Piotr A D A M IEC , R afał W A W R Z Y N E K , Jerzy K U B A C K I
WPŁYW EKSPOZYCJI KOROZJI TARCZY HAMULCOWEJ
NA ZMIANY POW IERZCHNI TARCZY I KLOCKA HAMULCOW EGO Streszczenie. W
artykule przedstaw iono charakterystykę m ateriału ciernego z uw zględnieniem p rzeznaczenia poszczególnych składników stanow iących kom pletny kom pozyt. N a p o d staw ie przeprow adzonych b adań i dokum entacji fotograficznej dokonano analizy topografii p o w ierzchni m ateriału ciernego w w yniku w spółpracy tribologicznej z uw zględnieniem zjaw iska korozji.
INFLUENCE OF TIME EXPOSITION OF CORROSION ON SURFACE CHANGES OF BRAKE DISC AND PADS
Summary.
T he characteristics o f brake pads w ith particular com position are presented in the paper. The analisis w as perform ed by using SEM topography o f surfaces and chem ical analysis o f tribological contact o f brake pads and brake discs system . In particular w e analyses the products and effects process o f corrosion w ere analysed.1. W ST Ę P
M ateriały cierne w ykorzystuje się w układach tribologicznych, w których w ym agane je s t skojarzenie cierne lub konieczne je s t w ytracanie energii. Ze w zględu n a stale rosnące obciążenia oraz prędkości w ystępujące w m aszynach i pojazdach istnieje ciągły rozw ój tych m ateriałów , stym ulow any koncentracją w ytw arzania oraz m o żliw o ścią badań w yspecjalizow anych w ytw órni.
Projektując m ateriał cierny n a okładziny ham ulcow e, należy w ziąć pod uw agę kryteria bezpie
czeństw a (skuteczność ham ow ania, palność, ściśliw ość, w ytrzym ałość m echaniczną), kom fortu ja z d y (odgłosy, piszczenia, dym ienie, zapach), ekonom iczne (zużycie m ateriału ciernego i b ie ż
ni, ciężar, koszty produkcji).
W artykule przedstaw iono w pływ zjaw iska korozji w ybranych elem entów układu ham ul
cow ego w kontekście zachodzących zm ian na pow ierzchni trącej skojarzenia ciernego. Czasy ekspozycji korozji 0 h, 48 h oraz 240 h zostały w yznaczone n a podstaw ie analizy postoju po jaz
dów w punkcie serw isow ym w zw iązku z je g o napraw ą.
2. C H A R A K T E R Y ST Y K A K O M P O Z Y T O W Y C H M A T E R IA Ł Ó W C IE R N Y C H
M ateriały cierne dzielim y n a m etalow e oraz niem etalow e. M ateriały m etalow e stosuje się na ogół rzadko, przede w szystkim w tych w ęzłach, w których w yw iązuje się bardzo duża ilość ciepła, np. ham ulce p ojazdów szynowych. Z innych m etalow ych m ateriałów ciernych m ożna w ym ienić spieki, które stosuje się w niektórych sprzęgłach ciernych oraz w ham ulcach specjal
nych. O prócz dużej odporności cieplnej i dobrego przew odnictw a cieplnego m ateriały te m a ją niezbyt duży w spółczynnik tarcia i dlatego nie s ą pow szechnie używ ane.
W układach ciernych stosuje się pow szechnie kom pozytow e m ateriały niem etalow e, k tó rym nadaje się przede w szystkim odpow iednie w łaściw ości cierne, a ponadto p olepsza p rzew od
ność ciep ln ą i charakterystykę przeciw zużyciow ą. [1]
M ateriał stosow any na okładziny cierne klocków ham ulcow ych je s t form ow any poprzez spiekanie proszków zaw ierających w iele różnych kom pozytów (zazwyczaj od 10 do 20 składni
ków ). D o podstaw ow ych m ateriałów tej grupy zaliczam y: składniki w łókniste, środki w iążące, w ypełniacze oraz dodatki antyadhezyjne:
M ateriały w łókniste stanow iące szkielet kom pozytu n ad a ją m u o dpow iednią w ytrzym ałość m e ch an iczn ą i cieplną. P onadto m a ją za zadanie oczyszczenie pow ierzchni p artn e ra tribologicz- nego, co w pływ a na podw yższenie i stabilizację w artości w spółczynnika tarcia. Jako składników w łóknistych używ a się w łókien szklanych, w ęglow ych, kevlarow ych, ceram icznych i m ineral
nych, a także w ełny stalow ej, nitek stalow ych, alum iniow ych i m iedzianych [1],
M ateriały w iążące słu ż ą do w iązania poszczególnych składników kom pozytu oraz tw o rz ą term icznie o d p o rn ą m ieszankę słu ż ą c ą do zachow ania stabilności w spółczynnika tarcia. D o n aj
częściej stosow anych środków w iążących n a le ż ą żyw ice fenolow e z dodatkam i kauczuku [1].
W ypełniacze m a ją polepszyć w łaściw ości cierne kom pozytu, przeciw działać nadm iernem u zużyw aniu, zw iększać odporność cieplną, a także popraw iać je g o w łaściw ości m echaniczne.
Jako w ypełniacze stosuje się różne zw iązki m ineralne, tlenki m etali i m etale. D o najczęściej sto sow anych w ypełniaczy należą: m ączk a cyrkonow a i m ineralna, m ika, siarczan baru, tlenki: Cr, Zn, M g, F e, trójsiarczek antym onu, w apno hydratyzow ane, w ęglik krzem u, proszki m etali (Cu), granulaty (brąz i m osiądz), opiłki żeliw a i stali oraz drutów m iedzianych, m osiężnych i cyrko
n ow ych [1],
D odatki antyadhezyjne g w aran tu ją stabilne w łaściw ości tribologiczne okładziny, kontrolu
j ą sto su n ek zużyw ania pow ierzchni tarczy i klocka. Składniki kom pozytu, takie ja k grafit i siarczki m etali, sta b ilizu ją w spółczynnik ta rc ia głów nie w podw yższonych tem peraturach.
C ząstki ścierne, zazw yczaj takie ja k tlenek glinu, dw utlenek krzem u, z w ię k sz ają w spółczynnik ta rc ia oraz k o n tro lu ją proces zużycia, usuw ając z pow ierzchni tarczy n ie p o żą d an ą w arstw ę tlen
k ów żelaza [2],
Z w w . opisu w ynika, że niektóre składniki p e łn ią k ilk a funkcji. Ł atw o zauw ażyć, że p o praw ienie niektórych w łaściw ości odbyw a się kosztem innych. P rzykładem je s t zastosow anie grafitu, który ja k o sm ar stały p rzeczy żądaniu m ożliw ie dużego w spółczynnika tarcia. P rzy w ielu składnikach w kom pozytach ciernych istotne je s t także to, aby one nie obniżały w łaściw ości k om pozytu w skutek interakcji. O bjętościow y udział składników je s t ta jem n icą producenta.
W tab eli 1 pokazano przykładow y u dział głów nych składników .
Tabela 1 Udział objętościowy głównych składników kompozytu ciernego [3]
Grupa surowców Materiały Udział objętościowy [%]
Metale Wata stalowa
Proszek miedziany 14
Wypełniacze
Tlenek glinu M ika mielona Baryt
Tlenek żelazowy
23
Środki antyadhezyjne
Siarczek antymonu Grafit
Sproszkowany koks
35
Składniki organiczne
W łókna aramidowe
Proszek wypełniający z żywicy Żywica wiążąca
28
3. W P Ł Y W W A R U N K U Ó W W S P Ó Ł P R A C Y N A W Ł A Ś C IW O Ś C I C IE R N E
Przy m ałych prędkościach ruchu w ystępuje zjaw isko ruchu skokow o-poślizgow e (zw ane stick-slip). Jego negatyw ny w pływ n a zespół cierny p o le g a n a zm niejszeniu skuteczności sprzę
że n ia ciernego oraz w yw ołaniu d rgań zespołu o częstotliw ości akustycznej, co p rzejaw ia się,
np. piszczeniem ham ulców . Jeżeli zespół cierny w pada w drgania i pow oduje nadm ierny hałas, to m ożna tem u przeciw działać następująco:
1. Zm ienić częstość drgań w ładnych układu, np. przez zastosow anie m iędzyw arstw y oddziela
jącej m ateriał cierny od elem entu nośnego przez zm ianę sposobu łączenia okładziny ciernej z tym elem entem albo przez zm ianę tw ardości kom pozytu,
2. O bniżyć w artość statycznego w spółczynnika tarcia, np. przez dodanie grafitu lub M0S2, 3. Z m ienić kształt okładzin.
Skojarzenie cierne nagrzew a się podczas pracy w skutek tarcia. M ała przew odność cieplna kom pozytów ciernych pow oduje, że odprow adzają one 1-K5% ogólnej ilości ciepła w ytw orzone
go podczas tarcia. P o zo stałą ilość ciepła przejm uje m etalow y partner [1], Ilość w ydzielanego ciepła zależy od nacisku, prędkości i czasu trw ania tarcia. M ała przew odność cieplna pow oduje duży gradient tem peratury w okładzinie, przy czym w arstw a w ierzchnia okładziny m a tem pera
turę z b liżo n ą do tem peratury m etalow ego partnera. W artość tem peratury granicznej zależy od składu kom pozytu, przede w szystkim od rodzaju środka w iążącego. Stw ierdzono, że podczas pow olnego nagrzew ania się kom pozytu w ystępuje szybsze zużyw anie m ateriału ciernego niż podczas gw ałtow nego nagrzew ania, co je s t praw dopodobnie spow odow ane głębszym osłabie
niem m ateriału w skutek ciepła [1],
Zjaw isko częściow ego zaniku skuteczności sprzężenia ciernego (fading) je s t w yw ołany częściow o d estru k cją term iczn ą składników kom pozytu. P rodukty rozkładu m o g ą w ystępow ać w postaci gazowej lub ciekłej. W ów czas tarcie suche zm ienia się w m ieszane i m aleje w spółczyn
nik tarcia. Przy um iarkow anym nagrzew aniu okładzin ciernych i niezbyt dużej intensyw ności ham ow ania podczas ja zd y w m ieście na pow ierzchni kom pozytów ciernych tw o rzą się szkliste pow łoki niskociem e. Pow łoki takie zazw yczaj zużyw ają się ściernie po ochłodzeniu lub po in
tensyw nym ham ow aniu. Złożony m echanizm zużyw ania m ateriałów ciernych w skazuje na w y stępow anie zużycia poprzez odkształcenie plastyczne polegające na nanoszeniu kom pozytu na pow ierzchni partnera. M a to m iejsce szczególnie przy m iękkich kom pozytach z o sn o w ą k auczu
kow ą. W w ysokiej tem peraturze następuje zw ęglenie w arstw y w ierzchniej kom pozytu i inten
syw ne zużyw anie ścierne [1],
4. Z M IA N Y T R IB O L O G IC Z N E W W A R ST W IE W IE R Z C H N IE J O K Ł A D Z IN C IE R N Y C H
Przeprow adzone badania w arstw y w ierzchniej z a p o m o c ą analizy rentgenow skiej m ateria
łów kom pozytow ych po w spółpracy z m etalow ym partnerem p o zw a lają na stw ierdzenie w ystę
pow ania zjaw iska przenoszenia w arstw m etalicznych n a pow ierzchnie m ateriałów ciernych. B a
dania zgładów w arstw naniesionych na pow ierzchni kom pozytu w ykazały d u ż ą koncentrację żelaza. O bserw acje m ikrofraktograficzne pow ierzchni m ateriału ciernego pozw oliły n a określe
nie zm ian topografii pow ierzchni ja k o skutku ta rc ia i ocenę m echanizm u zachodzenia tych zm ian. N aniesione osady m iały budow ę w arstw o w ą zło żo n ą z cząstek ferrytu. Szczeliny, rysy i nierów ności na pow ierzchni kom pozytu s ą w ynikiem oddziaływ ania, np. czynników m echanicz
nych, oddziaływ ań m ikronierów ności przeciw próbki, udarów term icznych o dużym gradiencie, destrukcji organicznego lepiszcza połączonej z w ydzielaniem płynnych i gazow ych produktów i tw orzeniem koksopodobnych pozostałości. W przypadku w ysokich w artości iloczynu nacisku jednostkow ego oraz prędkości m etalow e w ióry napełniacza m o g ą ulec adhezyjnem u sczepieniu z ta rc z ą i m o g ą być w yrw ane z pow ierzchni kom pozytu. W w yniku oddziaływ ań czynników m echanicznych term icznych konstytuuje się w arstw a w ierzchnia o w łaściw ościach znacznie ró ż
niących się od w łaściw ości rdzenia. W pierw szym etapie, do tem peratury około 520 K , następuje um ocnienie w arstw y w ierzchniej. W w yniku dalszego potechnologicznego usieciow ania żyw icy, pow yżej tem peratury 570 K, zachodzi destrukcja najpierw kauczuku, a potem żyw icy. Prow adzi to do w ydzielenia ciekłych i gazow ych p roduktów [4],
5. E K O L O G IC Z N E W Y M A G A N IA S T A W IA N E N O W O C Z E SN Y M M A T E R IA Ł O M C IE R N Y M
P ierw szym etapem zm ian w m ateriałach ciernych było w yelim inow anie azbestu z pro d u k cji. W tym zakresie zostało ujednolicone ustaw odaw stw o europejskie. R ów nież obow iązujące w branży m otoryzacyjnej regulam iny E K G O N Z w prow adziły zakaz stosow ania azbestu: R egula
m in 13 se rią zm ian 07 oraz R egulam in 90 E K G ONZ. Z e w zględu n a szkodliw e w łaściw ości azbestu zastąpiono go m ie sz an in ą różnych w łókien w połączeniu z napełniaczam i.
W łókna używ ane ja k o substytuty azbestu rów nież nie s ą bezpieczne, np. w łókna aram ido- w e ro zsz cz ep ia ją się, w łó k n a szklane m a ją postać u łatw iającą przedostaw anie się do płuc, stan
dardow a w ełna m ineralna ro zk ład a się w organizm ie przez rok, a jej w ersja biodegradow alna przez 3 m iesiące. W celu w yelim inow ania zag ro żeń b ę d ą p ow staw ały m ateriały cierne bez w łó kien. Z e składu m ateriałów ciernych elim inow ane s ą m etale ciężkie, takie ja k chrom , kadm , ołów . N arządam i w yjątkow o narażonym i n a zatrucie s ą m ózg, nerki, w ątroba, szpik kostny.
Szczególnie niebezpieczne je s t rakotw órcze działanie m etali ciężkich. D latego elim inuje się z produkcji m ateriałów ciernych zw iązki zaw ierające m etale ciężkie.
K olejnym czynnikiem , który należy uw zględnić podczas projektow ania m ateriału ciernego i podczas doboru składników , je s t ich zdolność do pylenia. W iele krajów p osiada w tym zakresie sw oje regulacje praw ne. W P olsce obow iązuje m .in. R ozporządzenie M inistra P racy i Polityki Społecznej z dnia 29 listo p ad a 2002 r., w którym znajduje się w ykaz w artości najw yższych d o puszczalnych stężeń czynników szkodliw ych dla zdro w ia w środow isku pracy oraz czynników pyłow ych [5].
6. W P Ł Y W E K SP O Z Y C JI K O R O Z JI N A P O W IE R Z C H N IĘ K O M P O Z Y T U C IE R N E G O
P ojazd ja k o obiekt te chniczny stanow i zło ż o n ą strukturę. W czasie realizacji funkcji u ży t
kow ych pojazdu m a m iejsce starzenie się poszczególnych części w efekcie nieodw racalnych pro cesó w fizycznych i chem icznych (korozja chem iczna, elektrochem iczna, zużycie ściem o- korozyjne) stanow iących oddziaływ anie m ikro- i m akrootoczenia. Z m iany te p ro w a d zą do p o w staw ania drgań dynam icznych, spadku spraw ności m echanicznej, w zrostu tem peratur itp., co w określonym czasie eksploatacji pow oduje pow staw anie zużycia granicznego poszczególnych części pojazdu [6].
R ów nież podczas p rzestoju p ojazdu za ch o d z ą procesy obniżające spraw ność m ech a n icz n ą poszczególnych części. Jednym z nich je s t przykład korozji elem entów układu ham ulcow ego, a dokładnie skojarzenie tarczy z klockiem ham ulcow ym . N a rysu n k u 1 pokazano korozję n a p o w ierzchni tarczy ham ulcow ej.
R ys. 1. K o ro zja tarczy h am u lco w ej F ig . 1. C o rro sio n o f th e b rak e d isc
Z achodzący proces starzenia się elem entów układu ham ulcow ego doprow adził do prze
prow adzenia w stępnych badań skojarzenia n a testerze typu trzpień-tarcza T -l 1. D o badań użyto próbek z m ateriału ciernego w postaci w alców o średnicy 10 m m . Jako przeciw próbki zastoso
w ano tarcze o średnicy 25,4 m m w ykonane z żeliw a do produkcji tarcz ham ulcow ych [7].
W celu sym ulacji w arunków rzeczyw istych krążki zostały poddane działaniu czynników atm osferycznych przez okres 48 h oraz 240 h.
R ys. 2. M a teriał b ad aw czy
a) p rz ec iw p ró b k a referen cy jn a, b ) p rzeciw p ró b k a z e k sp o z y c ją korozji 48 h, c) p rz ec iw p ró b k a z e k sp o z y cją k o ro zji 240 h, d) p ró b k a z k o m p o zy tu ciernego.
Fig. 2. M ateriał o f in v estig atio n
a) referen ce sam p le, b ) sam ple w ith co rro sio n ex p o sitio n tim e u p to 48 h , c) sam p le w ith co rro sio n ex p o sitio n tim e up to 2 4 h, d ) frictio n al com p o sitio n sam ple
P ow ierzchnie tarczy ham ulcow ej poddanej działaniu czynników atm osferycznych zostały przedstaw iony na rysunku 2. N a rysunku 2a została przedstaw iona pow ierzchnia referencyjna tarczy, rysunek 2b przedstaw ia pow ierzchnie tarczy po upływ ie 48 h, natom iast rysunek 2c obra
zuje zm iany po upływ ie 240 h. N a pow yższych zdjęciach w idać w yraźnie, że w pływ czynników atm osferycznych pow oduje drastyczne zm iany na pow ierzchni. Po upływ ie 48 h pojaw iły się w yraźne m iejscow e obszary pokryte korozją. Praw dopodobnie zaw ierają one głów nie tlenki że
laza. Po upływ ie 240 h cała p ow ierzchnia uległa procesow i korozji.
C elem badań było zbadanie w pływ u zjaw iska korozji pow ierzchni tarczy ham ulcow ej na w artość w spółczynnika, tarcia ja k rów nież na m ateriał kom pozytu ciernego. N a rysunku 3 p oka
zano uzyskane charakterystyki w spółczynnika tarcia dla prędkości poślizgu v=0,4 [m/s] przy obciążeniu styku p a = 0,50 M Pa, na drodze tarcia S=1000 m.
0.6
100 200 300 400 500
Droga [m]
600 700 800 900 1000
i --- 0 [h]
240 [h]
R ys. 3. Z m ian y w s p ó łc z y n n ik a tarc ia d la ró żn y ch c zasó w ek sp o z y cji korozji Fig. 3. E v o lu tio n o f the frictio n co efficie n t fo r co rro sio n e x p o sitio n tim e
U zyskana w artość śred n ia w spółczynnika tarcia w funkcji drogi tarcia p okazana je s t n a ry sunku 3. W przypadku czasu ekspozycji 48 h w artość w spółczynnika tarcia w ykazuje w yraźny w zrost. Jest to praw dopodobnie w ynik w spółpracy kom pozytu ciernego z bardzo n iejednorod
nym obszarem korozji, który spow odow ał w yraźne zw iększenie je g o w artości w stosunku do pom iarów przeprow adzonych dla próbki referencyjnej. D la czasu ekspozycji rów ny 240 h p rze
b ieg w spółczynnika ta rc ia je s t podobny do p rzebiegu dla próbki referencyjnej. M oże to być spo
w odow ane w sp ó łp rac ą m ateriału ciernego z je d norodnym obszarem korozji w ystępującym n a całej pow ierzchni.
lO ą m lOpm
Lys. 4. W id o k p o w ie rzc h n i tarc zy h a m u lco w ej SE M ig. 4. S E M im age o f the b rak e d isc su rface
O braz pow ierzchni ta rc zy ham ulcow ej po b adaniu przedstaw iono n a rysunku 4. P o
w ierzchnia przeciw próbek z ek sp o zy cją korozji po w spółpracy z kom p o zy to w ą p ró b k ą sugeruje, że dom inującym p rocesem niszczenia w arstw y w ierzchniej żeliw a było typow e zużycie ścierne.
D ow odem tego są w idoczne rysy i bruzdy, a naw et dziury n a pow ierzchni tarcia, w idoczne n a
w et gołym okiem . Ś w iadczy to o dodatkow ym ścieraniu się w arstw y z k o ro z ją przez co p ow sta
je w iększa liczba cząsteczek przetaczających się m iędzy pow ierzchniam i trącym i. P roces n isz czenia m iał przebieg rów nom ierny. D łuższy czas ekspozycji w pływ a w znacznym stopniu na pow staw anie głębszych b ruzd i rys, co pow oduje w iększy ubytek m asy trzpienia. Z używ anie pow ierzchni próbki kom pozytow ej m a charakter nierów nom ierny. Proces tarcia spow odow ał u tw orzenie licznych k raterów i w yrw n a pow ierzchni trącej. Z użycie adhezyjne spow odow ało rów nież naniesienie na pow ierzchnię próbki cząsteczek należących do w arstw y w ierzchniej przeciw próbki: żeliw a i korozji
T opografię pow ierzchni tarczy oraz k lo ck a ham ulcow ego w ykonano n a m ikroskopie ska
ningow ym , w chodzącym w skład w ielofunkcyjnego spektrom etru PHI 5700/660 firm y Physical E lectronics, który je s t zainstalow any w Instytucie Fizyki U niw ersytetu Ś ląskiego [8, 9J. W yniki s ą p rezentow ane n a rysunkach 4 i 5. W przypadku pow ierzchni tarczy ham ulcow ej w idoczne są w yraźne cechy w spółpracy skojarzenia tarcza-klocek. S kład chem iczny tarczy ham ulcow ej, w y znaczony technikam i X PS (X -ray P hotoelectron Spectroscopy) oraz A ES (A uger E lectron Spec- troscopy), w ykazał obecność następujących pierw iastków : żelaza Fe, w ęgla C, krzem u Si, m a
gnezu M g, m anganu M n, N ik lu N i, siarki S, potasu P oraz chrom u Cr. T opografia k locka h am u l
cow ego, w o dróżnieniu od tarczy, p rzedstaw ia zróżnicow aną pow ierzchnię kom pozytu ciernego.
P oddając pow ierzchnie kom pozytu ciernego analizie punktow ej A E S stw ierdzono brak je d n o rodności chem icznej pow ierzchni, czyli obecność różnych p ierw iastków na badanych obszarach.
R ysunek 5 przed staw ia topografię pow ierzchni kom pozytu ciernego. P ow ierzchnia k locka w ykazuje bardzo zróżnicow any charakter zarów no pod w zględem składników pow ierzchni, ja k i struktury. W idoczne s ą charakterystyczne obszary o różnym odcieniu, co sugeruje zło żo n ą struk
turę kom pozytu ciernego pod w zględem strukturalnym i chem icznym . W ykonana analiza składu
chem icznego przeprow adzona m e to d ą A ES um ożliw iła je g o identyfikację n a w ybranych obsza
rach. A nalizow ane m iejsca m iały w ym iary 255 nm x 200 nm.
4
Punkty u nul i ty punktowej AES (255 nm x 200 nm) « n a c to n e
»wtały cyframi 1 ,2 ,3 ,4
T a b e la 2 A n a liz a c h e m ic z n a p o s z c z e g ó ln y c h o b s z a r ó w k lo c k a h a m u lc o w e g o R y s . 5 . W id o k p o w ie r z c h n i k lo c k a h a m u lc o w e g o S E M
F ig . 5 . S E M im a g e th e b r e a k p a d s u rfa c e
Numer obszaru Skład chemiczny
1 Fe, O, C, Cu
2 Al, S, C, 0 , Sn
3 S, Sn, O, Si, C, Cu, Mg
4 S, Si, W, Al, C, K, O
Z pow yższej tabeli w idać duże zróżnicow anie składu chem icznego kom pozytu ciernego.
Pierw iastki typu S, Sn, Si, Cu, A l, W stan o w ią naturalny skład kom pozytu ciernego, natom iast pierw iastki typu C, O lub K stanow ią zanieczyszczenie chem iczne lub w ch o d zą w skład określo
nych zw iązków chem icznych, ja k np. tlenków m etali lub w ęglików . P ow ierzchnia tarczy ham ul
cowej przed dokonaniem prób była poddane n a działanie czynników atm osferycznych. A nalizie X PS poddana została część pow ierzchni tarczy, która w spółpracow ała z kom pozytem ciernym podczas trw ania próby, obszar skorodow any tarczy, który pozostał bez kontaktu ciernego oraz kom pozyt cierny użyty w badaniu. W yniki prezentow ane s ą w tabeli 3.
T a b e la 3 S k ła d c h e m ic z n y m a te r ia łu b a d a w c z e g o b ę d ą c e g o w s k o ja rz e n iu c ie rn y m
Rodzaj obszaru Skład chemiczny
Obszar tarczy hamulcowej będący w kontakcie z kompozytem ciernym C, N, O, Si, Fe, Zr, Mo, Sn
Obszar tarczy hamulcowej pokryty korozją C, N, O, Si, Fe
Kompozyt cierny C, N, O, Si, S, Fe, Sn, Mo
O bszar tarczy ham ulcow ej, który był w kontakcie z kom pozytem ciernym oprócz p ier
w iastków w ystępujących w m ateriałach u żyw anych do produkcji tego ty p u elem entów , tj. C , O, Si, Fe, Zr, zaw iera trzy dodatkow e pierw iastki: N , Sn oraz Ca. Z kolei n a obszarze skorodow a
nym dodatkow ym pierw iastkiem w stosunku do nom inalnego składu tarcz ham ulcow ych je st azot. N ie s ą w idoczne inne pierw iastki, które w stopach używ anych do produkcji ta rc z h am ul
cow ych w y stę p u ją w ilościach śladow ych (Zr: z reguły do 1%). W ynika to głów nie z obecności n a skorodow anej pow ierzchni głów nie tlen k ó w żelaza, praw dopodobnie w p ostaci Fe2Û3 oraz F e30 4, które m o g ą zakryw ać inne produkty w procesie korozji. O becność azotu n a w szystkich pow ierzchniach poddanych analizie X PS w ynika praw dopodobnie ze środow iska, w ja k im by ła przeprow adzana p ró b a tarcia. W trakcie trw an ia próby następuje proces w cierania cyny Sn oraz m olibdenu M o, w chodzących w skład k om pozytu ciernego, w strukturę pow ierzchni tarczy. P o
dobnie ja k w przypadku w yników p rezentow anych w tabeli 3, tle n i w ęgiel w ch o d z ą w skład tlenków oraz w ęglików , tw orzących się podczas k ontaktu trybologicznego.
7. P O D SU M O W A N IE
W w yniku działania zjaw iska korozji n a pow ierzchni tarczy ham ulcow ej zachodzi zjaw isko u tleniania się w arstw y tarczy ham ulcow ej Z achodzący proces korozji pow oduje p rzyrost m a te
riału, głów nie w postaci tlenków żelaza. W w yniku tarcia na obszarach poddanych procesow i u tleniania w ystępuje w zro st koncentracji zw iązków w ęgla. B adania topografii pow ierzchni w spółpracujących w w ęźle tarcia p o zw a lają n a identyfikację p ierw iastków chem icznych, które d y fu n d u ją n a pow ierzchniach pary ciernej. D alsza analiza zachodzących zjaw isk w om aw ianym skojarzeniu będzie przedstaw iana w kolejnych artykułach po w ykonaniu następnych badań labo
ratoryjnych.
L iteratura
1. L aw row ski Z.: T rybologia. P W N W arszaw a 1993.
2. E riksson M ., B ergm an F., Jacobson S.: O n the nature o f tribological contact in autom otive brakes. W ear 252 (2002), 26-36.
3. Inform ator T echniczny B osch. K onw encjonalne układy ham ulcow e. W K Ł, W arszaw a 2001.
4. Scieszka F.: H am ulce cierne. Z agadnienia m ateriałow e, konstrukcyjne i tribologiczne. W y
daw nictw o ITE, G liw ice-R adom 1998.
5. O rłow ski T.: T endencje w rozw oju m ateriałów ciernych. T ribologia 3-2004.
6. A dam iec A dam ie., D ziubiński J., F ilipczyk J.: T echnologia napraw pojazdów sam ochodo
w ych. W ydaw nictw o P olitechniki Śląskiej, G liw ice 2002.
7. T ester typu T rzpień-T arcza T -l 1. Instrukcja obsługi, R adom 2001.
8. M oulder J. F., S tickle W . F., Sobol P. E.. B om ben K. D.: H andbook o f X -R ay P hotoelectron S pectroscopy (Physical E lectronics, E den P rairie, M N , 1995).
9. C hilds K. D., C arlson B. A ., V anier L. A ., M oulder J. F.,. Paul D . F, S tickle W . F., W atson D G.: in C. L. H edberg, E d., H andbook o f A u g er E lectron S pectroscopy (Physical Electronics, E den P rairie, M N , 1995).
B K -260/R T 1/2006
R ecenzent: D r hab.inż. D ionizy Czekaj
