Określenie intensywności zużycia na przykładzie elementów stalowych

Badania tribologiczne zostały przeprowadzone przy użyciu testera kulka-tarcza. Materiał tarczy stanowiły próbki wykonane ze stali 42CrMo4 ulepszone cieplnie do twardości 40±2 HRC. Materiał kulki o średnicy 6,35 mm stanowiła stal 100Cr6 o twardości 62 HRC. Obróbką wykańczającą tarcz stalowych było szlifowanie (1 wariant) oraz piaskowanie (2 wariant). Dzięki temu uzyskano różne wartości średniego arytmetycznego odchylenia nierówności powierzchni Sa - w przypadku powierzchni szlifowanej Sa = 0,227 μm, a w przypadku powierzchni piaskowanej Sa = 3,49 μm. Powierzchnia szlifowana była powierzchnią anizotropową (Str=0,0426), natomiast powierzchnia piaskowana – izotropową (Str=0,815). Obciążenie podczas badań tribologicznych wyniosło 10N. Testy wykonano przy średnicy tarczy d=10 mm, stosując identyczną prędkość obrotową n=300obr/min. Prędkość ślizgowa v wyniosła 0,157 m/s. Całkowity czas badań intensywności zużycia wyniósł 1 godz. Jednak każdorazowo po kolejnych 15 minutach testu, tester był zatrzymywany i określane było zużycie badanej powierzchni. Wielkość zużycia określono przy pomocy profilometru optycznego Talysurf CCI Lite. Po zeskanowaniu powierzchni, generowano profile w kierunku prostopadłym do śladów zużycia, dzięki czemu możliwym było wyznaczenie pola powierzchni zużycia badanych tarcz. W trakcie badań rejestrowano także siłę tarcia. W trakcie testów produkty zużycia znajdujące się komorze testera, a pojawiające się wskutek współpracy elementów były usuwane na bieżąco przy pomocy sprężonego powietrza. Wszystkie testy przeprowadzono z trzykrotną powtarzalnością.

Tribological tests were conducted using a ball-ondisc tribotester. A steel disc of hardness 40 HRC was put in contact with a 100Cr6 steel ball of 6.35 mm diameter. Hardness of ball was 62 HRC. Hardness of steel 42CrMo4 disc was received after heat treatment (quenching – 830oC, cooling in oil and tempering – 550oC, cooling in air). Dry tests, using similar contact conditions were carried out. All tests were at least 3 times repeated. Disc samples were prepared using grinding (1 variant) and sand-blasting (2 variant) in order to obtain different values of the arithmetical mean height of the surface parameter Sa. In the case of grinding surface it was Sa = 0,227 μm and in the case of sand-blasting surface it was Sa = 3,49 μm. Ground surface was anisotropic (Str=0,0426) and sand-blasting isotropic surface (Str=0,815). Total intensity wear test lasted 1 hour, every after 15 min. tester was stopped and wear was measured. Wear of discs was measured using white light interferometer Talysurf CCI Light. The profiles, taken in four positions, 900 - apart, perpendicularly to wear track, were integrated using the interferometer software to obtain the wear scan area, then averaged and multiplied for the track length. During tests, the friction force was monitored as a function of time. Dry sliding tests were done at sliding speed of 0.157 m/s. Load was 10 N. In order to decrease variation of the experimental results, during tests the wear debris was continuously removed from the disc surface.