1109810741

Pierwsza grupa badań leży przede wszystkim w sferze działań takich nauk jak fizyka i chemia ciała stałego, materiałoznawstwo i wytrzymałość materiałów. Natomiast druga grupa badań leży w sferze zainteresowań tribologii.

Badania tribologiczne, stanowiące podstawę wnioskowania o związkach pomiędzy własnościami materiałów i ich właściwościami ślizgowymi w danych warunkach ruchowych, można ogólnie podzielić na podstawowe i modelowe. Badania podstawowe, prowadzone zwykle przy użyciu prostego modelu tribologicznego na próbkach materiałowych, dają przede wszystkim podstawy do oceny przebiegu zjawisk tarcia i zużycia w określonych warunkach ruchowych. Natomiast w badaniach modelowych, prowadzonych na modelu fizycznym danego zespołu ślizgowego, odwzorowuje się w odpowiednim stopniu cechy geometryczne, kinematyczne i dynamiczne zespołu.

Ćwiczenie obejmować będzie pomiary laboratoryjne materiałów polimerowych lub ich kompozytów w zakresie badań podstawowych właściwości tribologicznych tj. wyznaczenie wartości współczynnika tarcia i intensywności zużywania oraz badania tribologicznych odporności na ścieranie materiałów polimerowych. Układ współpracy badanych materiałów oraz zasada działania stanowisk badawczych została dokładnie opisana w dalszej części instrukcji.

Dla lepszego zrozumienia zagadnień związanych z tarciem i zużywaniem niezbędna jest znajomość przesłanek teoretycznych z dziedziny tribologii. Jednak do chwili obecnej brak jest jednoznacznej definicji teorii tarcia suchego, która uwzględniałaby różnorodne czynniki oddziaływujące na parę trącą przy skojarzeniu metal-tworzywo sztuczne. Opracowano wiele teorii i hipotez odnoszących się do metali. Poznanie ich pozwoli zrozumieć złożoność zagadnienia i po przyjęciu pewnych uproszczeń umożliwi przyjęcie podstawowych zasad tarcia dla materiałów polimerowych.

Do najważniejszych teorii tarcia ciał stałych można zaliczyć:

Adhezyjna teoria tarcia (Bowden, Tabor 1954). Teoria ta zakłada, że styk ciał nie zachodzi na nominalnej powierzchni, ale na rzeczywistej. Nierówności znajdujące się na powierzchni ulegają deformacji. W strefie rzeczywistego styku zachodzi silna adhezja, w rezultacie której pojawiają się tzw. "mostki zwarcia". Siła tarcia potrzebna jest do zerwania kontaktów adhezyjnych.

Molekularna teoria tarcia (Tomlinson 1929, Deriagin 1933, 1952). Teoria ta zakłada, że w wypadku powierzchni gładkich tarcie zachodzi w obszarze sił międzycząsteczkowych tj. sił pomiędzy powłokami elektronowymi atomów stykających się ciał. Oznacza to, że siły przylegania lub przyciągania międzycząsteczkowego powinny być uwzględniane w teoriach tarcia.

Adhezyjno-odkształceniowa (mechaniczna) teoria tarcia (Kragielski 1949, 1957, 1965). Teoria ta próbuje połączyć oddziaływanie mechaniczne trących ciał oraz oddziaływanie przyciągania molekularnego. Uwzględnia się w niej zarówno zaczepianie nierówności powierzchni trących ciał jak i siły adhezyjne spowodowane oddziaływaniem sił molekularnych. Bierze się również pod uwagę rzeczywistą powierzchnię styku.

Energetyczna teoria tarcia (Kuzniecov 1927, Kostecki 1970). Według tej teorii istnieje bilans energetyczny procesów tarcia zewnętrznego. Zjawiska cieplne, akustyczne i elektryczne a także procesy zużywania powodują straty energetyczne. Pracę sił tarcia można określić zatem sumą składowych energetycznych. Według Kosteckiego praca tarcia zewnętrznego składa się z energii przetworzonej na ciepło oraz energii rozproszonej.

W praktyce podczas procesu tarcia oprócz sczepiania się nierówności powierzchni, występuje zawsze odkształcenie warstwy wierzchniej.

Warstwą wierzchnią materiału nazywamy warstwę ograniczoną rzeczywistą powierzchnią przedmiotu, obejmującą tę powierzchnię oraz część materiału w głąb od powierzchni rzeczywistej, która wykazuje zmienione cechy fizyczne i chemiczne w stosunku do cechy tego materiału w głębi przedmiotu. Cechy warstwy wierzchniej nadawane w procesie produkcji zmieniają się na skutek działania czynników eksploatacyjnych.