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.