Omówienie wyników badañ

Badania porównawcze umo¿liwi³y wyznaczenie wspó³czynników tarcia przeciw-próbek ¿eliwnych i ¿eliwnych azotowanych wspó³pracuj¹cych z próbkami pokryty-mi pow³ok¹ azotku tytanu TiN przy smarowaniu olejem pokryty-mineralnym i syntetycznym (tab. 7.2).

Rodzaj zestawienia ^{Œrednia wartoœæ} si³y stycznej

N Œrednia wartoœæ wspó³czynnika tarcia Œrednia wartoœæ zu¿ycia ìm Œrednia temperatura próbki °C Próbka z TiN Przeciwpróbka ¿eliwna

Olej mineralny Elf Sporti 15W40 ^{20,9 0,042 16 46,8}

Próbka z TiN

Przeciwpróbka ¿eliwna azotowana

Olej mineralny Elf Sporti 15W40 ^{8,9 0,018 20 38,3}

Próbka z TiN Przeciwpróbka ¿eliwna

Olej syntetyczny Elf Synthese 5W50 ^{35,0 (28,1) 0,067 (0,044) 5 (11) 67,5 (54,5)}

Próbka z TiN

Przeciwpróbka ¿eliwna azotowana

Olej syntetyczny Elf Synthese 5W50 ^{15,3 (8,0) 0,031 (0,015) 5 (9) 45,5 (40,5)}

Tabela 7.2. Wartoœci si³y tarcia, wspó³czynnika tarcia i zu¿ycia badanych zestawieñ materia³owych po drodze tarcia równej 13 500 m (w nawiasach podano wartoœci dla drogi tarcia równej 27 000 m)

W pocz¹tkowym okresie wspó³pracy wspó³czynniki tarcia mia³y wartoœæ zbli¿on¹, oko³o 0,08, po dotarciu zmniejszy³y siê do wartoœci 0,02–0,04. Stwierdzono ponaddwu-krotnie mniejsz¹ wartoœæ wspó³czynnika tarcia dla zestawienia materia³owego: próbka z pow³ok¹ TiN z przeciwpróbk¹ azotowan¹ (wartoœæ œrednia 0,018) w porównaniu do zestawienia próbka z TiN z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ (wartoœæ œrednia 0,042); wspó³pra-ca przy smarowaniu olejem mineralnym. W przypadku oleju syntetycznego równie¿ stwierdzono ponaddwukrotnie mniejsz¹ wartoœæ wspó³czynnika tarcia dla zestawienia materia³owego próbki o pow³oce z azotku tytanu z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ azotowan¹ (wartoœæ œrednia 0,031) w porównaniu z zestawieniem materia³owym próbki o pow³oce z azotku tytanu z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ (wartoœæ œrednia 0,067). Obliczone œrednie wartoœci dotycz¹ przebiegów 13 500 m.

Poniewa¿ obliczone wartoœci œrednie wspó³czynników tarcia podczas pracy przy smarowaniu olejem syntetycznym by³y wiêksze ni¿ przy smarowaniu olejem mineral-nym, postanowiono przed³u¿yæ badania z olejem syntetycznym. W efekcie dla przebie-gów dwukrotnie wiêkszych, czyli 27 000 m, wartoœæ œrednia wspó³czynnika tarcia dla zestawienia materia³owego z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ azotowan¹ uleg³a zmniejszeniu z wartoœci 0,031 do 0,015. Dla zestawienia materia³owego próbki o pow³oce z azotku tytanu z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ równie¿ stwierdzono zmniejszenie œredniej wartoœci

czynnika tarcia z wartoœci 0,067 do 0,048. Oznacza to, ¿e wartoœæ wspó³czynnika tarcia dla zestawienia materia³owego próbki o pow³oce z azotku tytanu z przeciwpróbk¹ liwn¹ azotowan¹ (0,015) by³a ju¿ ponadtrzykrotnie mniejsza, ni¿ dla przeciwpróbki ¿e-liwnej (0,048). Widoczna jest zatem tendencja zmniejszania wspó³czynnika tarcia dla zestawienia próbki o pow³oce z azotku tytanu z przeciwpróbk¹ azotowan¹. Z porówna-nia wartoœci wspó³czynnika tarcia, jakie osi¹gniêto po 13 500 m drogi tarcia, mo¿na za-uwa¿yæ, ¿e wzglêdne zmniejszenie wspó³czynnika tarcia przeciwpróbek ¿eliwnych azo-towanych wspó³pracuj¹cych z próbkami z pow³ok¹ TiN wzglêdem przeciwpróbek ¿eliw-nych wspó³pracuj¹cych z takimi samymi próbkami by³o równe oko³o109% dla oleju mi-neralnego i oko³o 87% dla oleju syntetycznego.

Z oglêdzin próbek i przeciwpróbek obu zestawieñ wynika, i¿ praktycznie ca³e suma-ryczne zu¿ycie przypada na przeciwpróbkê. W przeciwnym razie nale¿a³oby oczekiwaæ ca³kowitego usuniêcia pow³oki z TiN ze wzglêdu na jej gruboœæ, wynosz¹c¹ oko³o 3 µm. Potwierdzaj¹ ten fakt obrazy przyk³adowych próbek pierwszego zestawienia (rys. 7.16, 7.17) oraz zestawienia drugiego (rys. 7.18, 7.19). Zu¿ycie pow³ok TiN stwierdzone na podstawie przeprowadzonych oglêdzin po badaniach (rys. 7.16–7.19) by³o pomijalnie ma³e (niemierzalne), nawet przy drodze tarcia wynosz¹cej 27 000 m.

Sumaryczne wzglêdne zu¿ycie wêz³a tarcia z pierœcieniem azotowanym wspó³pra-cuj¹cym z pow³ok¹ TiN w stosunku do pierœcienia ¿eliwnego wspó³pracuj¹cego z po-w³ok¹ tego samego rodzaju przy smarowaniu olejem mineralnym by³o wiêksze o 18%. Natomiast przy smarowaniu olejem syntetycznym by³o mniejsze o oko³o 9%. Nale¿y tu jednak podkreœliæ, ¿e przy tak ma³ych zu¿yciach liniowych rzêdu kilkunastu µm du¿y wp³yw na niepewnoœæ pomiaru ma postêpuj¹ce zu¿ycie i po³o¿enie wêz³a ³o¿yskowego testera.

Rys. 7.16. Fotografia próbki z pow³ok¹ z TiN i przeciwpróbki ¿eliwnej po badaniach (droga tarcia równa 13 500 m)

Fig. 7.16. Photograph of TiN-coated specimen and cast iron counterface after examination (friction path equal to 13 500 m)

87

Rys. 7.17. Fotografia próbki z pow³ok¹ z TiN wspó³pracuj¹cej w trakcie badañ z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ (droga tarcia równa 13 500 m)

Fig. 7.17. Photograph of TiN-coated specimen sliding against cast iron counterface (friction path 13 500 m)

Rys. 7.18. Fotografia próbki z pow³ok¹ TiN i przeciwpróbki ¿eliwnej azotowanej po badaniach (droga tarcia równa 27 000 m)

Fig. 7.18. Photograph of TiN-coated the specimen and nitrided cast iron counterface after examination (friction path equal to 27 000 m)

7.3. Omówienie wyników badañ

Na podstawie przeprowadzonych badañ stwierdzono poza tym ponaddwukrotnie wiêk-sz¹ wartoœæ sumarycznego zu¿ycia zestawienia próbki o pow³oce z azotku tytanu z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ dla oleju mineralnego (16 µm; tabela 7.2) w porównaniu z ana-logicznym zestawieniem dla oleju syntetycznego (5 µm; tabela 7.2). W przypadku ze-stawienia z przeciwpróbk¹ azotowan¹ wartoœæ zu¿ycia w obecnoœci oleju mineralnego (20,0 µm; tabela 7.2) by³a ponad dwukrotnie wiêksza od wartoœci zu¿ycia tego zesta-wienia przy smarowaniu olejem syntetycznym (9 µm; tabela 7.2).

Rys. 7.19. Fotografia próbki z pow³ok¹ z TiN wspó³pracuj¹cej w trakcie badañ z przeciwpróbk¹ azotowan¹ (droga tarcia równa 27000 m)

Fig. 7.19. Photograph of the TiN-coated specimen sliding against nitrided cast iron counterface (friction path equal to 27000 m)

Pomimo obliczonych wiêkszych wartoœci wspó³czynnika tarcia dla obu zestawieñ materia³owych dla oleju syntetycznego w porównaniu do oleju mineralnego, stwierdzo-no znacznie mniejsze wartoœci sumarycznego zu¿ycia podczas pracy przy smarowaniu olejem syntetycznym.

W trakcie badañ mierzono temperaturê próbki. Ze wzglêdu na znaczne ró¿nice w wartoœciach wspó³czynników tarcia oraz zu¿ycia badanych zestawieñ materia³owych sprawdzono temperaturê próbek podczas ca³ego cyklu badawczego. W tym celu wyko-nano obliczenia œrednich wartoœci temperatury z poszczególnych biegów dla wszyst-kich badanych zestawieñ materia³owych, zgodnie z danymi w tabeli 7.1. Do obliczeñ przyjêto wartoœci temperatury, któr¹ osi¹ga³a próbka na koñcu ka¿dego biegu. Uzyska-ne wartoœci zestawiono w tabeli 7.3.

Na podstawie obliczeñ zamieszczonych w tabeli 7.3 stwierdzono, ¿e œrednia tempe-ratura próbki pokrytej pow³ok¹ TiN wspó³pracuj¹cej z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ przy sma-rowaniu olejem mineralnym (próbki nr: 1, 3, 5, 6, 8, 10) by³a równa 46,8 °C, a dla oleju syntetycznego (próbki nr: 12, 13, 15, 18) temperatura próbki wynosi³a 67,5 °C. Tempe-ratura próbki pokrytej pow³ok¹ z TiN wspó³pracuj¹cej z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ azoto-wan¹ dla oleju mineralnego (próbki nr: 2, 4, 7, 9) by³a równa 38,3 °C, a dla oleju synte-tycznego (próbki nr: 11, 14, 16, 17, 19) temperatura próbki by³a równa 45,5 °C. Zmie-rzone temperatury próbek s¹ potwierdzeniem wiêkszych si³ stycznych powstaj¹cych podczas wspó³pracy próbek pokrytych TiN z przeciwpróbk¹ ¿eliwn¹ w porównaniu do wspó³pracy z przeciwpróbk¹ azotowan¹. Ró¿nice œrednich wartoœci temperatury by³y równe dla oleju mineralnego 18,2%, a dla oleju syntetycznego 32,6%.

89

Tabela 7.3. Œrednie wartoœci temperatury próbki poszczególnych próbek na podstawie prowadzonych prac badawczych

7.4. Identyfikacja stanu powierzchni próbek [...] wykonana metod¹ mikroskopii skaningowej

7.4. Identyfikacja stanu powierzchni próbek z pow³ok¹