Laboratorium Płynów Eksploatacyjnych i Biotribologii

Kontakt

Miejsce
Pawilon B-3 niski parter lab. 03

Opiekun
Dr inż. Tomasz Madej
Dr inż. Łukasz Bojko

Działalność naukowa

Laboratorium płynów eksploatacyjnych i biotribologii specjalizuje się w badaniach tribologicznych materiałów i biomateriałów konstrukcyjnych oraz przemysłowych materiałów smarowych, a szczególnie dla motoryzacji. Pracownicy laboratorium realizują prace z  zakresu:

  • Badania tribologiczne warstw otrzymywanych przez chemiczne osadzanie z fazy gazowej (Chemical Vapour Deposition CVD). W ramach pracy doktorskiej analizowano odporne na zużycie pokrycia w zastosowaniu do kontaktu ślizgowego głowy i panewki w endoprotezach stawu biodrowego.

  • Badania współczynnika tarcia i odporności na zużycie biomateriałów do kontaktu w konstrukcjach bioinżynierskich wykorzystywane w analizach materiałowych oraz w prowadzonych przez zespół analizach numerycznych metodą elementów skończonych. Badania te nakierowane są na dwa obszary: ortopedię i stomatologię.

  • Dla zastosowań ortopedycznych analizowano parametry tribologiczne: UHMWPE, 316L, Co28Cr6Mo, Ti6Al4V, Ti6Al7Nb oraz biomechanikę kontaktu ruchowego a także kontaktu w procesach osteointegracji.

  • Dla zastosowań stomatologicznych realizowane są badania wpływu technologii przyrostowej (SLM, DMLS) na właściwości mechaniczne biomateriałów przeznaczonych na konstrukcje dla protetyki i implantoprotetyki. Badane są również nowoczesne nanohybrydowe materiały kompozytowe stosowane do odbudowy zębów trzonowych i przedtrzonowych metodą bezpośrednią.

  • Badania odporności na zużycie warstw wierzchnich współpracujących w obecności olejów silnikowych, hydraulicznych, przekładniowych, olejów do zastosowań specjalnych (między innymi do smarowania rowerowych przekładni łańcuchowych) lub środków smarnych pobieranych w warunkach eksploatacji urządzenia a także w warunkach awarii. Realizowane są wg ASTM D2266-01 lub innych znormalizowanych procedur.

Działalność dydaktyczna

Płyny eksploatacyjne: 
WIMiR, II stopień kształcenia, zajęcia laboratoryjne
Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn
Specjalności : Eksploatacja i Technologia Maszyn i Pojazdów - studia stacjonarne

Płyny eksploatacyjne: 
WIMiR, II stopień kształcenia, zajęcia laboratoryjne
Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn
Specjalności : Eksploatacja i Technologia Maszyn i Pojazdów - studia niestacjonarne

Badania biomateriałów i tkanek: 
WEAIiIB, II stopień kształcenia
Kierunek: Inżynieria Biomedyczna
Specjalności : Informatyka i Elektronika Medyczna, Automatyka i Robotyka, Inżynieria Biomateriałów - wszystkie specjalności

Oferta współpracy:

Laboratorium płynów eksploatacyjnych i biotribologii współpracuje z wieloma ośrodkami realizuje badania  interdyscyplinarne z zakresu: tribologii, biotribologii, mechaniki, artrologii i ortopedii z ośrodkami w kraju i zagranicą (Göteborg University Sweden, St. John’s College University of Cambridge UK, AIMETA Tribology Group Italy, Uniwersytet Szczeciński, Uniwersytet Wrocławski, Politechnika Śląska, Politechnika Rzeszowska, Politechnika Krakowska, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum)

W laboratorium płynów eksploatacyjnych i biotribologii możliwe jest wykonywanie testów:

  • opracowanie nowych trudnopalnych olejów hydraulicznych,

  • badania tribologiczne olejów przekładniowych,

  • opracowanie systemu zapewnienia jakości trudnopalnych olejów hydraulicznych,

  • badania jakości olejów silnikowych.

Projekty badawcze sponsorowane przez KBN:

  • modelowanie i badania tribologiczne łożysk kulistych

  • analiza mechanizmu smarowania stawu biodrowego człowieka w aspekcie profilaktyki zmian artretycznych i optymalizacji rozwiązań materiałowych endoprotez,

  • zagadnienia kontaktowe biołożysk,

  • badania cieczy synowialnej,

  • modelowanie i symulacje numeryczne z zastosowaniem MES.

Stanowiska badawcze

Maszyna czterokulowa model Four - Ball Wear Tester Brown/G. E. Modyfication firmy Roxana Machne Works USA

Maszyna czterokulowa

W Laboratorium Techniki Smarowniczej AGH w Krakowie opracowano i wypróbowano kilka specjalnych węzłów tarcia:

  • układ czterech kul

  • układ kula – trzy krążki

  • układ kula – próbka z kulistym wgłębieniem

  • układ kula – próbka z cylindrycznym otworem lub próbka ze stożkowym wgłębieniem

  • układ dwóch płaskich powierzchni kołowych

Węzeł tarcia w układzie czterech kul stanowią trzy dolne nieruchome kule dociskane do czwartej  górnej obracającej się kulki. Stosowane są kule o średnicy 1/2" wg PN-75/M-86452.
Badania odporności na zużycie współpracujących powierzchni w obecności badanych olejów silnikowych wg ASTM D2266-01 przeprowadza się z wykorzystaniem maszyny Four Ball Wear Tester Brown firmy Roxana Machine Works. Badania odporności na żużycie zgodnie z normą ASTM przeprowadza się przy następujących parametrach:

  • prędkość obrotowa 1200 obr/min ± 50 obr/min,

  • temperatura pracy 75°C ± 1,5°C,

  • obciążenie 400 N ± 20N,

  • czas trwania 60 min ± 0,5 min.

Drugim stosowanym węzłem tarcia jest węzeł w układzie kula-trzy krążki. Węzeł tarcia w układzie kula – trzy krążki stanowi trzy nieruchome krążki z dowolnego materiału, umieszczonej w specjalnej podstawie z gniazdami, dociskane do obracającej się kuli. Badania mogą być wykonywane z zastosowaniem lub bez zastosowania materiału smarowego. Krążki mają średnicę 1/4” i wykonane z blachy o grubości od 1,5 do 2,0 [mm], za pomocą wykrojnika stanowiącego wyposażenie maszyny czterokulowej. Próbki mogą być również wykonywane techniką obróbki skrawaniem, w technologii odlewania, przyrostowego spiekania z proszków metali, polimeryzacji światłem lub polimeryzacji chemicznej. Układ ten przewidywany jest między innymi do badania właściwości przeciwzużyciowych materiałów smarowych wg ASTM Method No D-2266.