Badanie zmian sprężystości i mikrotwardości powłok nikasilowych w aspekcie zużycia tulei silników spalinowych

• Autorzy: Tarnowski J. , Gawędzki W. , Kot M.

Warianty tytułu

EN

Study of the modulus of elasticity and the microhardness changes of nikasil coatings in cylinder sleeves of combustion engines due to wear

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedną z powłok ochronnych często używaną szczególnie w tulejach silników motocyklowych jest powłoka wykonana ze stopu Nikasilu. Charakteryzuje się ona dobrymi własnościami tribologicznymi, a w szczególności wysoką odpornością na zużycie cierne. Poszukiwania optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych we współpracy tulei i tłoka ukierunkowane są również na zachowanie sprężystości warstw wierzchnich skojarzonych materiałów. Zmiany modułu Young’a powłok powierzchniowych w czasie eksploatacji silnika pozwalają na ocenę stanu zużycia powierzchni trących. W pracy przedstawiono badania zmian sprężystości powłoki w aspekcie utraty własności tribologicznych, w tym odporności na zacieranie. Zachowanie własności sprężystych warstw wierzchnich par trących pozwala w procesie eksploatacji na zwiększoną odporność na przenoszenie zmiennych obciążeń dynamicznych oraz występujących w silniku wysokotemperaturowych zmian cieplnych. W artykule zamieszczono wyniki przeprowadzonych badań zmian modułu sprężystości oraz mikrotwardości powłoki Nikasil dla stanu początkowego i powierzchni zużytej przez zatarcie. W artykule zawarto przebiegi zmian modułu Younga i mikrotwardości oraz opracowano wnioski.

EN

Coatings on surfaces of internal combustion engine elements are commonly used to protect against excessive wear. One of them, frequently applied on sleeve surface of motorcycle engines, is made of Nicasil alloy. As presented by producers, these coatings are characterized by good tribological properties, in particular, high abrasive wear resistance. The design and optimization of the best technical solution and materials in a sleeve-piston friction pair are focused on the appropriate modulus of elasticity of the materials in contact. The changes in the Young's modulus of coatings during engine operation allow an assessment of its state of wear. The paper presents the study of elasticity changes of Nicasil coatings in terms of the loss in tribological properties, including scuffing resistance. The steady value of surface coatings elastic properties during the operation of friction pairs allows one to transfer variable and dynamic loads and to provide high resistance to high temperatures and heat flux changes. This article also presents the results of micromechanical tests: elasticity modulus and microhardness of Nicasil coatings in the initial state, worn, and seized surfaces.

Słowa kluczowe

PL

tuleja; powłoka Nikasil; moduł Younga; tarcie; zużycie

EN

engine sleeve; Nicasil coating; elasticity modulus; friction; wear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 183--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tarnowski J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Gawędzki W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Metrologii i Elektroniki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Kot M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• 1. Ertuğrul D., Fazlı D.: Tribological and fatigue failure properties of porous P/M bearing. International Journal of Fatigue, Volume 30, Issue 4, April 2008.
• 2. Gawędzki W.: Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych. Wyd. AGH, Kraków 2010.
• 3. Kot M., Lacki P.: Contact mechanics of coating-substrate systems: I – Methods of analysis and FEM modeling of nanoindentation tests. Journal of the Balkan Tribological Association, vol. 18, 2012, pp. 598–614.
• 4. Oliver W.C., Pharr G.M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research, vol. 7, no. 6, 1992, pp. 1564.
• 5. PN-EN ISO 14577-1:2005P- Metale – Instrumentalna próba wciskania wgłębnika do określania twardości i innych własności materiałów – Część 1: Metoda badania.
• 6. Pytko S., Pytko P., Furmanik K.: Processes of the friction in the conditions of boundary lubrication W: Scientific basis of modern technologies: experience and prospects/eds. Y.I. Shalapko, L.A. Dobrzanski-Jaremche: Department of Principles of Engineering Mechanics of Khmelnitsky National University, 2011 pp. 376–389.
• 7. Skrzypek S.J., Przybyłowicz K.: Inżynieria metali i ich stopów. Wydawnictwa AGH, Kraków 2012.
• 8. Jasiński D.: Praca dyplomowa – Współpraca pary ciernej tłok–cylinder ze szczególnym uwzględnieniem powłoki typu nikasil. Kraków 2014.
• 9. Szczerek M., Wiśniewski M., Bajer J.: Tribologia i tribotechnika. Wydaw. Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom 2000.
• 10. Tarnowski J., Gawędzki W., Kot M.: Badanie mikrotwardości warstwy wierzchniej cylindra w aspekcie odporności na zacieranie. Tribologia, nr 4, 2013, pp. 115–124.
• 11. Kaźmierczak A.: Tarcie i zużycie zespołu tłok–pierścień–cylinder, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005.
• 12. PN-EN ISO 14577-1:2005P- Metale – Instrumentalna próba wciskania wgłębnika do określania twardości i innych własności materiałów – Część 1: Metoda badania.