Wpływ twardości poliuretanu na jego odporność na zużywanie ścierne

This paper presents the experimental determination of the effect of hardness of the polyurethane (PUR) in a form of the elastomer foam used in various parts of machines or appliances subjected to intensive abrasive wear. Such elements, among others, are static and dynamic technical seals, bumpers, shock-absorbing parts in joints of machine components, and elements of transport equipment in mining or in aggregate and mineral processing [L. 1–3]. Intensive abrasive wear also concerns parts of agricultural and construction machines, road transport, and transport packaging, as well as protective coatings, housing or shields of various machines, and equipment elements [L. 4, 5]. An increase in the abrasive wear resistance of directly determines an increase in the durability and operational reliability of machines and equipment [L. 6]. The hardness of the elastomeric polyurethane influences its physicomechanical and tribological properties [L. 7]. So far, relatively few works have focused on research into the effect of various factors, including the hardness of PUR on the tribological properties of PUR. The aim of this study is to broaden knowledge on the impact of the polyurethane hardness on its resistance to abrasive wear.W artykule przedstawiono doświadczalne określenie wpływu twardości poliuretanu (PUR) o postaci pianki elastomerowej stosowanej na różne elementy maszyn i urządzeń narażonych na intensywne zużywanie ścierne. Takimi elementami m.in. są: uszczelnienia techniczne spoczynkowe i ruchowe, odboje, części amortyzujące w połączeniach podzespołów maszyn, elementy urządzeń transportowych w przemyśle wydobywczym i przetwórczym kruszyw oraz minerałów. Na intensywne zużywanie ścierne narażone są też części maszyn rolniczych, budowlanych, środków transportu kołowego i opakowań transportowych, jak również powłoki ochronne na różnych elementach, czy też osłony i obudowy wielu innych maszyn i urządzeń. Zwiększenie odporności na zużywanie ścienne tych części bezpośrednio przekłada się na wzrost trwałości i niezawodności eksploatacyjnej maszyn i urządzeń. Twardość PUR o postaci elastomeru ma wpływ na jego własności fizykomechaniczne i właściwości użytkowe, w tym także tribologiczne. Dotychczas stosunkowo niewiele prac dotyczyło badań różnych czynników, w tym twardości PUR, mających wpływ na właściwości tribologiczne PUR. W niniejszej pracy wykazano, że wzrost twardości elastomerowych pianek PUR powoduje zwiększenie ich odporności na zużywanie ścierne

Tribological research of multicomponent composite on a polyoxymethylene base during friction with steel

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu nacisku jednostkowego p, prędkości ślizgania v i parametru chropowatości Ra stalowego przeciwelementu na tribologiczne właściwości wieloskładnikowego kompozytu na osnowie polioksymetylenu (POM). Badany kompozyt zawierał: 60% obj. POM + 12% obj. proszku PTFE + 20% obj. proszku brązu + 8% obj. wypełniacza szklanego (50% włókien szklanych i 50% mikrokulek szklanych). Badania tribologiczne realizowano na tribometrze typu "pin on disk" w zmiennych warunkach wymuszeń procesu tarcia technicznie suchego po stali. Jako wielkości wyjściowe w badaniach przyjęto: intensywność zużycia liniowego Ih , współczynnik tarcia ž oraz końcową temperaturę badanych par trących Tt. W realizacji tych badań wykorzystano plan rotalny eksperymentu na 5 poziomach dla 3 zmiennych. Na podstawie wyników badań wyznaczono wielowymiarowe funkcji regresji (o postaci wielomianu drugiego stopnia), które umożliwiły opracowanie charakterystyk tribologicznych w postaci wykresów przestrzennych i warstwicowych. Przeprowadzone badania wykazały istotny wpływ wartości przyjętych wielkości wejściowych na właściwości tribologiczne badanego skojarzenia ślizgowego. Opracowane charakterystyki tribologiczne mogą być pomocne w optymalnym kształtowaniu cech geometrycznych węzłów ślizgowych wykorzystujących badane skojarzenie i w określaniu ich granicznych warunków eksploatacji.In the article, the results of the research concerning the influence of the unitary p stress, sliding speeds v, and the parameter of the roughness Ra, steel encounters on elements of tribologic properties of multicomponent composite on a polyoxymethylene base (POM) were described. The tested composite contained 60% vol. POM + 12% vol. of PTFE powder + 20% vol. of powder of bronze + 8% vol. of glass filler (50% glass fibres and 50% glass microballs). Tribological examinations were carrying out on tribometer of the "pin on disk" type in changeable conditions of a forced process of friction, technically dry on steel. The initial values in testing were assumed: intensity of the linear wear Ih, the rate of the friction ž and the final temperature Tt of tested friction pairs. In the completion of these tests, a rotatable plan of the experiment was used on 5 levels for 3 of the variables. On the basis of test results, the multidimensional functions of the regression (about the second-degree figure of the polynomial) were determined, which enabled drawing the tribologic characteristics up in the form of spatial and contour graphs. Conducted examinations showed the significant influence of the value of assumed initial values on tribologic properties of the studied sliding pair. Elaborated tribologic characteristics can be helpful in optimal geometrical features used in the shaping of sliding joints using the studied association and in determining their border level of exploitation

Investigations of resistance to abrasive wear of selected engineering polymers

W artykule przedstawiono wyniki tribologicznych badań porównawczych odporności na zużywanie ścierne wybranych polimerów inżynieryjnych: PA6, PEEK, PEI, PET, PSU. Do badań wykorzystano stanowisko badawcze Tester T-07. Badania prowadzono w obecności luźnego ścierniwa, którym był elektrokorund F90, przy zachowaniu jednakowych warunków tarcia dla wszystkich badanych materiałów. W celu wyjaśnienia przyczyn różnej odporności na zużycie ścierne badanych polimerów przeprowadzono badania mikrotwardości ich powierzchni trących przed i po procesie ścierania oraz dokonano próby powiązania odporności na zużywanie ścierne poszczególnych polimerów z ich podstawowymi własnościami wytrzymałościowymi.The paper presents the results of comparative studies of abrasive wear resistance of selected engineering polymers: PA6, PEEK, PEI, PET, PSU. The study used a research position Tester T-07. The research testing stand Tester T-07 was used for a study. The study was conducted in the presence of loose abrasive, which was the F90 corundum, while maintaining the same friction conditions for all tested materials. In order to clarify the causes of various abrasive wear resistance of investigated polymers, the testing of microhardness of friction surfaces before and after abrasion was conducted, and the attempt to link abrasive wear resistance of various polymers with their fundamental strength properties was also done

Tribological studies of POM composites with the addition of aramid fiber and with powder PTFE cooperating with steel

W artykule przedstawiono wyniki tribologicznych badań porównawczych kompozytów na osnowie polioksymetylenu (POM), o nazwie handlowej Tarnoform, z ciętymi włóknami aramidowymi oraz z proszkiem PTFE. Wymienione napełniacze występowały w kompozytach w różnych zestawieniach - pojedynczo i łącznie. Kompozyty wzmacniane włóknami aramidowymi, a także włóknami aramidowymi z jednoczesnym dodat kiem PTFE są nowymi materiałami, których właściwości tribologiczne nie zostały jeszcze szerzej zbadane. Do oceny właściwości tribologicznych badanych kompozytów podczas tarcia technicznie suchego ze stalą przyjęto także niemodyfikowany POM oraz POM z dodatkiem proszku PTFE, które stanowiły materiały odniesienia. Badania mikroskopowe SEM umożliwiły określenie wpływu stosowanych napełniaczy na zmiany zachodzące w budowie warstwy wierzchniej kompozytów POM po procesie tarcia. Na podstawie tych badań sformułowano hipotezę dotyczącą występujących rodzajów tarcia i zachodzących procesów zużywania podczas ślizgowej współpracy badanych kompozytów POM ze stalą w warunkach tarcia technicznie suchego.The article presents the results of comparative tribological studies of composites based on polyoxymethylene (POM), with the trade name Tarnoform, with cut aramid fibres and PTFE powder. These fillers have occurred in the composites in different combinations - individually and together. Composites reinforced with aramid fibres and aramid fibres with the addition of PTFE are new materials, whose tribological properties have not yet been widely explored. To evaluate the tribological properties of the tested composites during technically dry friction on steel, an unmodified POM and POM with the addition of PTFE powder was also used, which were the reference materials. SEM microscopic examination allowed the researchers to determine the effect of fillers used on changes in the structure of the surface layer of POM composites after the process of friction. Based on these studies, a hypothesis concerning the types of friction and wear processes occurring during the sliding test of tested POM composites with steel in technically dry friction conditions was formulated

Review of systems supporting the construction and manufacturing processes

Dynamiczny rozwój technik komputerowych spowodował upowszechnienie metod komputerowego wspomagania procesów związanych z każdym etapem cyklu „życia” wyrobu PLM (Produkt Lifecycle Management). Obecnie systemy komputerowego wspomagania zdominowały, już nawet w niewielkich przedsiębiorstwach, procesy projektowania CAD (Computer Aided Design) i związane z nim inżynierskie obliczenia konstrukcyjne CAE (Computer Aided Engineering) oraz wytwarzania CAM (Comupter Aided Manufacturing). Razem tworzą one podsystem komputerowego wspomagania podsystemy, składające się na spójne systemy CAx (CAD/CAM/CAE), umożliwiają przejście do wysoko wydajnych procesów produkcyjnych, w których okres „od pomysłu do otrzymania gotowego wyrobu” skraca się nawet o ponad połowę. W artykule przedstawiono krótka charakterystykę poszczególnych podsystemów wraz z przykładami ich zastosowań, zwracając uwagę na wybrane zagadnienia związane z przetwarzaniem i dokumentowaniem informacji w procesach konstruowania oraz wytwarzania.The dynamic development of computer technologies has caused the widespread of methods of computer aided processes associated with every stage of the lifecycle of a product PLM (Product Lifecycle Management). Currently, computer-aided systems has dominated, even in small businesses, designing processes like CAD (Computer Aided Design) and the related engineering design calculations like CAE (Computer Aided Engineering) and manufacturing (CAM Computer Aided Manufacturing). Altogether they form the so-called computer-aided subsystem of integrated manufacturing (CIM Computer Integrated Manufacturing). These listed subsystems, consisting of coherent systems CAx (CAD/CAM/CAE), enable the transition to high-production processes, in which the time from the idea to the final product is reduced even more than half. The article presents a brief description of various subsystems of CAD/CAM/CAE, together with examples of their applications, paying attention to selected issues related to processing and documentation of information in designing and manufacturing processes

The influence of spray lubrication of an open gear transmission on the tooth wear and transmission efficiency

W artykule przedstawiono wpływ rodzaju smarowania na tribologiczne zużywanie i niezawodność eksploatacyjną otwartych przekładni zębatych w układach napędowych młynów kulowych i pieców obrotowych. Przeanalizowano wpływ rodzaju smarowania na zużycie energii elektrycznej przy tego typu układach napędowych. Badania i analizy obejmowały wielkogabarytowe przekładnie zębate, wykorzystywane w układach napędowych wymienionych urządzeń, pracujące między innymi w przemyśle: cementowym, chemicznym, górniczym, energetycznym czy celulozowym.The article covers the issues of the influence of the type of lubrication on the tribological wear and operational reliability of open gears in the propulsion system of ball mills and rotary kilns. The influence of the type of lubrication on electricity consumption for these types of drive systems was analysed. The research and analysis included the large-size gear transmissions used in the drive systems of these devices, working among others in the following industries: cement, chemical, mining, energy, or cellulose. It has been found that the plastic grease spray lubrication with addition of graphite is more effective compared to the dip lubrication of gear transmissions. Spray lubrication reduces the friction coefficient of rolling-sliding between mating teeth, which leads to a reduction in electricity consumption in the range of 1–3%, and it also extends troublefree transmission operation. The depositions of the grease in the micro-irregularities on the surface of the tooth and the filling of the pores on the surfaces by the grease with graphite were beneficial. Due to the very heavy operating conditions of the transmissions, the high concentrated pressures occurred on the surface of the tooth. This can lead to the penetration of carbon particles into the surface layer of the steel from which the gear wheels are made, and this leads to changes in the structure of the steel and in the hardness of working with each tooth surface

Effect of selected fillers on the coefficient of static friction of PTFE based composites on steel

Tarcie statyczne odgrywa istotną rolę przy wyznaczaniu podczas projektowania całkowitych oporów ruchu elementów maszyn pracujących cyklicznie, zwłaszcza tych, które realizują ruch posuwisto-zwrotny. Straty tarcia w tego typu elementach mogą znacznie obniżyć sprawność całego urządzenia podczas rozruchu. Można do nich zaliczyć między innymi uszczelnienia techniczne pracujące w ruchu posuwisto-zwrotnym oraz łożyska ślizgowe pracujące okresowo. Ślizgowe elementy maszyn, również pracujące cyklicznie, często wytwarzane są z materiałów polimerowych, które umożliwiają ich pracę praktycznie bez smarowania. Badania tribologiczne wybranych par ślizgowych przeprowadzono na stanowisku do badania tarcia statycznego. Wybranymi materiałami były kompozyty polimerowe na osnowie politetrafluoroetylenu (PTFE) zawierające jako napełniacze proszek brązu, grafit oraz włókna szklane. Kompozyty te współpracowały ze stalą C45 w warunkach tarcia suchego. Wyniki badań wykazały istotny wpływ napełniaczy na wartość współczynnika tarcia statycznego. Najwyższą wartość współczynnika tarcia zaobserwowano dla kompozytów zawierających proszek brązu, a najniższą dla kompozytów zawierających grafit. Zwiększenie zawartości napełniacza w kompozycie PTFE prowadzi do wzrostu wartości współczynnika tarcia statycznego. Adhezja napełniaczy (proszek brązu, grafitu) do stali, a także ich oddziaływania mechaniczne (włókno szklane) odgrywają ważną rolę w oporach tarcia statycznego.Determination of frictional resistance, apart from durability, is a significant issue during the designing of sliding machine elements, especially these that work in reciprocating motion. Friction losses in these elements may cause a significant decrease of the whole system efficiency during the start-up period. Tribological investigations of selected sliding couples (PTFE composite on metal) in the static friction were carried out on the rig. The material of selected polymeric composites for tribological investigations was based on polytetrafluoroethylene (PTFE). The fillers were made of bronze powder, graphite, and glass fibre. These composites co-operated with steel C45 in dry friction conditions. Test results demonstrated the significant influence of fillers on the value of the static friction coefficient. The highest value of the coefficient of friction was observed for composites containing bronze powder and the lowest value for the composites containing graphite. Increasing the filler content in the composite leads to an increase in the value of the coefficient of static friction. Adhesion of fillers (bronze powder, graphite) to steel and their mechanical effects (glass fibre) play an important role in the resistance of static friction

Badania odporności na zużycie ścierne wieloskładnikowych kompozytów na osnowie polioksymetylenu

W artykule przedstawiono wyniki tribologicznych badań porównawczych odporności na zużywanie ścierne wieloskładnikowych kompozytów na osnowie polioksymetylenu (POM). W badanych kompozytach na osnowie POM użyto następujących napełniaczy: proszek PTFE, proszek brązu, włókna szklane cięte i mikrokulki szklane, które stosowano oddzielnie i w różnych zestawieniach. Składy ilościowe kompozytów opracowano na podstawie planu sympleksowego eksperymentu. Do badań wykorzystano stanowisko badawcze Tester T-07. Badania prowadzono w obecności luźnego ścierniwa, którym był elektrokorund F90, z zachowaniem jednakowych warunków tarcia dla wszystkich badanych kompozytów. Badania te wykazały, że największą efektywność zwiększającą odporność na zużywanie ścierne kompozytów POM wykazał proszek brązu oraz hybrydowy napełniacz szklany, natomiast proszek PTFE powodował nieznaczne zmniejszenie odporności na zużywanie ścierne. W celu wyjaśnienia mechanizmu zużywania ściernego badanych kompozytów przeprowadzono badania mikroskopowe ich powierzchni trących przed i po procesie tarcia. Na podstawie tych badań określono wpływ poszczególnych napełniaczy na odporność na zużywanie ścierne testowanych kompozytów POM.The article presents the results of the comparative tribological study of the resistance of multicomponent polyoxymethylene (POM) composites to abrasive wear. The fillers for the studied POM matrix composites were a PTFE powder, the bronze powder, chopped glass fibre, and glass microballs, which were used both individually and in various combinations. Quantities of the composites were developed based on the simplex plan of the experiment. For the research, a Tester T-07 was used as a test stand. The study was conducted in the presence of loose abrasive, electrocorundum F90, subjected to the same conditions of friction for all the tested composites. The study has shown that the most effective compound in increasing resistance to the abrasive wear of the POM composites is the powder of bronze and the hybrid glass filler; whereas, the PTFE powder caused a slight reduction in the resistance to abrasive wear. In order to explain the mechanism of the abrasive wear of the studied composites, a microscopic examination of their friction surface before and after friction was conducted. Based on that study, the effect of particular fillers on the abrasive wear resistance of the tested POM composites was determined

Effect of selected lubricative exploational preparations on the tribological properties of polymeric materials during friction with steel

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań rozpoznawczych wpływu wybranych preparatów eksploatacyjnych, dodawanych do olejów smarowych w celu poprawienia ich własności smarnych, na właściwości tribologiczne PTFE i niektórych kompozytów PTFE podczas tarcia mieszanego ze stalą. Badania te wykazały, że dodatek takich preparatów eksploatacyjnych do olejów smarowych może wpływać, w zależności od rodzaju materiału polimerowego, na zwiększenie lub zmniejszenie ich zużycia podczas tarcia ze stalą. W celu próby wyjaśnienia tego zjawiska przeprowadzono badania mikrotwardości PTFE w warstwie wierzchniej badanych materiałów i obserwacje mikroskopowe ich powierzchni ślizgowej po procesie tarcia. Badania te pozwoliły sformułować hipotezę dotyczącą sposobu oddziaływania omawianych preparatów eksploatacyjnych na przebieg procesu zużywania PTFE i niektórych jego kompozytów podczas tarcia mieszanego ze stalą.The article presents the results of a preliminary exploratory research of influence of selected exploitational preparations added to lubricating oils to improve their lubricative properties, on the tribological properties of PTFE and some PTFE composites during the mixed friction with steel. These studies have shown that the addition of such exploitational preparations to the lubricative oils may have an effect, depending on the type of polymer material, on the increase or decrease of their wear during friction with steel. In order to try to explain this phenomenon, the research of microhardness of PTFE in the surface layer of examined materials and microscopic observations of the sliding surface after friction process were conducted. These studies allowed us to formulate a hypothesis concerning the impact of these exploitational preparations on the process of wear of PTFE composites and some certain composites during the mixed friction with steel