Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Tribologia
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-109-KW-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Komputerowe wspomaganie projektowania
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. nadzw. dr hab. inż. Kot Marcin (kotmarc@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł przedstawia główne problemy związne z tarciem i zużywaniem węzłów tarcia. Podawane są mechanizmy zużywania oraz sposoby ich ograniczania w różnych warunkach eksploatacji elementów maszyn, narzędzi. Przedstawia nowoczesne technologie z obszaru inżynierii powierzchni oraz przegląd środków smarnych. Przedstawia także nowoczesne obszary analiz jak nanotribologia, tribologia w przestrzeni kosmicznej oraz biotribologia.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Potrafi przekazać informacje i opinie dotyczące tribologii w sposób powszechnie zrozumiały. Rozumie społeczne i środowiskowe problemy związane z tarciem i zużywaniem się elementów obiektów technicznych oraz koniecznością ich recyklingu. MBM2A_K02, MBM2A_K07 Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Umie rozpoznać charakterystyczne formy zużycia oraz czynniki wpływające na jego intensywność. Umie zaproponować rozwiązanie które wpłynie na zmniejszenie tego zużycia. MBM2A_U05, MBM2A_U12, MBM2A_U10 Examination,
Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_U002 Umie dobrać materiały i sposób obróbki powierzchniowej na typowe elementy węzłów tribologicznych. Umie dobrać odpowiednie środki smarne. MBM2A_U05, MBM2A_U12 Activity during classes,
Test
M_U003 Umie zaproponować odpowiednie do zastosowania nowoczesne techniki inżynierii powierzchni jak powłoki PVD, CVD, techniki plazmowe, laserowe, które ograniczą tarcie i zużycie lub zapewnią odpowiednie sprężenie cierne. MBM2A_U05, MBM2A_U12 Examination,
Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_U004 Umie zaproponować odpowiedni dla badanego materiału i zastosowania test tribologiczny. Umie samodzielnie przeprowadzić testy tribologiczne i właściwie zinterpretować wyniki badań MBM2A_U05, MBM2A_U12, MBM2A_U10 Test,
Activity during classes,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna teorie tarcia. Zna mechanizmy tarcia i zużycia tworzyw konstrukcyjnych. Zna materiały stosowane na typowe węzły tarcia elementów maszyn, bioimplanty oraz mikromechanizmy. MBM2A_W09, MBM2A_W08 Examination,
Activity during classes,
Test
M_W002 Posiada wiedzę na temat wpływu warstwy wierzchniej na procesy tarcia i zużycia oraz wie jakimi właściwościami powinna się ona charakteryzować dla konkretnego zastosowania. Zna właściwości geometryczne, fizyczne i chemiczne powierzchni ciał stałych wpływające na proces tarcia i zużycie. MBM2A_W09, MBM2A_W08 Examination,
Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W003 Zna zaawansowane technologie inżynierii powierzchni stosowane w tribologii. Zna techniki nakładania oraz rodzaje cienkich powłok przeciwzużyciowych. MBM2A_W09, MBM2A_W08 Examination,
Activity during classes,
Test,
Scientific paper,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W004 Zna zjawiska charakterystyczne dla oddziaływań tribologicznych w skali makro i nano. Zna tribologię elementów MEMS, bioimplantów oraz wybranych elementów konstrukcyjnych. MBM2A_W09, MBM2A_W08 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Participation in a discussion
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
40 14 0 13 13 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Potrafi przekazać informacje i opinie dotyczące tribologii w sposób powszechnie zrozumiały. Rozumie społeczne i środowiskowe problemy związane z tarciem i zużywaniem się elementów obiektów technicznych oraz koniecznością ich recyklingu. + - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie rozpoznać charakterystyczne formy zużycia oraz czynniki wpływające na jego intensywność. Umie zaproponować rozwiązanie które wpłynie na zmniejszenie tego zużycia. + - + - - - - - - - -
M_U002 Umie dobrać materiały i sposób obróbki powierzchniowej na typowe elementy węzłów tribologicznych. Umie dobrać odpowiednie środki smarne. + - + + - - - - - - -
M_U003 Umie zaproponować odpowiednie do zastosowania nowoczesne techniki inżynierii powierzchni jak powłoki PVD, CVD, techniki plazmowe, laserowe, które ograniczą tarcie i zużycie lub zapewnią odpowiednie sprężenie cierne. + - + + - - - - - - -
M_U004 Umie zaproponować odpowiedni dla badanego materiału i zastosowania test tribologiczny. Umie samodzielnie przeprowadzić testy tribologiczne i właściwie zinterpretować wyniki badań - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna teorie tarcia. Zna mechanizmy tarcia i zużycia tworzyw konstrukcyjnych. Zna materiały stosowane na typowe węzły tarcia elementów maszyn, bioimplanty oraz mikromechanizmy. + - + + - - - - - - -
M_W002 Posiada wiedzę na temat wpływu warstwy wierzchniej na procesy tarcia i zużycia oraz wie jakimi właściwościami powinna się ona charakteryzować dla konkretnego zastosowania. Zna właściwości geometryczne, fizyczne i chemiczne powierzchni ciał stałych wpływające na proces tarcia i zużycie. + - + + - - - - - - -
M_W003 Zna zaawansowane technologie inżynierii powierzchni stosowane w tribologii. Zna techniki nakładania oraz rodzaje cienkich powłok przeciwzużyciowych. + - + + - - - - - - -
M_W004 Zna zjawiska charakterystyczne dla oddziaływań tribologicznych w skali makro i nano. Zna tribologię elementów MEMS, bioimplantów oraz wybranych elementów konstrukcyjnych. + - - + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 102 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 25 h
Realization of independently performed tasks 15 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (14h):
Tarcie, zużywanie, inżynieria powierzchni

- Rodzaje tarcia, hipotezy tarcia i podstawowe prawa tarcia.
- Właściwości geometryczne, fizyczne i chemiczne warstw wierzchnich ciał stałych oraz ich wpływ na proces tarcia i zużycie. Techniki mikroskopowe stosowane do analizy zjawisk towarzyszących tarciu.
- Rola warstwy wierzchniej w tarciu. Geometria warstw wierzchnich ciał stałych oraz ich wpływ na proces tarcia i zużycie. Adhezja ciał stałych. Ciepło tarcia i zjawiska powierzchniowe z nim związane. Podstawy mechaniki kontaktu. Kontakt toczny, zużycie i smarowanie.
- Mechanizmy tarcia i zużycia metali, ceramiki, polimerów i kompozytów. Prognozowanie zużycia ściernego, adhezyjnego, zmęczeniowego, delaminacyjnego, chemicznego, erozyjnego. Materiały stosowane w tribologii.
- Podstawy teorii smarowania. Równania Reynolds’a i wymiany ciepła w projektowaniu łożysk. Środki smarne w łożyskowaniu, eksploatacji i procesach technologicznych.
- Podstawowe rodzaje smarowania. Ciecze newtonowskie i nienewtonowskie, Smary stałe. lepkość.
- Relacje pomiędzy makro i nanotribologią. Elementy biotribologii.
- Nowoczesne technologie inżynierii powierzchni w tribologii. Rozwój powłok przeciwzużyciowych. Charakterystyka powłok o złożonej architekturze, Powłoki węglowe.
- Analiza wybranych systemów tribologicznych. Metodyka rozwiązywania problemów tribologicznych.
- Znaczenie problematyki bezpieczeństwa, ekonomiki i ochrony środowiska w projektowaniu i eksploatacji układów tribologicznych.

Laboratory classes (13h):

- Zużywanie metali i stopów w warunkach tarcia technicznie suchego.
- Tarcie i zużycie polimerów i kompozytów polimerowych w styku ślizgowym.
- Wyznaczanie nanotwardości oraz modułu Young’a warstw wierzchnich i powłok metodą indentacji.
- Pomiar adhezji cienkich powłok i warstw wierzchnich do podłoży – test zarysowania.
- Zużycie materiałów konstrukcyjnych w obecności wodnych mieszanin ściernych – test Millera.
- Badanie odporności na zużycie materiałów ceramicznych w obecności luźnego ścierniwa (dry sand test).
- Tarcie i zużycie cienkich powłok ceramicznych i węglowych nakładanych metodami PVD i CVD.

Project classes (13h):

- Analiza systemu tribologicznego dla danych warunków pracy, warunków otoczenia, wymuszeń mechanicznych, chemicznych i termicznych.
- Dobór odpowiedniego rozwiązania materiałowego, konstrukcyjnego dla zapewnienia wymaganych parametrów tribologicznych.
- Analiza wpływu parametrów materiałowych i konstrukcyjnych na charakterystyczne formy zużywania oraz sposobów jego minimalizowania.
- Analiza nowoczesnych technologii materiałowych, inżynierii powierzchni, specjalistycznych środków smarnych i ich przydatności do specyficznych warunków eksploatacji węzłów tarcia jak biotribologia, próżnia, wysoka temperatura.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Szczegółowe warunki zaliczenia ustala i podaje do wiadomości studentom prowadzący na pierwszych zajęciach. Obecność na wykładach jest zalecana.
Zaliczenie zajęć labolatoryjnych może być uzyskane w terminie podstawowym oraz jednym terminie poprawkowym w podstawowej części sesji. Obecność na zajęciach jest obowiązkowa. Podstawą zaliczenia zajęć labotarowyjnych jest zaliczenie wszystkich zajęć na podstawie sprawdzenia wiadomości oraz sporządzonych sprawozdań.
Usprawiedliwioną nieobecność na zajęciach można odrobić z inną grupą (jeżeli jest taka możliwość) lub w inny sposób określony przez prowadzącego.
Zaliczenie zajęć projektowych może być uzyskane w terminie podstawowym oraz jednym terminie poprawkowym w podstawowej części sesji. Obecność na zajęciach jest obowiązkowa. Podstawą zaliczenia zajęć projektowych jest wykonanie projektu wg tematów rozdanych na pierwszych zajęciach oraz przedstawienie proponowanego rozwiązania podczas zajęć w postaci prezentacji multimedialnej.
Podstawowym warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie oceny pozytywnej z zaliczenia ćwiczeń labolatoryjnych i projektowych.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa to średnia ważona z ocen z:
- 2 kolokwiów przeprowadzanych na ćwiczeniach laboratoryjnych -waga 1
- oceny z prezentacji wykonanej w ramach ćwiczeń projektowych – waga 1
- egzamin – waga 2

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Obecność na zajęciach labolatoryjnych i projektowych jest obowiązkowa.
Usprawiedliwioną nieobecność na zajęciach można odrobić z inną grupą (jeżeli jest taka możliwość) lub w inny sposób określony przez prowadzącego.
Student, który opuścił więcej niż 2 zajęcia i są one nieusprawiedliwione jest traktowany jak student, który nie uczęszczał na zajęcia.

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z Podstaw nauki o materiałach z I stopnia

Recommended literature and teaching resources:

1. Hebda M.: Procesy tarcia, smarowania i zużywania maszyn. Warszawa-Radom: Wydawnictwo
Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, 2007
2. Stachowiak G. W.: Engineering tribology. Boston : Butterworth Heinemann, 2001
3. Lawrowski Z: Tribologia: tarcie, zużywanie i smarowanie. Wydaw. Naukowe PWN, 1993
4. Williams J. A.: Engineering tribology. Oxford University Press, 1994
5. Hutchings I. M.: Tribology friction and wear of engineering materials. London: Arnold, 1995
6. Advances in composite tribology/ ed. by Klaus Friedrich. Amsterdam : Elsevier, 1993
7. Friction and wear of ceramics/ ed. by Said Jahanmir. New York : Marcel Dekker, 1994
8. Handbook of micro/nanotribology/ ed. by Bharat Bhushan. Boca Raton : CRC Press, 1999

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

- M. Kot, W. Rakowski, B. Major, Ł. Major, J. Morgiel: Effect of bilayer period on properties of Cr/CrN multilayer coatings produced by laser ablation. Surface and coatings Technology, 202/15 (2008) 3501-3506
- M. Kot: Contact mechanics of coating-substrate systems: single and multilayer coatings. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 12 (2012) 464-470
- M. Kot, Ł. Major, J. Lackner, W. Rakowski: Enhancement of mechanical and tribological properties of Ti/TiN multilayers over TiN single layer. Journal of Balkan Tribological Association, 18 (2012) 92-105
- M. Kot, P. Lacki : Contact mechanics of coating-substrate systems: I – Methods of analysis and FEM modeling of nanoindentation tests. Journal of the Balkan Tribological Association, 18 (2012) 598–614
- M. Kot, J.M. Lackner, Ł. Major, W. Rakowski: Analysis of spherical indentations of coating-substrate systems – experiments and FEM modeling. Materials and Design, 43 (2013) 99-111
- Kot. M: Contact mechanics and tribology of coatings in biomedical applications. M-Studio 2011, 129-153 monografia KardioBioMat
- M. Kot , Ł. Major, J. Lackner: The tribological phenomena of a new type of TiN/a-C:H multilayer coatings. Materials and Design, 51(2013) 280-286

Additional information:

Brak