Wpływ rozkładu grafitu w żeliwie na jego współpracę z kompozytem na osnowie stopu aluminium

• Autorzy: Posmyk A. , Bąkowski H.

Warianty tytułu

EN

Influence of graphite particles distribution in cast-iron on its rubbing against composite material with aluminium alloy matrix

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono próbę wyjaśnienia wpływu rozkładu wydzieleń grafitu w pierścieniu żeliwnym na mechanizmu zużywania skojarzenia żeliwo EN-GJL-350/kompozyt W6D.22A za pomocą MES. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań cech stereologicznych wydzieleń grafitu w żeliwie i cząstek faz zbrojących użytego do badań kompozytu opracowano model skojarzenia i przeprowadzono symulację, w wyniku której uzyskano rozkłady naprężeń i odkształceń w skojarzeniu na początku etapu docierania skojarzenia. W obliczeniach MES uwzględniono dwa skrajne przypadki ułożenia wydzieleń grafitu, tj. wydzielenia są prostopadłe i równoległe do powierzchni tarcia. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń stwierdzono, że naprężenia przy poziomym ułożeniu grafitu są około 50% mniejsze niż przy pionowym. Odkształcenia w obydwóch przypadkach są zbliżone, a ich maksimum znajduje się w strefie przejściowej pomiędzy cząstkami FZ a osnową. Przy pionowym ułożeniu grafitu występuje lokalna koncentracja naprężeń w cząstkach FZ pod krawędzią styku grafitu z perlityczną osnową. Krawędź działa na FZ jak mikroostrze skrawające.

EN

The attempt to explain of the influence of graphite stereological parameters in cast iron piston ring on mechanism of wear in pairing cast iron EN-GJL-350/composite W6D.22A using of Finite Elements Method (FEM) has been presented in this paper. As a result of conducted metallographic and stereological investigations the graphite stereological parameters and its orientation to friction surface in cast-iron and stereological parameters of reinforcing phase of AlMC have been determined. Based on those results, two extreme models of pairing, i.e. with vertical and horizontal graphite orientation have been elaborated and simulating calculations have been conducted. The assumptions for that model are as follows: the average diameter of reinforcing particles d = 15 μm, average distance between particles is 25 μm, the surface fraction of alumina particles NA = 625 mm-2, friction in air (μ = 0.3). The stereological parameters of cast-iron are as follows: average graphite precipitation chord d = 5 μm, average length L = 15 μm, average distance between graphite particles 15 μm. These models have been named "advanced", compared to former simplified model, which does not consider graphite precipitates in cast-iron, i.e. cast-iron is isotropic. Two models of pairing with vertical and horizontal graphite precipitates localisation have been elaborated. Simulation calculations have shown that the maximum of stresses is in graphite precipitates at the contact line between pearlitic cast-iron matrix and the reinforcing phase. The maximal stresses in vertical graphite (82 MPa) are about 50% higher then the stresses in horizontal graphite (55 MPa). Comparing the stresses calculated using advanced and simplified models it should be stated that the average stresses in the contact zone between cast-iron and composite having aluminia reinforcing particles are between the both analysed extreme cases. The maximum stresses are 17-27 times larger then the given load (3 MPa).

Słowa kluczowe

PL

cząstki zbrojące; rozkład naprężeń; rozkład odkształceń; kompozyt; żeliwo; grafit; zużycie

EN

reinforcing particle; distribution of stresses; distribution of strains; composite; cast; iron; graphite; wear

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 2
• Strony: 159--164
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Posmyk A.

autor

Bąkowski H.

• Akademia Humanistyczno-Ekonomicza w Łodzi, Wydział Zamiejscowy w Wodzisławiu, ul. 1 Maja 23b, 44-304 Wodzisław Śląski,

Bibliografia

• [1] Duralcan composites for wrought products - Property data. Katalog firmy ALCAN 1993.
• [2] Posmyk A., Bąkowski H., Mechanizm zużywania w skojarzeniu żeliwo szare-kompozyt zbrojony cząstkami Al2O3 , Tribologia 2009, 2, 183-190.
• [3] Fraś E., Kawalec M., Struktura, właściwości mechaniczne i odporność na zużycie ścierne stopów Fe-C-V, Inżynieria Materiałowa 2008, 29, 2, 78-85.
• [4] Posmyk A., Bąkowski H., Wpływ cząstek Al2O3 w materiale kompozytowym na zużycie tribologiczne w badaniach modelowych, Kompozyty (Composites) 2009, 9, 1, 29-33.
• [5] Janczak J., Rohr L., Schulz P., Degischer H.P., Entwicklung von Endlosfaserverstärkten Aluminiummatrix-Ver-bundwerkstoffen für Raumfahrttechnik, Oberflächen Werkstoffe Nr 5, Zürich 1995, 8-10.