The effect of wear debris removal on the fretting of rough surfaces

• Autorzy: Lenart A. , Pawlus P. , Dzierwa A. , Woś S.

Warianty tytułu

PL

Wpływ usuwania cząstek zużycia na fretting powierzchni chropowatych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Experiments were conducted using an Optimol SRV5 ball-on-disc tribotester under dry gross slip fretting conditions. A sphere of 10 mm diameter from 100Cr6 steel of 64 HRC hardness contacted a disc made of 42CrMo4 steel of lower hardness (42 HRC). Normal load was set to 45 N, the test duration was 15 min, the number of cycles was 18000, and the frequency was 20 Hz. Tests were performed at 30^oC temperature, and displacement amplitude was set to 0.1 mm. Wear of the disc and ball was examined by a white light interferometer Talysurf CCI Lite. Wear particles were removed from a contact zone using blow-by with compressed air of constant pressures of 0.1, 0.3, and 0.5 MPa. Disc samples had different surface topography after polishing, vapour blasting, grinding, rough milling, and finishing milling. Due to debris removal, total wear of the analysed tribological system typically increased. Debris ejection led to a decrease in the wear of discs and an increase in the wear of balls.

PL

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem testera Optimol SRV5 w układzie kulka-tarcza w warunkach frettingu całkowitego przy tarciu technicznie suchym. Kulka o średnicy 10 mm i twardości 64 HRC była w kontakcie z tarczą ze stali 42CrMo4 o twardości 42 HRC. Obciążenie normalne wynosiło 45 N, czas trwania testu 15 minut, liczba cykli wynosiła 18000 przy częstotliwości 20 Hz. Badania przeprowadzono w temperaturze 30^oC, amplituda przemieszczeń wynosiła 0,1 mm. Zużycie kulek i tarcz określono z zastosowaniem interferometru światła białego Talysurf CCI Lite. Cząstki zużycia usuwano ze strefy styku stosując przedmuchy przy stałym ciśnieniu powietrza wynoszącym 0,1, 0,3 i 0,5 MPa. Tarcze charakteryzowały się zróżnicowaną strukturą geometryczną powierzchni po polerowaniu, obróbce strumieniwo-ściernej, szlifowaniu i frezowaniu. Na skutek usuwania cząstek zużycia zazwyczaj zużycie systemu tribologicznego wzrastało. Zmniejszało się zużycie tarcz i wzrastało zużycie kulek.

Słowa kluczowe

EN

surface texture; fretting; wear debris; friction coefficient

PL

struktura geometryczna powierzchni; fretting; usuwanie cząstek zużycia; współczynnik tarcia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 4
• Strony: 47--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Lenart A.

• Heli-One, Poland, 36-102, Jasionka 947

autor

Pawlus P.

• Rzeszow University of Technology, Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszow; Poland

autor

Dzierwa A.

• Rzeszow University of Technology, Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszow; Poland

autor

Woś S.

• Rzeszow University of Technology, Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszow; Poland

Bibliografia

• 1. Heredia S., Fouvry S., Berthel B., Panter J.: A non-local fatigue approach to quantify Ti-10V-2Fe-3Al fretting cracking process; application to grinding and shot peening, Tribology International, 44, 2011, 1518–1525.
• 2. Chen G. X., Zhou Z. R.: Study on transition between fretting and reciprocating sliding wear, Wear, 250, 2001, 665–672.
• 3. Diomidis N., Mischler S.: Third body effects on friction and wear during fretting of steel contacts, Tribology International, 44, 2011, 1452–1460.
• 4. Iwabuchi A.: The role of oxide particles in the fretting wear of mild steel, Wear, 151, 1991, 301–311.
• 5. Warburton J.: The fretting of mild steel in air, Wear, 131, 1989, 365–386.
• 6. Berthier Y., Vincent L., Godet M.: Fretting fatigure and fretting wear, Tribology International, 22, 1989, 235–242.
• 7. Ding J., McColl I. R., Leen S. B., Shipway P. H.: A finite element based approach to simulating the effect of debris on fretting wear, Wear, 263, 2007, 481–491.
• 8. Varenberg M., Halperin G., Etsion I.: Different aspects of the role of wear debris in fretting wear, Wear, 252, 2002, 902–910.
• 9. Sherrington I., Hayhurst P.: Simultaneous observation of the evolution of debris density and friction coefficient in dry sliding steel contact, Wear, 249, 2001, 182–187.
• 10. Lemm J. D., Warmuth A. R., Pearson S. R., Shipway P. H.: The influence of surface hardness on the fretting wear of steel pairs – its role in debris retention in contact, Tribology International, 81, 2015, 258–266.
• 11. Budinsky K. C.: Effect of hardness differential on metal-to-metal fretting damage, Wear, 301, 2013, 501–507.
• 12. Elleuch K., Fouvry S.: Wear analysis of A357 aluminum alloy under fretting, Wear, 253, 2002, 662–672.
• 13. Dragon-Louistet M.: On a predictive macroscopic contact-sliding wear model based on micromechanical consideration, International Journal of Solids and Structures, 38, 2001, 1625–1639.
• 14. Baseville S., Heripre E., Cailletaud G.: Numerical simulation of the third body in fretting problems, Wear, 270, 2011, 876–887.
• 15. Done V., Kesavan D., Krishna M., Chaise T., Nelias D.: Semi analytical fretting wear simulation including wear debris, Tribology International, 109, 2017, 1–9.
• 16. Kubiak K. J., Liskiewicz T. E., Mathia T. G.: Surface morphology in engineering applications: Influence of roughness on sliding and wear in dry fretting, Tribology International, 44, 2011, 1427–1432.
• 17. Pawlus P., Michalczewski R., Dzierwa A., Lenart A.: The effect of random surface topography height on fretting in dry gross slip conditions, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, part J: Journal of Engineering Tribology, 228, 2014, 1374–1391.
• 18. Kubiak K. J., Mathia T. G., Fouvry S.: Interface roughness effect on friction map under fretting contact conditions, Tribology International, 43, 2010, 1500–1507.
• 19. Lu W., Zhang P., Liu X., Zhai W., Zhou M., Luo J., Zeng W., Jiang X.: Influence of surface topography on torsional fretting wear under flat-on-flat contact, Tribology International, 109, 2017, 367–372.
• 20. Lenart A., Pawlus P., Dzierwa A., Sęp J., Dudek K.: The effect of surface topography on dry fretting in the gross slip regime, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17, 2017, 894–904.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).