Studies of the surface fatigue life of nanolayer coated pairs

• Autorzy: Osuch-Słomka E. , Piekoszewski W. , Szczerek M. , Tuszyński W.

Warianty tytułu

PL

Badania powierzchniowej trwałości zmęczeniowej skojarzeń z nanowarstwami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents results obtained in studies of surface fatigue life conducted using a specially developed unique method in a model system with a cone and three balls. The studies involved pairs in which the cones were made of 100Cr6 and SW7M steel (hardened) as well as 17HMN steel, which were subjected to low-pressure carburizing with pre-nitriding (PreNitLPC®) technology. The results obtained for the pairs were used as a point of reference for pairs in which the test elements were coated with a-C:H:W (WC/C) and additionally, in the case of 17HNM steel, with Si-DLC (DLC SiliComp). The temperature of the coating process did not exceed 200°C in all cases, and the coating thickness was in the range of 1.5-20 µm. The studies were conducted in the presence of pure synthetic oil PAO8. Based on the studies, it was concluded that thin PVD coatings applied to heavily loaded steel elements of rolling friction joints variously affected the surface fatigue life of the steel coated with them. The observations cannot be unambiguously accounted for by any technological rules, and there is no available physical explanation for their underlying causes.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań powierzchniowej trwałości zmęczeniowej własną, unikatową metodą, w modelowym układzie stożek trzy kulki. Przeprowadzono badania skojarzeń, w których stożki wykonane były ze stali 100Cr6 i SW7M hartowanej oraz stali 17HMN, które poddano technologii nawęglania niskociśnieniowego wspomaganego azotowaniem PreNitLPC".Wyniki tych skojarzeń były bazą odniesienia dla skojarzeń, w których elementy testowe pokryte były powłoką a-C:H:W (WC/C) i dodatkowo w przypadku stali 17HNM powłoką Si-DLC (DLC SiliComp). Temperatura procesu nanoszenia powłok we wszystkich przypadkach nie przekraczała 200°C, natomiast ich grubość zawarta była w przedziale 1,5+2,0 µm. Badania przeprowadzono w obecności czystego oleju syntetycznego PAO8. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że cienkie powłoki PVD nanoszone na wysokoobciążone stalowe elementy tocznych węzłów tarcia w zróżnicowany sposób wpływają na powierzchniową trwałość zmęczeniową pokrytej nimi stali.

Słowa kluczowe

EN

pitting; surface fatigue life; low-friction coatings; PVD; microhardness

PL

pitting; powierzchniowa trwałość zmęczeniowa; powłoki niskotarciowe; PVD; mikrotwardość

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 6
• Strony: 107--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Osuch-Słomka E.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute Radom, ul. Pulaskiego 6/10, Poland

autor

Piekoszewski W.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute Radom, ul. Pulaskiego 6/10, Poland

autor

Szczerek M.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute Radom, ul. Pulaskiego 6/10, Poland

autor

Tuszyński W.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute Radom, ul. Pulaskiego 6/10, Poland

Bibliografia

• 1. Holmberg K., Matthews A.: Coating Tribology. Elsevier. Amsterdam, 1994.
• 2. Podgornik B.: Coated machine elements-fiction or reality? Surface and Coatings Technology, 2001, nr 146-147, s. 318-322.
• 3. Hedenqvist P., Hansson G.: PVD-coating of machine components. Proc. 8th International Conference in Tribology NORDTRIB '98, Ebeltoft (Dania), 7-10 czerwiec 1998, s. 943-948.
• 4. Navinsek, B., Panjan, P., Milosev, I.: Industrial applications of CrN (PVD) coatings, deposited at high and low temperatures. Surface and Coating Technology, 1997, t. 97, s. 182-191.
• 5. Michalczewski R., Szczerek M., Tuszyński W.: Badanie powłok PVD w warunkach zacierania. Materiały VI Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej POLTRIB'2001. Tribologia dla eksploatacji. Kazimierz Dolny 2001, s. 75-84.
• 6. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.: The lubricant coating interaction in rolling and sliding contacts. Tribology International 42 (2009) 554-560.
• 7. Piekoszewski W.: Wpływ na powierzchniową trwałość zmęczeniową wybranych materiałów i technologii konstytuowania warstw powierzchniowych elementów węzła tocznego. Tribologia, vol. 225 (3/2009), s. 185-196.
• 8. Michalczewski R., Piekoszewsk:i W.: The Method for Assessment of Rolling Contact Fatigue of PVD/CVD Coated Elements in Lubricated Contacts. Tribologia, Finnish Journal of Tribology, vol. 25/2006, s. 34-42.
• 9. Stewart S., Ahmed R.: Rolling contact fatigue of surface coatings-a review. Wear, 2002, nr 253, s. 1132-1144.
• 10. Michalak M., Piekoszewski W., Wulczyński J., Szczerek M.: Wpływ twardości podłoża na pitting elementów z powłokami PVD. Inżynieria Materiałowa 6 (196)/2013, s. 756-759.
• 11. P. Kula, R. Pietrasik, K. Dybowski, S. Pawela, E. Wołowiec: ,,Properties of surface layers processed by a new, high-temperature vacuum carburizing technology with prenitriding - PreNitLPC", Advanced Materials Research Vol. 452-453, 2012, pp. 401-406.
• 12. M. Korecki, J. Olejnik, P. Kula, R. Pietrasik, E. Wołowiec: ,,Hornos de vacio LPC+LPN+HPGQ 25 BAR N2/HE", Tratamientos Termicos, Abril 2011, pp. 17-21.
• 13. Piekoszewski W.: Wpływ powłok na zmęczenie powierzchniowe smarowanych stalowych węzłów tarcia. Radom 2011.
• 14. Waligóra W.: Odporność na zmęczenie powierzchniowe stali łożyskowej poddanej obróbce laserowej. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 1994.

Uwagi

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