Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 26

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  wear mechanism
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
The paper presents a description of the phenomena occurring on the surface of the forging dies. A detailed analysis was made of 24 pre-forging dies due to the most intensive wear in this operation. To compare the results, new tools were also analysed. The research described in the study showed that the most dangerous factor for the hot forging process analysed is thermal-mechanical fatigue, which causes small cracks, which in turn quickly leads to the formation of a crack network on the entire contact surface of the tool with forged material. The second phenomenon is the tempering of the surface of the material for a long-term temperature effect. The presence of hard iron oxides in the form of scale from forging material is the accompanying phenomenon that intensifies the processes of tool wear. The paper presents the results of the analysis of the presence of residual magnetic field for forging tools and the results of laboratory tests of wear processes of tool steels for hot work in the presence of a magnetic field and in the presence of scale.
EN
Purpose: The work is connected with the current trend related to the modification of tool surfaces with PVD and CVD methods through the deposition of coatings to increase their durability. The research results of coated tools tests that are carried out in industrial conditions are presented in details. Design/methodology/approach: Structure, chemical and phase composition investigations related to the mechanical and tribological properties of coatings produced on tool substrates and analysis of the results are included. Investigations of the properties of deposited coatings on the following tool materials were made: high speed steels, hot work tool steel, sintered carbides and SiAlON tool ceramics. Findings: Interpretation of production tests results of coated tools and an analysis of the wear mechanisms of tool blades in relation to the properties of coatings and their adhesion, in particular characterized in the scratch test, were described. Research limitations/implications: Adhesion scratch test cannot be the only and final method of such evaluation. For example a direct comparison of the results of the scratch tests of coatings is possible when adhesion is being examined of different coatings yet on the same type of the substrate. Practical implications: Based on the adhesion test results using the scratch test, the suitability of the coatings produced on the cutting tools can be quickly assessed. Originality/value: It was sought those parameters which characterize the properties of coatings, ones which would permit to effectively/practically assess the performance of tools with coatings produced, with an exclusion or limitation of long-term and expensive durability tests of tools that are carried out in industrial conditions.
3
Content available Fretting-Wear Mechanism of Textured Surfaces
EN
The wear mechanism of textured dimpled in conditions of lubricated fretting-wear is established, which, in contrast to others, takes into account possibility of removing deterioration products out of tribo-contact areas into dimples, preventing their action as abrasive material. Selection of optimal structural parameters of selectively dimpled areas allows to reduce duration of tribological couple running-in time. Depending on texture type, friction coefficient was reduced from 0.27 (for untreated furface) to 0.18, and wear loss – from 7.8 ×10–3g to 3.3 ×10–3g.
EN
The paper presents the results of research on the impact of stereological characteristics of microstructure of graphite in nodular GJS-400 cast iron and Al2 O3 fibers in the composite AC-47000 + 10% Al2 O3 F on the mechanism of wear in a cast iron piston ring – composite cylinder liner contact in a combustion engine. To elucidate the mechanisms of wear in the tested contact was used Finite Element Method (FEM). On the basis of quantitative metallographic examination of test materials were determined stereological parameters of their structures. It was necessary for the implementation of the 3D model that reflects the actual structure with particular focus on the different phases in order to determine the distribution of stresses and strains. The determination Strains of the local stresses value of allowed the prediction of wear initiating places. Formation of stereological parameters of cast iron in the technological process allows a prediction of values and distributions of the stresses/strains and thus reduce wear and extend durability of the analyzed contact.
EN
Nickel-based superalloy Inconel718 has excellent properties such as good fatigue resistance, creep resistance, oxidation resistance and corrosion resistance. It has been widely used in aerospace industry. However, nickel-based superalloy is a kind of typical difficult-to process-material. The alloying elements which enhanced material exist in the form of high hardness compound (TiC, NbC and other interphase hard point). These high hardness compounds led to complicate cutting deformation, high cutting temperature, large cutting force and severe tool wear. According to the characteristics in cutting Inconel718 and the microstructure of cemented carbide tool, the wear properties and mechanism of carbide tool in cutting Inconel718 process are revealed by multi-scale analysis method. The main wear forms that wear debris peeled from the tool substrate are given and the evolution mechanism of tool wear caused by the crack in the cutting process is deeply studied.
PL
W artykule przedstawiono rezultaty badań wpływu oddziaływania podwyższonych temperatur na właściwości warstwy wierzchniej stali narzędziowych do pracy na gorąco. Przedstawiono również wyniki badań oraz obserwacji oddziaływania (obecności) zgorzeliny z materiału odkuwki na stale narzędziowe do pracy na gorąco. Analizę oparto na wynikach badań przeprowadzonych w przemyśle oraz wynikach testów wykonanych w laboratorium badawczym. Szczegółowe badania dotyczyły: analiz termowizyjnych zjawisk podczas kucia na gorąco odkuwek stalowych, badania mikroskopowe, badania zużycia ściernego w obecności ścierniwa (zgorzeliny z odkuwki stalowej), badania mikrotwardości dla różnych parametrów badań laboratoryjnych oraz narzędzi z procesów kucia odkuwek stalowych.
EN
This article presents the results of studies on the effects of elevated temperatures on the properties of the surface layer of hot tool steels. The results of investigations and observations of the impact (presence) of the scale from the forging material on the tool steels for hot work were also presented. The analysis is based on the results of research conducted in the industry and the results of tests performed in the research laboratory. Detailed investigations concerned thermal analysis of steel forging, microscopic examination, abrasive wear in the presence of abrasive (steel forgings), microhardness tests for various laboratory tests and tools for forging of steel forgings.
7
EN
The durability of forging tools is a function of many variables: tool heat treatment, surface quality, temperature, pressure, number of forgings, diffusion layers (nitriding) and many others. The objective of study was to analyze and compare the working conditions of forging tools. For the analysis of selected flat surfaces of tools. Analyzed forging dies subjected to normal use. Presented results of laboratory tests . The effect of temperature and time on the properties of the surface layer of forging tools. The results were compared with the literature data. This article shows the results of microhardness tests for forging dies which have forged the corresponding number of forgings. The results of laboratory studies on microhardness of hot working steel 1.2344 in the furnace at various temperatures and time are also presented. The working conditions of the forging tools are very complex. The most often described in the literature are: thermal fatigue, abrasive wear, mechanical fatigue and cracks. The article discusses the effects of increased temperature on the surface properties of forging tools. Forging dies were made of hot work tool steel 1.2344. FEM modeling of changes in the surface layer should take into account changes in tool hardness as a function of time (number of forgings).
EN
Self-reinforced SiAlON ceramic tool materials, due to its unique properties such as high wear resistance, high hardness and low affinity with metal, is widely used in machining nickel-based alloy. The self-reinforced SiAlON ceramic tool was used in the experimental process of high speed milling nickel-based alloy Inconel718. The results obtained through observing the tool wear morphology and further analysis showed that when cutting speed vc = 50–200 m/min, abrasive wear and lamellar spalling was the main cause of tool wear. When cutting speed vc = 350, 500 m/min, the bond strength between β-SiAlON whisker and SiAlON matrix reduced, and then the tool material fell off, which led to the formation of hole and groove. When the hole and groove mark connected, the crack nucleation formed. The crack propagation resulted in fracture eventually. At last, according to the tool wear mechanism, tool wear model was established and the optimal cutting temperature range, which can lead to minimum tool wear in milling Inconel718 using self-reinforced SiAlON ceramic tool, was obtained.
EN
Research studies on bio-tribological protective coatings of titanium, chromium and carbon based have been performed. Thin films were fabricated by hybrid PLD technique (PLD supported by magnetron sputtering). Coatings consisted of two parts; the inner part (first from the substrate) in each case was formed by titanium or chromium/titanium nitride or chromium nitride (Ti/TiN or Cr/Cr2N). The outer part was formed by pure DLC or multilayer DLC'Ti or Cr. No delamination was found at the interface. Titanium or chromium metallic layer was deposited as a first layer directly on the metallic substrate to avoid delamination. All individual layers were built of columnar nano- crystallites. Mechanisms of the mechanical wear of analyzed systems were presented, focusing on the cracking propagation in ball-on-disc tests using an 1 N and 5 N applied loads for 5 000 cycles. Complex microstmcture analysis of presented nano-multilayer coatings, before and after mechanical tests, were performed by means of transmission electron microscopy (TEM). The highest stress concentration during mechanical uploading was moved through the multilayer coating by breaking only one layer at the time. The microstructure characterization revealed that cracking propagating in the outer part of the coating was stopped at the interface. In the case of the inner part of the coating Ti/TiN; Cr/Cr2N, ceramic layers showed brittle cracking, while metallic (Ti or Cr) ones deformed plastically. Fabricated coatings were subjected under the analysis in the biomechanical system optimized to test for the direct contact with a human whole blood. The study considered physiological conditions mainly related to the temperature and humidity and the frequency of cyclic deformation of the artificial vessel into which the tested sample was introduced.
PL
Celem niniejszej pracy było określenie mechanizmu zużywania się materiału matrycy, jak i odkuwki tytanowej podczas procesu kucia matrycowego. Materiałem do badań była stal narzędziowa 55NiCrMoV7 z warstwą napawaną o pod-wyższonej zawartości Cr i Mo oraz odkuwka ze stopu Ti6Al4V. W wyniku kucia w temperaturze 940ºC na powierzchni obu materiałów pojawiły się wyraźne wy-żłobienia. Analiza metalograficzna pozwoliła stwierdzić, iż na powierzchni materiałów występują porowate struktury tlenkowe. Analiza chemiczna z tych obsza-rów wykazała obecność w produktach zużycia występujących na materiale matrycy – zwiększonej zawartości tytanu i aluminium. Wzajemne mieszanie materiału odkuwki i matrycy skutkowało powstaniem na powierzchni materiału niskotopliwej eutektyki. Zwiększenie temperatury na powierzchni styku najprawdopodob-niej związane było z efektem egzotermicznym od odkształcenia, jak i tarciem występującym podczas procesu kucia. Zwiększony udział fazy α na powierzchni odkuwki skutkował powstawaniem w obszarach przypowierzchniowych siatki pęknięć. Pęknięcia te powodowały dodatkową intensyfikację procesu zużycia.
EN
The wear mechanisms of titanium alloy forging and tool steel used for die forging are presented. Materials for the investigations were 55NiCrMoV7 tool steel and Ti6Al4V titanium alloy. The die forging process was performed at 940ºC on backward hammer BECHE. On the surface of the die and forging, a groove net was observed after the process. Metallographic analysis indicated the presence of oxidation products on the surfaces of the tested materials. A net of micro-cracks and an increase in the α phase volume fraction was observed in the subsurface area of the titanium alloy. Chemical microanalysis from the die surface area and on the cross section revealed the presence of titanium and aluminium in the wear products. Mutual mixing of materials resulted in the formation of low-temperature eutectics on the surfaces. The exothermic effect of titanium alloy plastic deformation and the friction resulted in a temperature increase. The liquid phase cased gridding of materials surfaces. The higher volume fraction of the α phase and presence of cracks in the subsurface area of titanium alloy also probably intensify wear.
PL
Przedmiotem badań wieloskalowej analizy mechanizmu zużycia były efekty niszczenia mikrostruktury wielowarstwowych powłok typu: Ti/TiN oraz TiN/Ti/a-C:H. Powłoki uzyskano na austenitycznej stali nierdzewnej przy użyciu hybrydowej metody osadzania laserem impulsowym (PLD+magnetron). Mikrostrukturę powłoki składającej się z bi-warstw o grubości rzędu 10 nm charakteryzowano z zastosowaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego Tecnai F20 (200kV) FEG. Fazowa i chemiczna analiza składu przeprowadzona została metodą EDS z dyspersją energii (rentgenowska spektroskopia) i w oparciu o obrazy dyfrakcji elektronów. Odporność na uszkodzenia powłoki badano diamentową kulkę siłą 1N przyłożonego obciążenia. Cienkie folie zostały przygotowane bezpośrednio ze ścieżki zużycie z zastosowaniem skupionej wiązki jonów metodą FIB z wykorzystaniem aparatury QUANTA 200 3D DualBeam. Wielowarstwowe powłoki charakteryzowały się mikrostrukturą z dużą ilością dyslokacji w warstwie TiN, podobnie jak w powłoce monowarstwowej TiN. W przypadku powłoki węglowej a-C:H warstwa była amorficzna. Po teście mechanicznym zużycia metodą kula-dysk, stosując kulkę Al2O3, wielowarstwowa powłoka TiN/Ti/a-C:H była silnie zdeformowana. Ceramiczne powłoki TiN oraz a-C:H wykazywały kruche pęknięcia, zaś bardzo cienkie warstwy metaliczne Ti, wytworzone na każdej granicy fazowej, zostały odkształcone plastycznie. Linie deformacji propagowały się pod kątem 45o do kierunek wzrostu krystalitów. Zużycie tribologiczne krystalicznych warstw TiN spowodowało pęknięcia wzdłuż płaszczyzn {111}. Obecność fazy metalicznej prowadziła do wzrostu oporności na pęknięcia i zwiększała koszt energetyczny propagacji pęknięć.
EN
The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were investigated. Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Optimization of layer thickness and modulation was performed by application of advanced deposition and diagnostic methods. Switching from mono- to multi-layered coatings allows changing the mechanism of wear from through-coating cracking leading to catastrophic delamination to more gradual layer-by-layer coating removal. The farther wear decrease should be sought at lower multilayer period. Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behavior in service systems subjected to wearing.
12
Content available remote Types of wear and tear of biomaterials used in orthopaedic surgery
EN
Purpose: Purpose of this paper is presentation of observations on different kinds of wear and tear of biomaterials used in contemporary orthopaedic surgery. Design/methodology/approach: Types of prosthesis damage, encountered in medical practice, and their causes have been described. Results of many clinical studies were analysed to review prosthesis damage from the stage of implanting (such as intrusion of a foreign object between its components) to their natural wear and tear after many years of use (abrasive wear, biological corrosion). Findings: It has been shown that prostheses heads may also succumb to quick wear and tear despite being made of harder and more durable materials than sockets. Research limitations/implications: Clinical and laboratory of defective implants discover the reasons of damage, but they are time consuming. There are also difficulties in obtaining objects for research. Originality/value: The research has helped to systematise the knowledge on the mechanisms of wear and damage of endoprostheses, which is vital for improvement of their life cycle.
13
Content available remote Tailoring of multilayer structure to tribological conditions
EN
The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings was investigated. Coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Tailoring of layer thickness and modulation was performed to tribological conditions. Switching from mono- to multilayered coatings allows changing the mechanism of wear from throughcoating cracking to more gradual layer-by-layer coating removal. Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behaviour in service systems subjected to wearing.
PL
Analizowano mechanizm tribologicznego zużycia wielowarstwowych powłok na bazie tytanu i węgla typu Ti/TiN oraz (TiN/Ti/a-C:H). Powłoki osadzono na stali austenitycznej 316L z wykorzystaniem metody hybrydowej PLD (osadzanie laserem impulsowym + osadzanie magnetronowe). Do osadzania wykorzystano tarcze z tytanu wysokiej czystości (99,9%) oraz tarcze węglowe (grafit). Mikrostrukturę analizowano na cienkich foliach uzyskanych za pomocą systemu FEI Dual BeamTM FIB z techniką Omniprobe lift-out, Obserwacje mikrostruktury przeprowadzono, wykorzystując transmisyjny mikroskop elektronowy TECNAI F20 SuperTWIN (200kV). Mechanizm zużycia powłok wielowarstwowych był realizowany przez kruche pękanie warstw ceramicznych i plastyczne odkształcenie metalicznych. Dostosowanie grubości warstw i ich modulacji prowadzono w aspekcie zużycia tribologicznego. Przejście z powłok mono- do wielowarstwowych prowadziło do zmiany mechanizmu zużycia z realizowanego na drodze pękania przez powłokę do stopniowego usuwania warstw jedna po drugiej. Zaprojektowanie i wykonanie wielowarstwowych powłok typu Ti/TiN oraz (TiN/Ti/a-C:H) doprowadziło do poprawy właściwości sytemu poddanego zużyciu tribologicznemu.
EN
Purpose: The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were investigated. Coatings were deposited using the hybrid Pulsed Laser Deposition technique (PLD) on austenitic stainless steel. The microstructure investigations were performed with the TECNAI G2 SuperTWIN FEG (200kV) transmission electron microscope. Ceramic TiN and a-C:H layers showed brittle cracking, while very thin metallic Ti layers were deformed plastically. The presence of metallic phase led to the cracking resistance and increased an energetic cost of propagating cracks. Design/methodology/approach: Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. Findings: The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Research limitations/implications: Optimization of layer thickness and modulation; application of advanced deposition and diagnostic methods. Practical implications: Switching from mono- to multi-layered coatings allows changing the mechanism of wear from through-coating cracking leading to catastrophic delamination to more gradual layer-by-layer coating removal. The farther wear decrease should be sought at lower multilayer period. Originality/value: Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behavior in service systems subjected to wearing. Multiscale microstructure diagnostics of multilayer coatings.
PL
Praca dotyczy analizy procesu kucia dokładnego odkuwki piasty pod kątem możliwości zwiększenia żywotności narzędzi. Badania obejmują proces stosowany w praktyce przemysłowej oraz wpływ zaobserwowanych warunków na stan narzędzi kuźniczych, z uwzględnieniem badań metalograficznych. Ocenie poddano powierzchnię stempla ze stali X38CrMoV5-3, z operacji kształtowania na wymiar. Określono lokalizację intensywnego zużycia oraz pęknięć, jak i ich morfologię. Podjęto próbę skorelowania warunków powstawania poszczególnych rodzajów pęknięć z określonymi numerycznie parametrami oddziaływań na powierzchnię stempla podczas kucia. Opis wpływu warunków termomechanicznych pracy narzędzia oparto o analizę rozkładu i wartości lokalnych wybranych wskaźników stanu naprężeń oraz pól temperatury, uzyskanych z modelowania numerycznego procesu kucia. Wskaźniki te posłużyły do określenia wytycznych zmiany technologii kucia w aspekcie minimalizacji zużycia.
EN
The paper presents some aspects of warm forging process concerning possibility of tool life enhancement. The analysis involves the effect of applied process variables on the forming tool surface condition in the industrial process, including metallographic examination of surface layers of the punch made of X38CrMoV5-3 tool steel. Areas of the most intense wear as well as location and morphology of ruptures were indicated. Attempt was made at correlation of the observed tribological phenomena occurring in the surface with numerically calculated thermal and mechanical parameters of the warm forging operation. Calculated fields of mean stress, effective stress and contact pressure, as well as, changes in metal displacement velocity and temperature were used to form guidelines for technology modification to reduce the stresses level and tool wear indicators.
16
EN
The objective of this study is to reveal the wear behaviour of uncoated and coated nitride ceramic tools in the machining of pearlitic-ferritic nodular cast iron in terms of wear rate and destruction of tool faces under the given working conditions. Investigations include the tool wear curves and appropriate tool lives, as well as detailed identification of tool wear mechanisms occurring on both the rake and flank faces of the tools. Tool wear effects occurring for both nitride ceramic grades were compared at the flank wear VB sub B of about 0,3 mm. The occurrence of various wear mechanisms, such as abrasive, diffusive and chemical wear was revealed. Higher wear resistance of coated nitride tools with additional oxide ceramic layer was confirmed. In particular, such techniques as SEM, BSE and EDX analysis were employed to analyze tool wear.
PL
W pracy określono kinetykę procesu zużycia narzędzi z ceramiki azotkowej Si3N4 z naniesioną powłoką tlenków ferrytyczno-perlitycznego Al2O3 oraz bez powłoki z uwzględnieniem zużycia i destrukcji powierzchni ostrza w obróbce odlewów z żeliwa sferoidalnego ferrytyczno-perlitycznego. Wyznaczono krzywe zużycia i określono trwałość ostrza. Wykonano szczegółową identyfikację mechanizmów zużycia występujących na powierzchni natarcia i przyłożenia ostrza. Skutki zużycia występujące na ostrzach ceramicznych porównano dla szerokości starcia powierzchni przyłożenia ok. 0,3 mm. Stwierdzono obecność różnych mechanizmów zużycia - ścierne, adhezyjne i chemiczne. Udowodniono większą odporność na zużycie ścierne narzędzi z ceramiki Si3N4 z nałożoną powłoką z ceramiki tlenkowej - Al2O3. W ocenie zużycia stosowano metody elektronowej mikroskopii skaningowej, BSE i EDX.
17
Content available remote The application of the computer image analysis in wear particle research
EN
In this research, the possibilities of characterising the texture, colour and contour of wear particles were investigated. The assessment of the texture and colour of wear particles on the basis of the analysis of changes in the grey-scale and individual components of the colour model CIE L*a*b* was performed. For a statistical description of distributions, the following parameters were used: the averages grey-level and the values of maximal and minimal grey-level. The assessment of the surface texture and contour of wear particles by the Fourier and fractal analyses was also carried out. The amplitude spectrum numerical parameters for chosen lines marked on the particle image were determined with the help of one dimension Fast Fourier Transformation (FFT). Based on the suitably prepared data obtained from images, the fractal dimension of the contour of the investigated particles, using the compass method, was determined. The usefulness of the determined parameters was evaluated by determining the wear particles' affiliation to the suitable type. The correlation between morphological features of wear particles and mechanisms taking place during friction couple wear was determined on the basis of an analysis of the obtained research results of individual groups of wear particles.
PL
W pracy zbadano możliwości zastosowania komputerowej analizy obrazu do charakteryzowania tekstury, barwy i konturu cząstek zużycia. Oceny tekstury i barwy i cząstek zużycia dokonano na podstawie analizy zmian jasności i poszczególnych składowych wybranych modeli barw: RGB, HSB i CIE L*a*b*. W opisie statystycznym rozkładów zastosowano wiele parametrów, takich jak wartość średnia, odchylenie standardowe, mediana, skośność, kurtoza. Przeprowadzono również ocenę tekstury powierzchni i konturu cząstek zużycia metodą analizy Fouriera i fraktalną. Za pomocą jednowymiarowej, szybkiej transformaty Fouriera (FFT) określono parametry liczbowe widma amplitudowego dla punktów wybranego odcinka naniesionego na obraz cząstki. W oparciu o odpowiednio przygotowane dane uzyskane z obrazów wyznaczono wymiar fraktalny konturu badanych cząstek z wykorzystaniem metody cięciw. Oceniono przydatność wyznaczonych parametrów przy ustalaniu przynależności cząstek zużycia do odpowiedniego typu. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań poszczególnych grup cząstek zużycia wyznaczono zależności pomiędzy cechami morfologicznymi cząstek zużycia a mechanizmami występującego zużywania węzłów tarcia.
PL
Artykuł dotyczy badań doświadczalnych zużycia główek endoprotez stawu biodrowego wykonanych w ramach zakresu badań na symulatorach ruchu endoprotez kolanowych i biodrowych prowadzonych w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu we współpracy z Katedrą i kliniką Ortopedii i Traumatologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu z udziałem Uniwersytetu Tel Aviv. Zużycie wciąż jest znaczącym czynnikiem wpływającym na uszkodzenia implantów. Badania in-vivo wykazują, że na większe zużycie wpływa chropowatość powierzchni protez główki kości udowej. W przypadku endoprotezy stawu biodrowego z wkładką z polietylenu, zuzycie bardziej miękkiego polietylenu jest powodowane chropowatością powierzchni główki, która niszczy powierzchnię polietylenu i odłącza jego cząstki. W artykule opisano wyniki badań morfologii powierzchni główki implantu po eksploatacji oraz wyniki modelowania procesu uszkodzenia tej powierzchni poprzez nanoindentację i nanozarysowania celem lepszego zrozumienia mechanizmu procesu zużywania się endoprotezy stawu biodrowego. Badania przeprowadzono metodą mikroskopii sił atomowych (AFM). Badania wykazały poważne uszkodzenia powierzchni kobaltowo – chromowej i ceramicznej główki. Stwierdzono, ze zarysowania na główce kości udowej w nanoskali powstają w wyniku formowania się bryłowatych wypukłości o niskiej gęstości, które mogą działać jako inicjatory powstawania produktów zużycia, co wydaje się być jedną z głównych przyczyn zużycia polietylenu w pierwszym etapie eksploatacji implantu stawu biodrowego.
EN
Bearing wear continues to be a contributing factor to implant failure. Prosthetic femoral heads roughen in vivo which leads to increased wear. For a femoral head articulating against polyethylene, wear of softer polyethylene is known to be caused by the hard asperities on the surface of the femoral head, that destroy polyethylene surface and detach polyethylene particles. In the present work in order to better understand the mechanism of femoral head prosthesis wear process we studied the femoral head surface morphology after implant articulation and modeled the damage of the femoral head surface by nanoindentation and nanoscratching with Atomic Force Microscopy Technique. The Atomic Force Microscopy examination of scratching process revealed a severe surface damage cobalt-chrome and alumina femoral head surface. The nano-scale scratch of femoral heads is shown to result in formation of lumpy protuberances with low density which can act as a precursor for wear particles that seems to be one of the main reasons of polyethylene wear at least at the first (running) stage of the HIP implant articulation.
PL
Celem niniejszej pracy było określenie roli mikrostruktury w zużyciu tribologicznym czopów trzech żeliwnych walców hutniczych. Specyfika układu trącego, występującego pomiędzy czopem walca i łożyskiem, może sprzyjać zwłaszcza zużyciu przez pitting, spalling i fretting. Mogą one wpływać na parametry łożyskowania walca, a nawet stwarzać niebezpieczeństwo uszkodzenia czopa walca. Dlatego gromadzone są dane dotyczące również zjawisk tribologicznych zachodzących na czopach walców hutniczych. W pracy badaniami objęto trzy walce, w których podczas eksploatacji uległy wyłamaniu czopy. Walce te zostały wykonane z żeliw połowicznych (pstrych). Oznacza to, że w mikrostrukturze walców obok płatkowych wydzieleń grafitu występuje również ledeburyt przemieniony. Miały one osnowę martenzytyczno-bainityczną z bainitem dolnym. W osnowie tej można wyróżnić również obszary, które powstały w wyniku przemiany dyfuzyjnej. Są to wydzielenia troostytu, które zarodkują na cementycie ledeburytycznym lub na wydzieleniach grafitu. Stwierdzono, że warunki tribologiczne, występujące na powierzchniach żeliwnych walców hutniczych, sprzyjają zużyciu mechanizmem pittingu. Wykruszone w wyniku oddziaływania tribologicznego fragmenty cementytu ledeburytycznego oddziaływają w węźle tarcia jako ścierniwo. Ponadto duże fragmenty czopa walca mogą ulegać wykruszeniu w wyniku rozwoju pęknięć wzdłuż ciągłej siatki cementytu ledeburytycznego.
EN
This work was focused on determining the role of the microstructure in the tribological wear of the roll necks of three cast iron metallurgical rolls. The specificity of wear between the roll neck and bearing may be conducive to wear by pitting, spalling, and fretting. They may influence the parameters of the bearing system of roll and even cause the failure of the roll neck. Therefore, the author collected the data related to tribological phenomena occurring on the surfaces of the roll necks of metallurgic rolls. In this study, three rolls with broken roll necks were chosen for investigations. These rolls were made of mottled cast iron. It means, that both flaky precipitations of graphite and transformed ledeburite are present in the martensitic-bainitic (with lower bainite) microstructure of these rolls. The areas formed as the result of phase transformation may also be observed in the microstructure of the roll. These areas were identified as precipitations of troostite, which nucleate on ledeburitic cementite or on precipitations of graphite. It was found that tribological conditions being present on the surfaces of cast iron rolls are conducive to the wear by pitting. The fragments of ledeburitic cementite formed by spallation during tribological wear act in the friction area as abradant. Moreover, large fragments of the roll neck may spall off in the consequence of crack propagation along continuous net of ledeburitic cementite.
20
Content available remote Wpływ mikrostruktury żeliwa na jego zużycie ścierne
PL
W poszukiwaniu taniego stopu odlewniczego odpornego na zużycie ścierne wykonano badania zużycia żeliwa szarego o różnej wielkości wydzieleń grafitu i różnej osnowie oraz badania żeliwa sferoidalnego o różnej osnowie. Analizowano mechanizm zużycia z zastosowaniem metody metalograficznej.
EN
In search of cheap wear resistant casting alloy wear testing of grey cast iron with different size of graphite precipitations and different matrices and wear testing of ductile cast iron with different matrices have been carried out. Wear mechanism using metallographic method was analyzed.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.