Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Tribologia
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RMBM-2-109-KW-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Komputerowe wspomaganie projektowania
Kierunek:
Mechanika i Budowa Maszyn
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. nadzw. dr hab. inż. Kot Marcin (kotmarc@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
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 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
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 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Zna zaawansowane technologie inżynierii powierzchni stosowane w tribologii. Zna techniki nakładania oraz rodzaje cienkich powłok przeciwzużyciowych. MBM2A_W09, MBM2A_W08 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Referat,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
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 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Umie dobrać materiały i sposób obróbki powierzchniowej na typowe elementy węzłów tribologicznych. Umie dobrać odpowiednie środki smarne. MBM2A_U05, MBM2A_U12 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
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 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
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 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
40 14 0 13 13 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
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. + - - + - - - - - - -
Umiejętności
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 - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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. + - + + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 102 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 25 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (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.

Ćwiczenia laboratoryjne (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.

Ćwiczenia projektowe (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.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie lub z pomocą prowdzącego rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednich pomiarów. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Ćwiczenia projektowe: 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.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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 w formie sprawozdania. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wiedza z Podstaw nauki o materiałach z I stopnia

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

- 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

Informacje dodatkowe:

Brak