Application of the Tensile Bending Test to Determine the Tribological Behavior of DC01 Steel Sheets

• Autorzy: Szewczyk Marek , Szwajka Krzysztof , Trzepieciński Tomasz , Zielińska-Szwajka Joanna , Barlak Marek

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.0795

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie próby zginania z rozciąganiem do określenia zachowania tribologicznego blach stalowych DC01

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of the analysis of changes in the coefficient of friction occurring on the edge of the punch during sheet metal plastic processing. Experimental studies were conducted using the friction method in bending and stretching. A tribometer developed by the authors was used. The research material consisted of 0.8 mm thick DC01 low-carbon steel sheets. The evolution of changes in the coefficient of friction during friction tests was studied in dry friction conditions and lubrication of the sheet metal surface with S100 Plus and S300 oil (Naftochem). Countersamples made of 145Cr6 tool steel, and additionally modified by applying anti-wear coatings were used. The obtained results showed that the coefficient of friction depended on the coating used, and the nature of this change depended on the friction conditions. In the analyzed friction conditions, a decrease in the values of the Sa and Ssk parameters was observed, and an increase in the Sku parameter in relation to the sheet metal in the delivery state.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy zmian współczynnika tarcia zachodzących na krawędzi stempla w procesach obróbki plastycznej blachy. Badania eksperymentalne przeprowadzono metodą tarcia przy zginaniu i rozciąganiu. Zastosowano opracowany przez autorów tribometer. Materiał badawczy stanowiły blachy ze stali niskowęglowej DC01 o grubości 0,8 mm. Badano ewolucję zmian współczynnika tarcia podczas badań tarcia w warunkach tarcia suchego i smarowania powierzchni blachy olejem S100 Plus i S300 (Naftochem). Zastosowano przeciwpróbki wykonane ze stali narzędziowej 145Cr6, które zostały dodatkowo zmodyfikowane poprzez naniesienie powłok przeciwzużyciowych. Uzyskane wyniki wykazały zależność wartości współczynnika tarcia od zastosowanej powłoki, a charakter tej zmiany zależy od warunków tarcia. W analizowanych warunkach tarcia zaobserwowano zmniejszenie wartości parametrów Sa i Ssk oraz zwiększenie parametru Sku w stosunku do blachy w stanie dostawy.

Słowa kluczowe

EN

coefficient of friction; lubrication; surface topography; surface roughness; metal forming

PL

współczynnik tarcia; smarowanie; topografia powierzchni; chropowatość powierzchni; formowanie metalu

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 1
• Strony: 67--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., fot., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Szewczyk Marek

• Department of Integrated Design and Tribology System, Faculty of Mechanics and Technology, Rzeszow University of Technology, ul. Kwiatkowskiego 4, 37-450 Stalowa Wola, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3622-6613

autor

Szwajka Krzysztof

• Department of Integrated Design and Tribology System, Faculty of Mechanics and Technology, Rzeszow University of Technology, ul. Kwiatkowskiego 4, 37-450 Stalowa Wola, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1038-1148

autor

Trzepieciński Tomasz

• Department of Manufacturing Processes and Production Engineering, Rzeszow University of Technology, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4366-0135

autor

Zielińska-Szwajka Joanna

• Department of Component Manufacturing and Production Organization, Faculty of Mechanics and 11 Technology, Rzeszow University of Technology, ul. Kwiatkowskiego 4, 37-450 Stalowa Wola, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6212-2666

autor

Barlak Marek

• Plasma/Ion Beam Technology Division, Material Physics Department, National Centre for Nuclear Research Świerk, 7 Sołtana St., 05-400 Otwock, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1416-7461

Bibliografia

• 1. Bang J., Park N., Song J., Kim H. G., Bae G., Lee M. G.: Tool wear prediction in the forming of automotive DP980 steel sheet using statistical sensitivity analysis and accelerated u-bending based wear test, Metals, 11 (2), 2021, p. 306.
• 2. Devenport T. M., Griffin J. M., Rolfe B. F., Pereira M. P.: Friction and wear in stages of galling for sheet metal forming applications, Lubricants,11 (7), 2023, p. 288.
• 3. Shisode M. P., Hazrati J., Mishra T., Rooij M., Boogaard T.: Modeling mixed lubrication friction for sheet metal forming applications, Procedia Manufacturing, 47, 2020, pp. 586–590.
• 4. Lee B. H., Keum Y. T., Wagoner R. H.: Modeling of the friction caused by lubrication and surface roughness in sheet metal forming, Journal of Materials Processing Technology, 130–131, 2002, pp. 60–63.
• 5. Bay N., Olsson D. D., Andreasen J. L.: Lubricant test methods for sheet metal forming, Tribology International, 41 (9–10), 2008, pp. 844–853.
• 6. Szewczyk M., Szwajka K., Trzepieciński T.: Frictional characteristics of deep-drawing quality steel sheets in the flat die strip drawing test. Materials, 15 (15), 2022, p. 5236.
• 7. Nurul M. A., Syahrullail S.: Lubricant viscosity: evaluation between existing and alternative lubricant in metal forming process, Procedia Manufacturing, 2, 2015, pp. 470–475.
• 8. Ghiotti A., Bruschi S.: Tribological behaviour of DLC coatings for sheet metal forming tools, Wear, 271 (9–10), 2011, pp. 2454–2458.
• 9. Trzepieciński T., Szwajka K., Szewczyk M.: Pressure-assisted lubrication of DC01 steel sheets to reduce friction in sheet-metal-forming processes, Lubricants, 11 (4), 2023, p. 169.
• 10. Pereira M. P., Bernard W. Y., Rolfe F.: Contact pressure evolution and its relation to wear in sheet metal forming, Wear, 265 (11–12), 2008, pp. 1687–1699.
• 11. Figueiredo L., Ramalho A., Oliveira M. C., Menezes L. F.: Experimental study of friction in sheet metal forming, Wear, 271 (9–10), 2011, pp. 1651–1657.
• 12. Roizard X., Raharijaona F., Stebut J., Belliard P.: Influence of sliding direction and sliding speed on the micro-hydrodynamic lubrication component of aluminium mill-finish sheets, Tribology International, 32, 1999, pp. 739–747.
• 13. Okonkwo P. C., Kelly G., Rolfe B. F., Pereira M. P.: The effect of sliding speed on the wear of steel–tool steel pairs, Tribology International, 97, 2016, pp. 218–227.
• 14. Slota J., Trzepieciński T., Kaščák L., Gajdoš I., Vojtko M.: Friction behaviour of 6082-T6 aluminium alloy sheets in a strip draw tribological test, Materials, 16, 2023, p. 2338.
• 15. Guillon O., Roizard X., Belliard P.: Experimental methodology to study tribological aspects of deep drawing – application to aluminium alloy sheets and tool coatings, Tribology International, 34, 2001, pp. 757–766.
• 16. Trzepieciński T., Szwajka K., Szewczyk M.: Analysis of coefficient of friction of deep-drawing-quality steel sheets using multi-layer neural networks, Lubricants, 12 (2), 2024, p. 50.
• 17. Hou Y., Zhang W., Yu Z., Li S.: Selection of tool materials and surface treatments for improved galling performance in sheet metal forming, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 43, 2009, pp. 1010–1017.
• 18. Grueebler R., Hora P.: Temperature dependent friction modeling for sheet metal forming, International Journal of Material Forming, 2, 2009, p. 251.
• 19. Yang Y., Chalal H., Baudouin C., Vincze G., Balan T.: Prediction of springback after bending under tension, 15, 2022, p. 34.
• 20. Wihlborg A., Crafoord R.: Steel sheet surface topography and its influence on friction in a bending under tension friction test, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 41 (13–14), 2001, pp. 1953–1959.
• 21. Barlak M., Wilkowski J., Szymanowski K., Czarniak P., Podziewski P., Werner Z., Zagórski J., Staszkiewicz B.: Influence of the ion implantation of nitrogen and selected metals on the lifetime of WC-Co indexable knives during MDF machining, Annals of Warsaw University of Life Sciences SGGW Forestry and Wood Technology, 108, 2019, pp. 45–52.
• 22. http://www.srim.org/.
• 23. https://uknibc.co.uk/SUSPRE/.
• 24. Betlej I., Barlak M., Krajewski K., Andres B., Werner Z., Jankowska A., Zakaria S., Boruszewski P.:Effect of Cu, Zn and Ag ion implantation on the surface modification of bacterial cellulose films, Coatings, 13, 2023, p. 254.
• 25. Betlej I., Barlak M., Wilkowski J., Werner Z., Zagórski J., Lipska K., Boruszewski P.: Wettability of the surface of bacterial cellulose film modified with the ion implantation, Annals of Warsaw University of Life Sciences SGGW Forestry and Wood Technology, 118, 2022, pp. 15–21.
• 26. http://www.pra-ma.com/index.php/en/microsplav/the-rtim-machine.