Wyniki I etapu badań

Na podstawie wstępnej analizy wyników badań tribologicznych podanych w tabeli 7.1 można stwierdzić, że kompozyty zawierające włókno szklane i niezawierające jednocześnie proszku PTFE wykazują zdecydowane pogorszenie właściwości tribolo-gicznych. Z tego względu właściwości tribologiczne tych kompozytów nie będą dalej omawiane. Polepszenie właściwości tribologicznych POM z napełniaczem szklanym następuje tylko w tym przypadku, gdy jest on wprowadzany jednocześnie z proszkiem PTFE. Są to kompozyty typu: POM + proszek PTFE + napełniacz szklany oraz POM + proszek PTFE + proszek brązu + napełniacz szklany.

Tabela 7.2. Wyniki I etapu badań tribologicznych kompozytów POM oraz współczynniki funkcji regresji mierzonych wielkości

Wyniki I etapu badań: p = 1 MPa, v = 1 m/s Współczynniki funkcji regresji

Ih [m/km]  [–] Tt [°C] Ih [m/km]  [–] Tt [°C] Nr

materiału

I II III I II III I II III Symbol b_k t_k b_k t_k b_k t_k 1 18,3 19,2 19,5 0,282 0,287 0,304 66 71 71 b1 0,190061 273,994 0,002926 29,122 – 0,702200 52,190 2 2,2 2,4 2,6 0,153 0,153 0,174 52 53 54 b2 0,894812 17,975 0,011212 4,768 2,235033 7,099 3 5,9 6,1 6,6 0,257 0,266 0,281 69 69 72 b3 0,071407 15,820 0,007641 13,765 1,373311 18,478 4 49,9 50,8 52,3 0,698 0,725 0,734 127 128 132 b4 –1,891168 44,489 –0,095369 15,445 –17,931543 21,689 5 4,6 4,7 5,1 0,160 0,164 0,183 51 52 53 b5 –0,018219 69,263 –0,000187 5,224 –0,031371 6,555 6 10,2 10,4 10,9 0,162 0,172 0,185 55 55 58 b6 –0,002367 26,724 –0,000127 10,497 –0,016778 10,321 7 40,8 41,4 42,3 0,715 0,724 0,751 138 139 143 b7 0,044928 81,161 0,001528 18,996 0,277460 25,768 8 3,8 3,9 4,3 0,288 0,307 0,317 80 82 84 b8 0,014028 10,963 0,000170 6,289 0,035370 9,798 9 3,0 3,1 3,5 0,183 0,202 0,209 61 62 63 b9 0,778859 118,205 0,011678 12,275 1,610302 12,642 10 31,8 32,5 33,2 0,561 0,584 0,595 116 117 121 b10 0,041257 98,063 0,001334 21,992 0,241515 29,736 11 3,8 3,9 4,3 0,185 0,197 0,203 59 61 63 b11 –0,000390 17,023 0,0 – 0,0 – 12 1,9 2,0 2,4 0,173 0,192 0,196 61 61 64 b12 –0,012337 134,495 –0,000174 13,170 –0,023384 13,201 13 28,0 29,3 29,7 0,488 0,499 0,519 105 108 111 b13 –0,008599 12,726 –0,000700 7,454 –0,146678 11,667 14 1,4 1,5 1,9 0,186 0,192 0,207 56 56 59 b14 –0,000035 3,198 8,866E-6 5,945 0,001981 9,919 15 4,2 4,3 4,7 0,279 0,287 0,301 78 81 81  = 1, tkr = 12,706  = 2, tkr = 4,303 = 2, tkr = 4,303

Tabela 7.3. Ocena statystyczna wyników i funkcji regresji I etapu badań tribologicznych: p = 1 MPa, v = 1 m/s Testy statystyczne i ocena statystyczna wyników

oraz funkcji regresji I etapu badań ^{Wielowymiarowe funkcje regresji} (wg tabeli 7.2)

Ih [m/km] _{ [}–] Tt [°C]

Test istotności F > Fkr

stopień swobody licznika ₁ = Nb– 1 stopień swobody mianownika ₂ = N – N_b

wartość krytyczna funkcji F, dla = 0,05 F_kr wartość obliczona funkcji testowej F

13 1 245 59007 12 2 19,4 460 12 2 19,4 548 Test adekwatności F < Fkr

stopień swobody licznika 1 = N – Nb

stopień swobody mianownika 2 = N(r – 1) wartość krytyczna funkcji F, dla = 0,05 Fkr

wartość obliczona funkcji testowej F

1 30 4,17 0,048 2 30 3,32 1,625 2 30 3,32 1,399 Odchylenie standardowe

wyników pomiarów S(y) funkcji regresji S(y – ý)

0,548 0,018 0,014 0,004 1,983 0,495 Przedział ufności

wyników pomiarów, dla  = N(r – 1) tkr S(y)

funkcji regresji,  = Nw – Nb tkr S(y – ý)

1,118 0,228 0,028 0,016 4,050 2,128

Współczynnik korelacji wielowymiarowej

wartość krytyczna, dla = 0,05: Rkr

wartość obliczona: R 0,999 0,9999993 0,987 0,9998188 0,987 0,999848 W tabeli 7.2 podano wyniki z prowadzonych badań tribologicznych, obejmujące trzy serie powtórzeń, oraz zestawiono obliczone współczynniki bk wielowymiarowych funkcji regresji mierzonych wielkości wyjściowych (Ih, , Tt) wraz z ich oceną istot-ności (test t-Studenta). W tabeli 7.3 przedstawiono natomiast testy statystyczne oraz ocenę statystyczną wyników badań i wyznaczonych funkcji regresji.

Na rysunku 7.4 przedstawiono wykresy przestrzenne i warstwicowe, które ilustrują przebieg wartości Ih oraz  w funkcji ilościowego udziału proszku PTFE i proszku brązu (bez napełniacza szklanego).

Zmiany wartości wymienionych wielkości tribologicznych kompozytów dwu-składnikowych POM + proszek PTFE oraz POM + proszek brązu są odniesione na odpowiednich osiach wykresów, natomiast dla kompozytów trójskładnikowych POM + proszek PTFE + proszek brązu zmiany te odzwierciedla pozostały obszar wykresów (ich wnętrze). W kompozytach dwuskładnikowych typu POM + proszek PTFE opty-malna zawartość proszku PTFE zawiera się w zakresie 28–33% objętościowo, przy której zarówno intensywność zużywania, jak i współczynnik tarcia osiągają najmniej-sze wartości – Ih  2 m/km, a  0,15. W stosunku do niemodyfikowanego Tarno-formu 300 (Ih  19 m/km,  0,29) kompozyt ten wykazuje około 10-krotnie mniej-szą intensywność zużywania i prawie dwukrotnie mniejmniej-szą wartość współczynnika

Rys. 7.4. Intensywność zużywania I_h [m/km] i współczynnik tarcia kompozytów w zależności od zawartości proszku PTFE i proszku brązu (bez napełniacza szklanego) w warunkach

tarcia technicznie suchego po stali, dla p =1 MPa, v = 1 m/s

tarcia. W kompozytach dwuskładnikowych typu: POM + proszek brązu, intensywność zużywania maleje ze wzrostem zawartości proszku brązu osiągając Ih  6 m/km przy 60% objętościowo proszku brązu, natomiast najmniejsza wartość współczynnika tarcia

trójskładni-kowych kompozytów (POM + proszek PTFE + proszek brązu) najkorzystniejsze wła-ściwości tribologiczne występują dla 22–30% objętościowo proszku PTFE i 5–15% objętościowo proszku brązu, dla których Ih  1,6 m/km, a  0,18–0,20. W tym przypadku intensywność zużywania jest około 12-krotnie mniejsza w stosunku do POM niemodyfikowanego, a wartość współczynnika tarcia jest mniejsza o około jed-ną trzecią.

Z analizy wyników badań wynika, że kompozyty zawierające w swoim składzie jednocześnie napełniacz szklany i proszek PTFE (także zawierające dodatkowo proszek brązu) mają najkorzystniejsze charakterystyki tribologiczne w ilości do 9% objętościowo napełniacza szklanego. Dlatego na rysunku 7.5 i 7.6 przedstawiono przebieg zmian wartości Ih oraz  w funkcji ilościowego udziału proszku PTFE i proszku brązu dla zawartości 2%, 4%, 6%, i 8% objętościowo napełniacza szkla-nego. Z porównania tych wykresów wynika, że ze względu na właściwości tribolo-giczne optymalna ilość napełniacza szklanego w tych kompozytach wynosi około 6% objętościowo. Wprowadzenie napełniacza szklanego do kompozytów tworzo-nych na osnowie POM zawierających proszek PTFE i proszek brązu nie zmienia charakteru oddziaływania tych napełniaczy na właściwości tribologiczne kompozy-tów, lecz oddziaływania te potęguje w sensie pozytywnym. Kompozyty te mają lepsze właściwości tribologiczne przy mniejszych zawartościach wymienionych napełniaczy. Na przykład kompozyt zawierający 17–22% objętościowo proszku PTFE i 6% objętościowo napełniacza szklanego charakteryzuje się nie większą in-tensywnością zużywania niż 1 m/km oraz wartością współczynnika tarcia = 0,12, podczas gdy kompozyt POM + 28–33% objętościowo proszku PTFE wykazu-je Ih = 2 m/km oraz = 0,15.

Na szczególną uwagę zasługuje kompozyt czteroskładnikowy, zawierający POM + 16–20% objętościowo proszku PTFE + 5–10% objętościowo proszku brązu + 6% objętościowo napełniacza szklanego, którego intensywność zużywania Ih < 1 m/km dla wartości = 0,18. W odniesieniu do niego, kompozyt nie zawierający napeł-niacza szklanego, o większym udziale ilościowym napełniaczy, 22–30% objęto-ściowo proszku PTFE oraz 8–15% objętoobjęto-ściowo proszku brązu, wykazuje Ih  1,6 m/km oraz  > 0,18. Najlepsze właściwości ślizgowe (najmniejsze wartości  mają kompozyty o następującym składzie napełniaczy: 12–20% objętościowo proszku PTFE, 25–35% objętościowo proszku brązu oraz 6% objętościowo napełniacza szklanego, osiągające = 0,12, dla jednak stosunkowo dużej wartości Ih = 3,5–5 m/km. Inne szczegółowe dane dotyczące wpływu ilościowego udziału poszczególnych napełniaczy w różnych ich zestawieniach na tribologiczne właściwości kompozy-tów, można określić na podstawie podanych funkcji regresji lub odczytać z przed-stawionych wykresów.

Rys. 7.5. Intensywność zużywania Ih [m/km]kompozytów w zależności od zawartości proszku PTFE i proszku brązu dla 2, 4, 6 i 8% objętościowo napełniacza szklanego w warunkach

Rys. 7.6. Współczynnik tarcia kompozytów w zależności od zawartości proszku PTFE i proszku brązu dla 2, 4, 6 i 8% objętościowo napełniacza szklanego w warunkach