Investigation of friction and wear mechanisms of TiAlN coated carbide against Ti6Al4V titanium alloy using pin-on-disc tribometer

• Autorzy: Grzesik W. , Małecka J. , Zalisz Z. , Żak K. , Niesłony P.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2016-0006

Warianty tytułu

PL

Badanie mechanizmów tarcia i zużycia węglika spiekanego z powłoką TiAlN w parze ze stopem tytanu Ti6Al4V za pomocą tribometru pin-on-disc

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The tribological behavior of the PVD-TiAlN coated carbide inserts in dry sliding against two-phase (α-β) titanium alloy,Ti6Al4V grade, was investigated. A modified pin-on-disc device was used to conduct experiments under variable normal load and sliding speed. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray micro-analyses by EDS were applied for observations of wear scars and wear products. It was revealed that the increase of sliding speed contributes to decreasing the friction coefficient under a low normal force, whereas the increase of the normal loading causes the friction coefficient is less sensitive to changes in the sliding speed and its values are equal to μ = 0.26-0.34. The adhesive nature of wear along with severe abrasive action of the Ti alloy were documented.

PL

W artykule przestawiono wyniki badań dotyczące tribologicznego zachowania się płytek skrawających z węglika spiekanego pokrytego powłoką TiAlN w skojarzeniu z dwufazowym (α-β) stopem tytanu Ti6Al4V w warunkach tarcia suchego. W badaniach użyto zmodyfikowane urządzenie typu pin-on-disc, które umożliwia przeprowadzenie badań eksperymentalnych ze zmiennym obciążeniem normalnym i zmienną prędkością poślizgu. Do obserwacji śladów i produktów zużycia zastosowano mikroskopię skaningową (SEM) i mikroanalizę rentgenowską (EDS). Wykazano, że wzrost prędkości poślizgu przyczynia się do zmniejszenia współczynnika tarcia, jeśli stosuje się małe siły normalne, natomiast wzrost obciążenia normalnego powoduje, że współczynnik tarcia jest mniej wrażliwy na zmiany prędkości poślizgu i jego wartości wynoszą μ = 0,26-0,34. Udokumentowano adhezyjny mechanizm zużycia łącznie z silnym oddziaływaniem ściernym stopu tytanu.

Słowa kluczowe

EN

friction; wear; PVD coated carbide; α-β titanium alloy

PL

tarcie; zużycie; węglik powlekany metodą PVD; stop tytanu α-β

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. LXIII, nr 1
• Strony: 113--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzesik W.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 45-271 Opole, P.O. Box 321, Poland

autor

Małecka J.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 45-271 Opole, P.O. Box 321, Poland

autor

Zalisz Z.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 45-271 Opole, P.O. Box 321, Poland

autor

Żak K.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 45-271 Opole, P.O. Box 321, Poland

autor

Niesłony P.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 45-271 Opole, P.O. Box 321, Poland

Bibliografia

• [1] Grzesik W.: Advanced Machining Processes of Metallic Materials. Elsevier, Amsterdam; 2008.
• [2] Yang X. Liu C.R.: Machining Titanium and its Alloys. Machining Science and Technology 1999, 3(1), pp. 107-139.
• [3] High-temperature machining guide. www.kennametal.com.
• [4] Ulutan U., Ozel T.: Machining Induced Surface Integrity in Titanium and Nickel Alloys: A Review. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2011, 51, pp. 250-280.
• [5] Pramanik A.: Problems and Solutions in Machining of Titanium Alloys. International Journal of Advance Manufacturing Technology, 2014, 70, pp. 919-928.
• [6] Andriya N., Rao P.V., Ghosh S.: Dry Machining of Ti-6Al-4V using PVD Coated TiAlN Tools. Proceedings of the World Congress on Engineering, WCE 2012, London, 2012: Vol. III.
• [7] Joshi S., Pawar P., Tewari A., Joshi S.S.: Tool Wear Mechanism in Machining of Three Titanium Alloys with Increasing β-phase fraction. Institution of Mechanical Engineers Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2014, 228(9), pp. 1090-1103.
• [8] Pawar P., Joshi S., Tewari A., Joshi S.S.: Tool Wear Mechanisms in Machining of Titanium Alloys. Proceedings of 4th International & 25th AIMTDR Conference, Kolkata 2012, pp. 345-348.
• [9] Grzesik W., Zalisz Z., Nieslony P.: Friction and Wear Testing of Multilayer Coatings on Carbide Substrates for Dry Machining Applications. Surface and Coatings Technology, 2002, 155, pp. 37-45.
• [10] Zemzeni F., Rech J., Ben Salem W., Dogui A., Kapsa P.: Identification of a Friction Model at Tool/Chip/Workpiece Interface in Dry Machining of AISI4142 treated steels. Journal of Materials Processing Technology, 2009, 209, pp. 3978-3990.
• [11] Courbon C., Pusavec F., Dumont F., Rech J., Kopac J.: Tribological Behaviour of Ti6Al4V and Inconel 718 under Dry and Cryogenic conditions – Applications to the Context of Machining with Carbide Tools. Tribology International, 2013, 66, pp. 72-82.
• [12] Rech J., Arrazola P.J., Claudin C., Courbon C., Pusavec F., Kopac J.: Characterisation of Friction and Heat Partition Coefficients at the Tool-Work Material Interface in Cutting. CIRP Annals- Manufacturing Technology 2013, 62(1): 79-82.
• [13] Egana A., Rech J., Arrazola P.J.: Characterization of Friction and Heat Partition Coefficients during Machining of a TiAl6V4 Titanium Alloy and a Cemented Carbide, Tribology Transactions, 2012, 55, pp. 665-676.
• [14] Grzesik W., Zalisz Z., Krol S., Nieslony P.: Investigations on Friction and Wear Mechanisms of the PVD-TiAlN coated Carbide in Dry Sliding against Steels and Cast Iron. Wear, 2006, 261, pp. 1191-1200.
• [15] Grzesik W.: The Influence of Thin Hard Coatings on Frictional Behaviour in the Orthogonal Cutting Process. Tribology International, 2000, 33, pp. 131-140.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.