maal L.: Mechanical properties and wear performance of premium rail steels. Wear, 263 (2007), 766 772. 4. Witaszek M.: The influence of pressure and sliding velocity on the wear of a bainitic rail steel in the presence of lubricant. Tribologia, 220 (2008) 4, s. 203 209. 5. Kulikowski H., Sorochtej M.: Badania zużycia materiałów na koła jezdne pojazdów szynowych. W: XII Konferencja Naukowa Pojazdy Szynowe, tom 2. Rydzyna 21 24.10.1996, s. 161 166.

274 T R I B O L O G I A 4-2009 6. Kozyrev Yu.P, Ginzburg B.M., Priemskii N.D., Tochilnikov D.G., Bulatov V.P.: Express investigations of wear process by means of cylindrical counterbodies. Part I: Calculations and technique. Wear, 171 (1994), 71 75. 7. Lim S.C., Ashby M.F., Brunton J.H.: Wear rate transitins and their relationship to wear machanisms. Acta metall. Vol. 35 (1987) nr 6, 1343 1348. Summary Recenzent: Jan SENATORSKI In this article, wear test results of three carbon steels (B6, C54 and C55) are presented. These tests have been performed on a modified Timken wear-testing machine in dry sliding conditions. To obtain an initial point contact (like in wheel rail system), two cylinders with perpendicular axes have been used as elements of the tested pair. One of them had a motionless specimen, and the second one had a counter-specimen rotated around its axis. Volume loss and apparent contact area vs. load, sliding speed, and sliding distance were determined. On the basis of these results, the linear wear rate and contact pressure were calculated. Results of these calculations have been utilised to determine the influence of pressure, sliding speed, and material hardness on the wear rate of the tested steels. These influences have been mathematically described with an exponential function, which was used to analyse the wear behaviour of the researched materials. Optical microscopic observations of worn surfaces were carried out to study wear mechanisms.