Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I

ROBOTYKI

Współczesne Materiały Inżynierskie

Materiały do pracy w podwyższonych temperaturach

Gr. P2
Termin zajęć:
16.10.2014

Kraków 2014

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest porównanie właściwości tribologicznych stali łożyskowej i ceramiki
spiekanej w warunkach tarcia suchego w temperaturze 300

o

.

Schemat stanowiska pomiarowego

1 – korpus,

2 – silnik,

3 – przekładnia pasowa z paskiem zębatym,

4 – czujnik impulsów,

5 – tuleja wrzecionowa,

6 – wrzeciono,

7 – podstawa,

8 – obciążniki regulacyjne,

9 – przeciwwaga,

10 – oś,

11 – dźwignia,

12 – wspornik,

13 – obciążniki,

14 – przeciwpróbka,

15 próbka,

16 – nakrętka,

17 – tarcza oporowa,

18 – wspornik czujnika,

19 – czujnik tensometryczny,

20 – popychacz,

21 – tarczka pomiarowa.

22 –izolowana termicznie komora procesu

Rys.1.1. Schemat kinematyczny tribotestera typu trzpień – tarcza

Przebieg badania

Po zamocowaniu trzpienia ze stali łożyskowej 100Cr6 i tarczy (dwie próby, każda dla innego
materiału tarczy) ze stali łożyskowej 100Cr6 i spieku ceramicznego SiC na urządzeniu i
odpowiednim przygotowaniu powierzchni tarcia przeprowadzono test zgodnie z nadanymi
parametrami. Test wykonano w styku rozłożonym płaskim w układzie typu trzpień-tarcza.
Dane i wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli i na wykresach.

Tabela z danymi i wynikami pomiaru

Nr próby

1

2

Data:

16.10.2014

16.10.2014

Materiał trzpienia

100Cr6

100Cr6

Materiał krążka

100Cr6

SiC

Rodzaj smarowania:

tarcie suche

tarcie suche

Temperatura w komorze badawczej [



C]

300

300

Średnica trzpienia walcowego [mm]

3

3

Wymiary tarczy [mm]



25,4x6



21x4

Promień tarcia R

T

[mm]

7

7

Prędkość obrotowa [obr/min]

136

136

Droga tarcia s [m]

500

Obciążenie F

N

[N]

5

Współczynnik tarcia f [-]

0.654

0.9594

Objętość zużytego materiału trzpienia

V

p

[mm

3

]

0.1559

0.387

Objętość zużytego materiału tarczy

V

d

[mm

3

]

0.2573

0

Wskaźnik zużycia objętościowego

trzpienia W

Vp

[mm

3

/Nm]

62.34*10

-6

154.8*10

-6

Wskaźnik zużycia objętościowego tarczy

W

Vd

[mm

3

/Nm]

102.92*10

-6

0

Fot.1. Fotografia przedstawiająca fragment bruzdy materiału 100Cr6-100Cr6

Fot. 2. Fotografia przedstawiająca fragment bruzdy materiału SiC-100Cr6

Wnioski

Badane materiały w podwyższonej temperaturze wykazywały względnie znaczną

wartość współczynnika tarcia w rozważanych skojarzeniach. Szczególnie łatwo dostrzegalne
było to w parze stali łożyskowej i spieku ceramicznego, gdzie współczynnik tarcia osiągał
wartości nieznacznie poniżej jednego. W skojarzeniu stali ze stalą wartości nie były aż tak
ekstremalne, lecz znacznie przewyższały te, które można uzyskać w temperaturze otoczenia.

Spiek ceramiczny wykazał znaczną odporność na ścieranie w porównaniu do stali

łożyskowej. Zużycie krążka prawdopodobnie wystąpiło lecz było w granicy błędu
pomiarowego. W przypadku pary trącej stali ze stalą zużycie nastąpiło zarówno na trzpieniu
jak i na krążku. Można zaobserwować intensywniejsze zużycie trzpienia w kontakcie z tarczą
z węglika spiekanego. Wynika to prawdopodobnie ze znacznego współczynnika tarcia w
badanych skojarzeniu.

Po laboratorium i analizie wyników można wysnuć wnioski iż podwyższona

temperatura generuje wzrost współczynnika tarcia pomiędzy materiałami. Ponad to materiały
ceramiczne znacznie lepiej spisują się w takich warunkach od stali.