A h!mérséklet és a terhelés hatása poliészter/poliészter kompozit tribológiai viselkedésére henger/sík vizsgálati rendszerben

Hasonló dokumentumok
Stick-slip PA és PEEK kompozitok súrlódásánál henger/sík modell vizsgálati rendszerben

MŰSZAKI POLIMEREK TRIBOLÓGIAI KUTATÁSA KÜLÖNBÖZŐ RENDSZEREKBEN

MŰSZAKI MŰANYAGOK TRIBOLÓGIAI KUTATÁSA KÜLÖNBÖZŐ RENDSZEREKBEN

VÁLASZOK Dr. Belina Károly professzor úr bírálatában megfogalmazottakra

Hosszú szénszállal ersített manyagkompozitok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata

Anyagvizsgálatok. Mechanikai vizsgálatok

Műszaki műanyagok tribológiai kutatása különböző rendszerekben

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

Fémtechnológiák Fémek képlékeny alakítása 1. Mechanikai alapfogalmak, anyagszerkezeti változások

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Öntött Poliamid 6 nanokompozit mechanikai és tribológiai tulajdonságainak kutatása. Andó Mátyás IV. évfolyam

Az alakítással bevitt energia hatása az ausztenit átalakulási hőmérsékletére

RÖVID ÚTMUTATÓ A FELÜLETI ÉRDESSÉG MÉRÉSÉHEZ

Rugalmas tengelykapcsoló mérése

Modern Fizika Labor Fizika BSC

METRISOFT Mérleggyártó KFT

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Dr. Andó Mátyás Egyetemi docens

LÁNC- ÉS SZÍJFESZÍT K, GUMIRUGÓK

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

TR-800/2700 D CNC. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Regionális Fejlesztési Alap társfinanszírozásával valósult meg.

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

Műszerezett keménységmérés alkalmazhatósága a gyakorlatban

Szakmai nap Nagypontosságú megmunkálások Nagypontosságú keményesztergálással előállított alkatrészek felület integritása

7. Élettartam növelő megmunkálások (tartósság növelő)

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

A beton nyomószilárdságának vizsgálata az MSZ 4798:2004 szerint

A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika

A MEFA-rugós tartók kifejezetten a flexibilis csőrögzítésekhez, illetve aggregátorok elasztikus tartóihoz lettek kifejlesztve.

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Szilárd testek rugalmassága

Magasépítési öszvérfödémek numerikus szimuláció alapú méretezése

-1- TITEK RUGALMAS TENGELYKAPCSOLÓK Miskolc, Kiss Ernő u telefon (46) fax (46)

DICHTOMATIK. Beépítési tér és konstrukciós javaslatok. Statikus tömítés

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Rugalmas állandók mérése

Axiomatikus felépítés az axiómák megalapozottságát a felépített elmélet teljesítképessége igazolja majd!

3. A vezetékekre vonatkozó fontosabb jellemzk

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

Síklapokból álló üvegoszlopok laboratóriumi. vizsgálata. Jakab András, doktorandusz. BME, Építőanyagok és Magasépítés Tanszék

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Pro/ENGINEER Advanced Mechanica

Vizsgálati eredmények értelmezése

Akusztikus aktivitás AE vizsgálatoknál

Polimer nanokompozit blendek mechanikai és termikus tulajdonságai

Piri Dávid. Mérőállomás célkövető üzemmódjának pontossági vizsgálata

3. POLIMEREK DINAMIKUS MECHANIKAI VIZSGÁLATA (DMA )

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

TENGELYCSONK MEGMUNKÁLÓ CELLA

Új típusú anyagok (az autóiparban) és ezek vizsgálati lehetőségei (az MFA-ban)

Nanokeménység mérések

A MEFA-rugós tartók kifejezetten a flexibilis csőrögzítésekhez, illetve aggregátorok elasztikus tartóihoz lettek kifejlesztve.

POLIMER GÉPELEM-ANYAGOK TRIBOLÓGIAI JELLEMZÉSE

A 12/2013 (III. 28.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján Gépgyártástechnológiai technikus

KOMPOZITLEMEZ ORTOTRÓP

A forgójeladók mechanikai kialakítása

Anyagtudomány BMEGEMTMK02, 4 krp (2+0+1/v) Ajánlott segédanyagok. Határfelület-kohézió-adhézió

Csigatisztítók hatékonyságának minősítési módszere

Tárgyszavak: gépipar; műanyag; fém; fogaskerék; súrlódás; kopás; fogkapcsolódás; modellvizsgálat.

2011. tavaszi félév. A forgácsolási hő. Dr. Markovits Tamás. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

a textil-szövet hosszirányú szálainak és a teljes szálmennyiségnek a térfogati aránya,

Új adalékanyagokkal öntött Poliamid 6 mechanikai és tribológiai tulajdonságainak kutatása. Andó Mátyás

Végrehajtás lépései: a.) Anyagkiválasztás

PhD értekezés. A szálgyártás során keletkez bazaltszálfejek hatása a polimer kompozitok mechanikai tulajdonságaira

Társított és összetett rendszerek

SZÉN NANOCSŐ KOMPOZITOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

A 29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

A vizsgálatok eredményei

Kisciklusú fárasztóvizsgálatok eredményei és energetikai értékelése

Konszolidáció-számítás Adatbev.

Szakmai önéletrajz. Személyes adatok: Tanulmányok, munkakörök: Nyelvtudás:

EGYIRÁNYBAN ER SÍTETT KOMPOZIT RUDAK HAJLÍTÓ KARAKTERISZTIKÁJÁNAK ÉS TÖNKREMENETELI FOLYAMATÁNAK ELEMZÉSE

Szádfal szerkezet ellenőrzés Adatbev.

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Humán anyagok kenőképességének vizsgálata és hatása a gerincimplantátumok stabilitására

Alumínium ötvözetek aszimmetrikus hengerlése

tervezési szempontok (igénybevétel, feszültségeloszlás,

A stick-slip jelentősége és tribológiai vizsgálatának lehetséges irányvonalai polimer gépelem alkalmazásokhoz

Üvegszál erősítésű anyagok esztergálása

ÜVEGSZÁL ERŐSÍTÉSŰ KOMPOZIT FÚRÁSÁNAK VIZSGÁLATA GYORSACÉL ÉS KEMÉNYFÉM SZERSZÁMMAL DRILLING OF GLASS-FIBER-REINFORCED COMPOSITE BY HSS AND CARBIDE

Andó Mátyás Felületi érdesség matyi.misi.eu. Felületi érdesség. 1. ábra. Felületi érdességi jelek

A 12/2013 (III. 28.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján Gépgyártástechnológiai technikus

Szent István Egyetem. MŰSZAKI MŰANYAG/ACÉL CSÚSZÓPÁROK TRIBOLÓGIAI KUTATÁSA - polimer/acél fogfelületek súrlódása -

SiAlON. , TiC, TiN, B 4 O 3

XT - termékadatlap. az Ön megbízható partnere

Trapéz gerincű hibrid tartók beágyazott kapcsolatainak kísérleti és numerikus vizsgálata

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI. 1. Bevezetés

Jármőszerkezeti anyagok és megmunkálások II. Kopás, éltartam. Dr. Szmejkál Attila Dr. Ozsváth Péter

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

+ Egyszeres muködésu szögletes henger: +Tömlohenger: (17. ábra) Jellemzok

TAKISAWA TMM 200 ellenorsós CNC esztergagép, hajtott szerszámokkal és Y tengellyel FANUC 180is TB vezérl vel

Mérnöki alapok 4. előadás

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Átírás:

Alkalmazott kutatás A h!mérséklet és a terhelés hatása poliészter/poliészter kompozit tribológiai viselkedésére henger/sík vizsgálati rendszerben Dr. Zsidai László * egyetemi docens, Dr. Kalácska Gábor * egyetemi tanár, intézetigazgató, Dr. Samyn, Pieter ** egyetemi tanár 1. Bevezetés A közelmúlt m!szaki m!anyagokkal végzett kisméret! próbatest vizsgálatai egyre szélesebb ismeretanyagot nyújtanak a korszer! szerkezeti anyagok tribológiai viselkedésér"l [1 3], ami els"sorban a szabványosított tribo vizsgálati rendszereknek köszönhet". Bár az alap polimer mátrixokkal [4, 5] és a kompozitokkal [6, 7] kapcsolatos források száma növekszik, a m!szaki polimerek általánostól eltér" vizsgálati jellemz"kkel mért tribológiai tulajdonságairól pl. nagy terhelés, kedvez"tlen érintkezési geometria, nagy környezeti h"mérséklet kevés adat áll rendelkezésre. A polimerek tribológiai viselkedése er"sen függ a súrlódó rendszer jellemz"it"l és a felületi terhelés nagyságától. Ugyanakkor korlátozott h"állóságuk miatt fontos a h"mérséklet hatása a súrlódási, kopási jellemz"kre. Jelenleg a polimereket gyakran alkalmazzák fém alapú ellenfelületeken, kihasználva az önkenés és az alacsony súrlódás lehet"ségét még akkor is, ha teherbíró képességük korlátozott [8]. A száler"sítés a polimer kompozitokban javítja a szilárdságot, ugyanakkor lényegesen befolyásolja a tribológiai jellemz"ket. Pl. rövid üvegszál er"sítés poli(éter-imid) mátrixok esetében növeli az adhéziós és a fretting kopásállóságot, de rontja az abrázióst és az erózióst, és általában lerontja a súrlódási jellemz"- ket [9]. Rövid üvegszál er"sítés! PA66 esetén a kedvez"bb mechanikai jellemz"k mellett növekedett a súrlódás és a kopás is [10]. Az egymástól megkülönböztethet" fázisok szerkezetükben, tulajdonságukban jelent"sen eltérnek egyébként azonos kémiai összetétel esetén is. A legjellemz"bb különbség a termodinamikai állapothatározók eltérése. Pl. az entrópia ugrásszer! megnövekedése a fázishatáron a rendezettség mértékének drasztikus csökkenésére utal. Ilyen entrópia változással jellemezhet" fázishatárt találhatunk pl. az öner"sített (self-reinforced) poliészter szálas/amorf határfelületén [11]. A h"álló poliésztereket széleskör!en alkalmazzák oxid komponensekkel [12] vagy üvegszál er"sítéssel [13]. Az üvegszál er"sítés! poliészter kompozitoknak nagyobb a kopásállóságuk, mint a natúr kivitel!eknek [14]. Ugyanakkor a száler"sítés irányultsága nagymértékben befolyásolja a kopási jellemz"ket [15]. Olvashatunk három-test abrazív kopásról is [16]. A poliészter/poliészter kompozitot els"sorban radiális siklócsapágy alkalmazásokhoz használják kis terhelés és nagy sebesség mellett. Az ortotrop anyag rugalmassági jellemz"it kisméret! szakító-, nyomó- és nyíró vizsgálatokkal határozták meg [17]. A polimer kompozitok súrlódását kisméret! blokkgy!r!n [18], két tárcsán [19, 20] és különböz" elrendezés! t!/tárcsán mérték, ahol az álló t! [21] vagy a forgó tárcsa készült kompozitból [22], eltér" kopási mechanizmusokat modellezve. Kompozit próbatestek nagyméret! modellvizsgálatáról szintén találunk irodalmi forrást [23]. Munkánkban arra keresünk választ, hogy a poliészter/ poliészter kompozitok súrlódására és kopására milyen hatással van a nagy terhelés és az eltér" környezeti h"- mérséklet száraz súrlódás esetén. Ezeket a célokat vizsgálataink során a következ"kkel érjük el: #a nagy felületi terhelést a henger/sík modell rendszer alkalmazásával biztosítjuk, amely nem illeszked" vonal menti érintkezésével kis érintkezési zónát ad a kopásvizsgálatok kezdetén, #a mérésenként eltér", adott kezdeti kontakth"mérsékleteket az ellen acél darab melegítésével, a környezeti paraméterek állandó értéken tartását pedig klímaberendezés és a tribológiai vizsgáló gép zárt térbe helyezésével, szabályozott légáramlással biztosítjuk. 2. Kísérleti módszerek és eszközök A vizsgálatok célja acélon csúszó kisméret! polimer próbatestek súrlódási jellemz"inek meghatározása. A laboratóriumi vizsgálatokat váltakozó irányú, csúszó súrlódást létrehozó henger/sík rendszerben végeztük el. Az érintkezési geometria lehet"vé teszi a próbatest kis méretei mellett a nagy érintkezési nyomás létrehozását, ezért a vizsgálatoktól a nagy terhelés! polimerek súrlódási jellemz"ir"l várunk eredményeket. * Szent István Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Gépipari Technológiai Intézet, Gödöll" ** University of Freiburg, Faculty of Environment and Natural Resources, Chair for Bio-based Materials Engineering, Germany 474 2013. 50. évfolyam 12. szám

2.1. Berendezés Kis amplitúdójú alternáló/rezg" mozgás vizsgálatára alkalmas a széles körben használt Plint tribométer (TE 77 High Frequency Tribotest) [24] (1. és 2. ábra). Az 1. ábra bal fels" részén látható az alternáló csúszó mozgást végz" polimer henger próbatest (2), amely az alatta lév" rögzített acél lapon (3) csúszik tengelyére mer"leges irányban. A polimer hengert a mozgó befogó fejben (1) két csavar (4) elfordulás mentesen rögzíti, ami tiszta csúszást biztosít a vizsgálat során. Változtatható fordulatszámú motor (7) excenteres hajtóm!vön keresztül váltakozó irányban mozgatja a polimer próbatestet. Az acél ellendarabot a nyugvó tartóhoz csavarok rögzítik. A próbatest kereszt - irányú helyzetének beállítására csúszóvezeték és (11) rögzít" csavarok szolgálnak. A csúszóvezeték alapját képez" alsó részt (9) négy laprugó (8) rögzíti a géptesthez (10). A rugók függ"leges irányban merevek, vízszintesen rugalmasak. Az acéllap vízszintes elmozdulását és az ezt okozó er"hatást (a súrlódási er"t) az elé helyezett piezo-elektromos er"mér" cella (13) érzékeli. A berendezés kézi terhel" rendszere tartalmazza a terhel" hidat (12), amelyet lefelé (terhelés növeléskor) egy az 1. ábrán nem jelölt menetes orsó mozdítja el. A terhelés átvitele a mozgó munkadarabra a mozgó befogó fejbe épített görg"kön keresztül történik. Érintés nélküli elmozdulás érzékel" méri a polimer próbatest függ"leges elmozdulását az acél lap felé, ami a kopást jelzi (14). A hengeres polimer próbatest átmér"je 6 mm, hossza 12 mm, az acél lap méretei 58$38$4 mm. 1. ábra. PLINT TE 77 nagyfrekvenciás súrlódás vizsgáló berendezés felépítése és a próbadarabok méretei. (1) mozgó befogó; (2) polimer henger próbatest; (3) rögzített acél ellendarab; (4) rögzít! csavarok; (5) terhelés elosztó betét; (6) próbatest tartó asztal; (7) villamos hajtás; (8) laprugó; (9) csúszóvezeték a pozícionáláshoz; (10) géptest; (11) rögzít! csavar; (12) terhel! keret; (13) piezoelektromos er!mér! cella; (14) távolságérzékel! kopásmér!; (15) légkondícionáló szekrény [8] 2. ábra. A vizsgálati rendszer valós összeállítása a klímaberendezéssel (az 1. ábrának megfelel!en) 1. táblázat. Vizsgálati paraméterek Acél ellendarab felületi érdessége R a = 0,1 0,3 µm Vizsgálat id"tartama 14 óra Terhelés 50 N Alternáló mozgás frekvenciája 10 Hz Átlagsebesség 0,3 m/s Lökethossz 15 mm Relatív páratartalom 50% Acél ellendarab (kontakt) h"mérséklete 30, 60, 80, 100, 120, 140, 180 C 2.2. Vizsgálati paraméterek A vizsgálati rendszert zárt térbe helyeztük, a szabályozást légkondicionáló egység végezte (1. ábra, 15. egység). Az acél ellendarab melegítését és h"ntartását a triboteszterbe épített f!t"elemek biztosítják, szabályzásukról WEST 2050 típusú berendezés gondoskodik. A kisméret! próbatest vizsgálatok jellemz"i az 1. táblázatban szerepelnek. A vizsgálatokat 7 kontakth"mérsékleten (30 180 C) 50 N terheléssel hajtottuk végre. A vizsgálati id"t az el"- készít" (próba) mérések során 14 órában (csúszási úthosszban ez 15 000 m = 15 kilométernek felel meg) határoztuk meg ahhoz, hogy az értékelhet" eltérések és a folyamatok megfigyelhet"k legyenek. Minden vizsgálatnál azonos felületi érdesség! acél ellendarabot alkalmaztunk. 2013. 50. évfolyam 12. szám 475

2.3. A próbatestek anyaga és el!készítésük 2.3.1. Acél síklap próbatest A polimer próbatestek ellenfelülete nemesített ötvözött szerkezeti acél (40CrMnNiMo8, DIN 12738) volt. Keménysége 300 HV, rugalmassági modulusza 210 GPa, h"vezetési tényez"je (20 C-on) 30 W/(m K) [25]. Az acéllap méretei 58$38$4 mm. Felületüket az el"készítés során köszörülték (R a = 0,1 0,3 µm % R z = 0,6 1,6 µm). A köszörülés megmunkálási iránya mer"leges volt a csúszás irányára. A felületi érdességet a köszörülés irányára mer"legesen határoztuk meg. 2.3.2. Hengeres polimer próbatest A kompozit próbatest poliészter szövetb"l (90 ) és azt impregnáló h"álló poliészter gyantából áll. Beszélhetünk A típusú natúr poliészter/poliészter kivitelr"l és B típusú, a felületén 5 mm mélységben homogénen PTFE ken"anyaggal kezelt kivitelr"l. Az A típusú kompozit jellemz"i találhatók az 2. táblázatban. A gyártó 1,6 MPa m/s pv irányértéket ad meg száraz csúszósúrlódásra [26]. A 2. táblázat a vizsgált kompozit fontosabb fizikai és mechanikai jellemz"it mutatja, a gyártó katalógusaiban szerepl" adatok [26] alapján. A hengeres polimer próbatest forgácsolással készült, átmér"je 5 mm, hossza 15 mm. A 3. ábra szemlélteti a vizsgálatban szerepl" m!szaki polimer méreteit és nyers felületét az érintkezési zónában. A hengeres próbatestek köríves palástfelületükkel (nem-illeszked"), vonal mentén érintkeztek az ellenfelület síkjával a mér"gépben. A szakterületen elfogadott jelölésekkel a szálirány jelölését a 4. ábra alapján értelmezzük [27]. A kompozit 1,2- irányultsága (a poliészter er"sítés a síkban helyezkedik el) párhuzamos a csúszófelülettel és a 3-irány (mer"legesen a poliészterer"sítésre) mer"leges a csúszási síkra. 4. ábra. Koordináta rendszer az egyirányú összetett szálirányok megadásához [27] A kompozit irányultsága nem egyirányú szálszerkezet!, hanem textilként beágyazott szövött rostokkal rendelkezik. 3. Mérési eredmények és kiértékelésük A PLINT TE vizsgálóberendezéshez alkalmazott számítógépes mér"programmal végzett mérés adatait Excel programban dolgoztuk fel. 3.1. A súrlódási er!k ciklusonkénti meghatározása A súrlódási er"t minden ciklusban az irányváltási helyek között 29 mérési ponttal határoztuk meg. Az 5. ábrán a súrlódási er" egy mozgási ciklusban mért értekei a vizsgálati id" függvényében láthatók, ahol a súrlódási er" ellentétes el"jele az eltér" irányú (15 mm lökethoszszal oda, majd vissza) mozgásból adódik. Egyetlen elmozdulási ciklus id"tartamát a T C ciklusid"vel jelöltük. A görbe elején mindkét irányú elmozdulásnál er"csúcsok jelennek meg, amelyek a mozgás megindulásához szükséges lényegesen nagyobb er"t jelzik (statikus súrlódási er"). Kés"bb az er" csökken és bizonyos ingadozásokkal behatárolható értékek között marad (dinamikus súrlódási er"). A 5. ábrán látható, mért súrlódási er"- b"l a statikus (F stat ) és a dinamikus (F din ) súrlódási er"k: F stat 5 k F k 1 k F k max min 2 [N] (1) 3. ábra. A vizsgált kompozit próbatest küls! megjelenése, méretei és a száler!- sítés felületi megjelenése F din 5 1 T C ~# T C 0 k F1t2 k dt [N] (2) ahol a T C az egy ciklus megtételéhez szükséges id". Poliészter típusa S"r"ség g/cm 3 Szakítószilárdság MPa A 1,25 55 Nyomószilárdság MPa 365 szálirányra mer"legesen 95 szálirányra párhuzamosan * ellenfelület: rozsdamentes acél (1.4300), sebesség: 0,45 m/s, terhelés: 15.4 MPa Rugalmassági modulusz MPa 2. táblázat. A vizsgált polimer további jellemz!i [26] Keménység Rockwell M Vízfelvétel % Súrlódási tényez! * 3200 100 <0,1 0,12 0,25 476 2013. 50. évfolyam 12. szám

Ezekb"l a normál terhelés (F N ) segítségével a statikus és a dinamikus súrlódási tényez"k meghatározhatók. m stst 5 F stat F N m stst 5 F din F N (3) (4) A mér"programba illesztett értékel" alprogrammal a mérés során folyamatosan meghatározhatók a statikus és a dinamikus súrlódási tényez"k. Ezekb"l felvehet" a statikus és a dinamikus súrlódási tényez"k görbéje. 6. ábra. A mért elmozdulás értékének rugalmas alakváltozási és kopás összetev!i a súrlódás megindulásakor 3.2. A kopás meghatározása és mérési hibái A kopás mélységét a próbatest magassági (itt sugár irányú) méretének csökkenése jellemzi, melynek értékét a 2.1. pontban említett légrés mér"vel folyamatosan rögzítettünk. Az alakváltozás és a súrlódási h" fejl"déséb"l származó lineáris h"tágulás azonban zavarja a kopásmérést. A kopás mérését helyesen elmozdulás mérésnek kell tekinteni. Az elmozdulások a kopás valódi értékén túl egyéb, a pontosságot befolyásoló tényez"ket is tartalmaznak. A henger/sík érintkezésnél az elmozdulás mérésével meghatározott kopás pontossága jelent"s mértékben függ az alakváltozástól, els"sorban a súrlódás kezdeti szakaszában. A csúszó súrlódás megindulásakor a kopás növekedésével az érintkezési felület folyamatosan n", és jelent"sen csökken a felületi nyomás és a rugalmas alakváltozás (6. ábra). Ezért a kopás korai szakaszában a mért kopásgörbe kisimul, mivel a felületi nyomás csökkenése miatt visszarugózó anyagtömeg pótolja a kopott rétegeket, vagyis kisebb kopást mérünk a valóságosnál. A kés"bbiekben a felfekvési felület jelent"s növekedésével ez a hatás csökken, és korlátozott mértékben, de közel állandó marad. E jelenséget a kopásgörbék értékelésénél szem el"tt kell tartani, f"leg a h"re lágyuló polimereknél, ahol a környezeti és súrlódási h" er"sen befolyásolja a mechanikai tulajdonságokat. 5. ábra. A súrlódási er! 1 ciklusban (változó irányú elmozdulások) 3.3. Vizsgálati eredmények A statikus súrlódási tényez"k általában minden vizsgálati beállítás mellett meghaladják a dinamikus súrlódási tényez"k értékét (azok 55 65%-ával), és jól követik azok lefutását. A 7. ábrán láthatók a referenciamérésként is szolgáló, 30 C-os acél lappal szembeni súrlódás és kopás mérés eredményei. A 7. ábra szerint a normál üzemi körülményekhez közelít" környezeti jellemz"k esetén általános tendenciák (egyértelm! súrlódási felfutás, majd stabilizálódás, és lassú folyamatos kopásnövekedés) figyelhet"k csak meg a görbéken. A 8. ábra a vizsgált m!szaki polimerek dinamikus és statikus súrlódási jellemz"it, a 9. ábra pedig az ugyanezekhez tartozó kopásgörbéket szemlélteti. 7. ábra. A 30 C-os acél ellenfelületen végzett vizsgálat súrlódási (a) és kopási (b) eredményei (referencia mérés) 2013. 50. évfolyam 12. szám 477

A súrlódás görbéket a jobb összehasonlítás érdekében a növekv" környezeti h"mérsékletek sorrendjében, térben helyeztük el. A változó h"mérsékletek súrlódásra gyakorolt hatásának jobb bemutatására két metszet is szolgál, az els" a súrlódás kezdeti szakaszán, a második a mérés befejezése el"tt a stabilizálódási szakasz végén. Ezeken külön kiemelve, az ott aktuális súrlódás értékeket a h"mérséklet függvényében ábrázoltuk. A könnyebben követhet", jól elkülönül" kopásgörbék egy összegz" grafikonban jelennek meg. Három f" tendenciát emelhetünk ki: #mind a statikus, mind a dinamikus súrlódási tényez" értékek egyaránt növekednek 120 C érintkezési h"mérsékletig, ezt köve- 8. ábra. Hét eltér! környezeti h!mérsékleten mért dinamikus és statikus súrlódási tényez! értékek a csúszási úthossz függvényében, metszékekkel kiemelve a súrlódás kezdetén és a befejezése el!tt mért értékek alakulását a h!mérséklet függvényében (terhelés: 50 N, csúszási sebesség: 0,3 m/s, vizsgálat id!tartama: 14 óra) t"en er"teljesen csökkennek, #a h"mérséklet növekedésével 100 C fölött jelent"- sen ingadozik a súrlódás (súrlódási instabilitás), ami a h"mérséklet további növelésével a teljes csúszási úthosszra kiterjed, s"t 180 C-on már a mérés lefolytatását is meghiúsítja, #a dinamikus és a statikus súrlódási tényez"k egymáshoz viszonyított arányai is változnak: alacsony h"- mérsékleteken elég jól közelítik egymást, magasabb h"- 9. ábra. Hét eltér! környezeti h!mérsékleten mért kopás és deformáció értékek a csúszási úthossz függvényében (terhelés: 50 N, csúszási sebesség: 0,3 m/s, vizsgálat id!- tartama: 14 óra) 478 2013. 50. évfolyam 12. szám

mérsékleteken a köztük lév" eltérés jelent"sen n" (súrlódási instabilitás, rezgések, növekedése). A kopásgörbék, a súrlódási görbékkel szemben, egyértelm! tendenciát mutatnak. A h"mérséklet növelésével 100 Cig lassú növekedés figyelhet" meg a kopás sebességében, ennél magasabb h"mérsékleten azonban egyre jobban n" a kopás, 180 C-on a gyors kopás meghiúsítja a mérés befejezését. A 10. ábrán megfigyelhetjük a vizsgálat végén az ellenfelületen felgy!lt kopadékot és a kiemelt felületfotókon a letisztított súrlódási nyomokat az acél felületen. A kopadék mennyiségek jó egyezést mutatnak a kopási görbéken látható kopásnagyságokkal. Érdekes megfigyelést tehetünk a legalacsonyabb 30 Con és a magasabb 140 C-on végzett vizsgálatok letisztított kopásnyom képein. Alacsonyabb h"mérsékleten a kompozit jól elkülönül" barázda nyomokat hagyott a felszínen, ez összefüggésbe hozható a száler"sítés csúszási irányra való helyzetével. Magasabb h"mérsékleten a vonalas barázdáltság szinte teljesen elt!nik, és összefügg" homogén kopási felület alakul ki. Ez a kompozit próbatest felületi illeszkedésével magyarázható, vagyis jobban elterül a kontaktfelszínen, ami a csúszásban közvetlen résztvev" felületi sáv rugalmas alakváltozásának növekedését (összekopását) jelenti a h"mérséklet hatására. 10. ábra. Az acél ellenfelületen megfigyelhet! kopadék mennyiségek az eltér! h!mérsékleten végzett vizsgálatokat követ!en, valamint a letisztított kopási nyomok 30 és 140 C-on ismert összefüggés (11. ábra) a terhel"er" függvényében mutatja a súrlódás és komponenseinek változását. Esetünkben a hirtelen feler"söd" kopás a kontaktzónát jelent"sen megnöveli, így a fajlagos terhelés csökkenésével az ered" súrlódást csökkenti. Ez az a munkazónából a b zóna felé történ" elmozdulással értelmezhet". A jelenség a kontaktfelület alaph"mérsékletének emelkedéséb"l származik. A súrlódási folyamat megindításakor a vonali érintkezés okozta nagy felületi terhelés jelent"s deformációs komponens hányadot jelent kisebb adhéziós komponens mellett ( a munkazóna), ami a vizsgálat során a b munkazóna jellemz"i szerint alakul tovább, miközben n" az adhézió. Ezek az eredmények a h"mérséklet kontaktzónát befolyásoló szerepére vezethet"k vissza, hiszen az 4. Következtetések, összefoglalás A m!anyag henger-acél sík páron (cylinder on plate), váltakozó irányú csúszó mozgás mellett és változó környezeti h"mérsékleteken az ellenfelület h"mérséklet emelkedése a csúszási érintkezési felületen keresztül egyértelm!en növeli a súrlódási tényez"t egy adott határig (120 140 C), ezt követ"en rohamos csökkenés figyelhet" meg, ami az intenzív próbatest-kopással hozható összefüggésbe. A kontaktzóna jelent"s növekedése a fajlagos terhelés csökkenését eredményezi, ami az ered" súrlódást befolyásolja. Az irodalmi forrásokból [2, 28] 11. ábra. A terhel!er! hatása a súrlódási tényez!re [2] 2013. 50. évfolyam 12. szám 479

érintkezési h"mérséklet változásán kívül minden más vizsgálati paraméter azonos volt: #alacsonyabb h"mérsékleteken a fajlagos felületi terhelés csökkenése okozta deformációs és adhéziós komponens arányának változása befolyásolja a súrlódási folyamatokat: a kezdeti súrlódás növekedés gyorsan stabilizálódik, s"t némi csökkenés is megfigyelhet" (30, 60, 80 C-on), #magasabb érintkezési h"mérsékleteken, intenzív kopás esetén, a felületi nyomás jelent"s csökkenése a súrlódás adhéziós komponensét helyezi el"térbe, a kontaktzóna deformációjának szerepe csökken. A h"mérséklet növelésével megfigyelhet" súrlódási instabilitás is a feler"söd" felületi adhézió jele, melyet alátámaszt a statikus és dinamikus súrlódások különbségének növekedése is. A h"mérséklet-emelkedés hatására növekedett a kopás sebessége is. A poliészter/poliészter kompozit használhatósága száraz csúszások esetében er"sen korlátozott a kopási viselkedés szempontjából, az anyag a vizsgált körülmények között nem jelent el"relépést az ismert, a mérnöki gyakorlatban elterjedten használt temoplasztikus kompozitokhoz képest. Zsidai László köszönetét fejezi ki az MTA által biztosított BOLYAI KUTATÁSI ÖSZTÖNDÍJért (BO/00127/13/6). Külön köszönetünket fejezzük ki a GENTI EGYETEM GÉPSZER- KEZETEK ÉS GÉPGYÁRTÁS TANSZÉKÉ-nek (Belgium, Ghent University, Laboratory Soete) egyes laboratóriumi mér!eszközök biztosításáért. Irodalomjegyzék [1] Uetz, H.; Wiedemeyer, J.: Tribologie der Polymere, Carl Hanser, Munich, 1985. [2] Kalácska, G.: M!szaki m!anyagok gépészeti alapjai, Minervasop Bt., Sopron, 1997. [3] Yamaguchi, Y.: Tribology of Plastic Materials, Tribology Series 16, Elsevier, Amsterdam, DIN 50322, Kategorien der Verschleißprüfung, Deutsche Norm 50322, Beuth Verlag, 1986. [4] van de Velde, F.; De Baets, P.: Wear, 209, 106 114 (1997). [5] Keresztes, R.; Kalácska, G.: Research of machining forces and technological features of cast PA6, POM C and UHMW-PE HD 1000, Sustainable Construction & Design, 1, 136 144 (2010). [6] Friedrich, K.; Lu, Z.; Hager, A. M.: Wear, 190/2, 139 144 (1995). [7] Byett, J. H.; Allen, C.: Trib. Int., 25, 237 246 (1992). [8] Zsidai, L.; De Baets, P.; Samyn, P.; Kalacska, G.; van Peteghem, A. P.; van Parys, F.: Wear, 253, 637 688 (2002). [9] Bijwe, J.; Indumathi, J.; Rajesh, J.; Fahim, M.: Wear, 249, 715 726 (2001). [10] Naga, S. A. R.: Wear behaviour of glass reinforced polyamide 66 in Proc. of 5 th International Conference on Applied Mechanical Engineering, Cairo, Egypt, pp. 157 162, 1992. [11] Czvikovszky, T.; Nagy, P.; Gaál, J.: A polimertechnika alapjai, Educatio Kht., 2007. [12] Bahadur, S.; Zhang, L.; Anderegg, J. W.: Wear, 203 204, 464 473 (1997). [13] Friedrich, K.; Reinicke, P.: Mech. Comp. Mat., 34, 503 514 (1998). [14] Pihtili, H.; Tosun, N.: Int. J. Compos. Sci. Technol., 62, 367 370 (2002). [15] El-Tayeb, N. S.; Mostafa, I. M.: Wear, 195, 186 191 (1996). [16] Chand, N.; Naik, A.; Neogi, S.: Wear, 242, 38 46 (2000). [17] van Paepegem, W.; van Schepdael, L.; Degrieck, J.; Samyn, P.; De Baets, P.; Suister, E.; Leendertz, J. S.: Compos. Struct., 2006. [18] Zhang, Z.; Breidt, C.; Chang, L.; Haupert, F.; Friedrich, K.: Composites A, 35, 1385 1392 (1994). [19] Sukumaran, J.; Soleimani, S.; De Baets, P.; Rodriguez, V.; Douterloigne, K.; Philips, W.; Andó, M.: Wear, 296/1 2, 702 712 (2012). [20] Andó, M.; Sukumaran, J.: Sustainable Construction & Design, 2, 29 34 (2011). [21] Theiler, G.; Hübner, W.; Gradt, T.; Klein, P.; Friedrich, K.: Tribol. Int., 25, 449 458 (2002). [22] Quintelier, J.; Samyn, P.; van Paepegem, W.; De Baets, P.; Vermeulen, J.; Tuzolana, T.; van den Abeele, F.: Polym. Composite, 27, 92 98 (2006). [23] P. Samyn, W.; van Paepegem, J., S.; Leendertz, A.; Gerber, L.; van Schepdael, J.; Degrieck, P.; De Baets: Journal of Tribology, 128/4, 681 696 (2006). [24] Plint & Partners Ltd.: Delivery programme edition. England: Newburry, Berkshire, RG20 6NB, 2001. [25] Busak and Shamban, Luytex Composite Materials, company brochure, 1998. [26] Böhler: Plastic mould steel products: Böhler M238 Ecoplus, Belgium, 9160 Lokeren, pp. 13, 1999. [27] Converging on composites The Autodesk composites blog, composite engineer s pinboard composits Poisson ratio relationships, Posted by Dan Milligan on Mon, Jan 07, 2013. [28] Kalácska, G.: express Polymer Letters, 7/2, 199 210 (2013). A folyóirat a JÁSZ-PLASZTIK KFT. és a STAR*PLUS KFT. anyagi támogatásával jelenik meg. Szerkesztésért felel: dr. Macskási Levente Szedés, tördelés: dr. Völgyi Júlia Szerkeszt"ség címe: Budapest, II. F" u. 68. Telefon: 368-1700 Telefon: 201-7819 E-mail: volgyi.julia@t-online.hu Levélcím: 1371 Budapest, Postafiók: 433. Készült a Possum Kft. gondozásában. Kiadja: a Gépipari Tudományos Egyesület E-mail: info@possumkft.hu Felel"s kiadó: dr. Igaz Jen" Telefon: 36-20-934-5318; fax: 06-24-462-008 Telefon: 202-0656 Felel"s vezet": Várnagy László Szerz"inknek szóló útmutató megtalálható a www.muanyagesgumi.hu honlap Egyebek rovatában. 480 2013. 50. évfolyam 12. szám