Comparative Studies of Tribological Properties of Carbon Fibre Reinforced Polymer Composites (CFRP) in Dry Sliding Friction Conditions

Celem badań było określenie cech użytkowych i jakościowych oraz właściwości tribologicznych czterech nowo opracowanych przez autorów laminatów o osnowie polimerowej wzmacnianych włóknami węglowymi (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer) i wskazanie struktur o najkorzystniejszych właściwościach użytkowych. Opracowane próbki materiałów oparte były na dwóch typach prepregu: Kord Carbon (Fiberpreg GmbH) o splocie twill oraz włókien węglowych (UD) producenta (G. Angeloni S.R.L) o jednokierunkowym układzie. W strukturze połowy ogólnej liczby próbek zastosowano warstwę epoksydowego filmu klejowego (AF) producenta (NTPT). Wykonano badania twardości indentacyjnej (uniwersalnej) wg metody Olivera-Pharra. Badania odporności na zużycie ścierne prowadzono w warunkach tarcia ślizgowego suchego, metodą kula–tarcza. W skojarzeniu jako przeciwpróbkę wykorzystano kulkę wykonaną z tlenku glinu (Al2O3). Wyniki badań wskazują na istotny wpływ struktury badanych materiałów na wzrost wytrzymałości stykowej oraz polepszenie właściwości tribologicznych, które wynikają z zastosowania warstwy AF.

The aim of the study was to determine the usable and quality features and tribological properties of four Carbon Fibre Reinforced Polymer laminates (CFRP) newly developed by the authors and to indicate the structures with the most advantageous functional properties. The developed material samples were based on two types of prepreg, Kord Carbon (Fiberpreg GmbH) with twill weave and carbon fibres (UD) by the manufacturer (G. Angeloni S.R.L) with a unidirectional system. In the structure of half of the total number of samples, a manufacturer's (NTPT) epoxy adhesive film (AF) layer was used. Tests of indentation hardness (universal) were carried out according to the Oliver-Pharr method. Tests of resistance to abrasive wear were carried out in dry sliding friction conditions, using the ball-disc method. In combination, a ball made of aluminium oxide (Al2O3) was used as a cooperating element. The test results indicate a significant impact of the structure of the tested materials on the increase in contact strength and the improvement of the tribological properties that result from the application of the AF layer.