Title
Tribological Studies of Braided Packings with Natural and Expanded Graphite Under Dry and Water-Lubricated Conditions
Authors
[ 1 ] Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
Scientific discipline (Law 2.0)
Title variant
PL Badania tribologiczne pakunków plecionych z grafitem naturalnym i ekspandowanym w warunkach suchych i w środowisku wodnym
Year of publication
2025
Published in
Article type
scientific article
Publication language
english
Keywords
EN
- natural graphite
- expanded graphite
- coefficient of friction
- wear
- transfer layers
- water-lubricated conditions
PL
- grafit naturalny
- grafit ekspandowany
- współczynnik tarcia (COF)
- zużycie
- warstwy transferowe
- środowisko wodne
Abstract
EN The aim of this study was to evaluate the tribological properties of braided packings impregnated with natural graphite (NG) and expanded graphite (EG), operating against AISI 4130 alloy steel under dry and water-lubricated conditions. Tests were performed using an Amsler A135 tester in the “block–ring” configuration at a load of 350 N, speed of 200 rpm, and a duration of 30 minutes. The coefficient of friction, operating temperature, and mass wear were determined, and SEM/EDS analyses were carried out to characterize transfer layers. The results demonstrated a significant influence of graphite type and operating environment on friction behavior. Under dry conditions, EG based packings exhibited a lower coefficient of friction (0.11 vs. 0.24 for NG), reduced operating temperature (by ~30%), and markedly lower mass wear. In water-lubricated conditions, COF values remained more favorable for EG; however, its mass wear increased by 367%, while for NG the increase was only 15%. SEM and EDS analyses revealed that expanded graphite formed more uniform and adhesive transfer layers under dry conditions, which promoted friction stabilization. In the presence of water, these films became less homogeneous. Natural graphite in the water-lubricated environment exhibited weak adhesion to the substrate and discontinuous coverage of the steel surface.
PL Celem pracy była ocena właściwości tribologicznych pakunków plecionych impregnowanych grafitem naturalnym (NG) i ekspandowanym (EG), współpracujących ze stalą stopową AISI 4130 w warunkach tarcia suchego i w środowisku wodnym. Badania przeprowadzono z użyciem testera Amsler A135 w układzie „blok–pierścień” przy obciążeniu 350 N, prędkości 200 obr./min i czasie 30 min. Analizowano współczynnik tarcia (COF), temperaturę pracy oraz zużycie masowe próbek. Dodatkowo wykonano obserwacje SEM/EDS w celu oceny warstw transferowych. Wyniki wykazały istotny wpływ rodzaju grafitu i warunków pracy na procesy tarcia. W środowisku suchym pakunki z EG charakteryzowały się niższym COF (0,11 wobec 0,24 dla NG), obniżoną temperaturą pracy (ok. 30%) oraz znacząco mniejszym zużyciem masowym. W środowisku wodnym wartości COF pozostawały korzystniejsze dla EG, jednak jego zużycie masowe wzrosło o 367%, podczas gdy w przypadku NG wzrost wyniósł jedynie 15%. Analiza SEM i EDS wykazała, że grafit ekspandowany tworzy bardziej równomierne i adhezyjne warstwy transferowe w warunkach suchych, co sprzyja stabilizacji tarcia. W obecności wody warstwy te stawały się mniej jednorodne. Grafit naturalny w środowisku wodnym wykazywał słabą adhezję do podłoża i nieciągłe pokrycie powierzchni stali.
Date of online publication
30.09.2025
Pages (from - to)
39 - 52
License type
CC BY-SA (attribution - share alike)
Open Access Mode
open journal
Open Access Text Version
final published version
Release date
30.09.2025
Date of Open Access to the publication
at the time of publication
Full text of article
Access level to full text
public
Ministry points / journal
70
System created by Poznań University of Technology
and Poznan Supercomputing and Networking Center
Log in through eKonto to add to SIS