The formation of antiwear surface layers on elements of machine parts

• Autorzy: Antoszewski B.

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie przeciwzużyciowych warstw powierzchniowych na elementach części maszyn

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with selected technological and research aspects of the formation of surface layers, the aim of which is to prevent wear of machine elements. Three main problem areas will be discussed. The first is the deposition of antiwear coatings with a solid lubricant using the plasma and HVOF spraying methods. Tests were conducted to analyse the changes in the properties of NiCrBSi coatings plasma or HVOF-sprayed with an addition of ferric oxide as a solid lubricant. It has been reported that the method of coating deposition affects the behaviour of the solid lubricant phase and that the addition of ferric oxide reduces the friction resistance. The second area of interest is the electrospark deposition of transition and antiwear layers on the surfaces of sliding bearing bushes. Tests were conducted to analyse the process of the formation of antiwear silver-indium-tin layers electrospark deposited on the B83 bronze bushes. It has been found that such thin (30 micrometers) and soft layers are effective and suitable for the processes of lapping and the formation of low-friction surface structures. The third problem is the formation of geometrical surface textures able to reduce the friction resistance and improve the load capacity. The test results refer to the technological aspects of texture formation using the laser erosion and electroerosion techniques.

PL

W referacie, poruszone są wybrane problemy technologiczne i badawcze dotyczące kształtowania warstw powierzchniowych, ukierunkowane na ograniczenie zużycia części maszyn. W szczególności zaprezentowane zostaną trzy problemy. I problem - natryskiwanie plazmowe i naddźwiękowe powłok przeciwzużyciowych zawierających w swojej strukturze smar stały. Wyniki prezentowanych badań dotyczą zmian własności powłok z NiCrBSi natryskiwanych plazmowo i naddźwiękowo z dodatkiem tlenku żelaza jako składnikiem stanowiącym smar stały. Wykazano wpływ sposobu natryskiwania na zachowanie się fazy stanowiącej smar stały oraz stwierdzono skuteczność dodatku tlenku żelaza jako dodatku zmniejszającego opory tarcia. II problem - wytwarzanie metodą elektroiskrową warstw przejściowych oraz przeciwciernych na powierzchniach panewek łożysk ślizgowych. Wyniki przeprowadzonych badań dotyczą wytwarzania przeciwciernych warstw ze srebra, indu i cyny nanoszonych elektroiskrowo na powierzchnie panewek wykonanych z brązu B83. Wykazano skuteczność i przydatność tych cienkich (30 mikrometrów) i miękkich warstw w procesie docierania i tworzenia niskotarciowych struktur powierzchniowych. III problem - kształtowanie geometrycznej tekstury powierzchniowej dla obniżenia oporów tarcia i zwiększenia siły nośnej. Wyniki przedstawionych badań dotyczą zagadnień technologicznych wykonania tekstury metodą erozji laserowej i elektroerozji.

Słowa kluczowe

EN

thermal spraying; electro-spark deposition; laser treatment; coating

PL

natryskiwanie cieplne; powłoki elektroiskrowe; obróbka laserowa; warstwa

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 44, nr 2
• Strony: 7--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Antoszewski B.

• Kielce, University of Technology, Center for Laser Technology of Metals, Al. 1000-lecia P. P. 7, 25-314 Kielce, Poland,

Bibliografia

• [1] Agarwal A., Dahotre N.: Pulse electrode deposition of superhard boride coatings on ferrous alloy. Surface &. Coatings Technology 106 (1998) 242-250.
• [2] Antoszewski B.. Radek N., Tarelnik W., Wajs E.: Electro discharge and laser texturing of sliding face of mechanical seals. IX Intenationale Conference HERVICON-2005, Sumy, Ukraina, t. 3. 115-123.
• [3] Radek N.. Antoszewski B.: Laser treatment of electro-spark deposited coatings. Materiale Engineering. Vol. 12. No 4 (2005) 13-15.
• [4] Miernikiewicz A.: Doświadczalno-teoretyczne podstawy obróbki elektroerozyjnej (EDM). Politechnika Krakowska - Rozprawy. (2000) 274.
• [5] Abel Tobias: Laser honing creates an environmental breakthrough Australian Manufacturing Technology July 2007 (50-51).
• [6] Ryk G., Klingerman Y., Etsion I.Ł.: Experimental Investigation of Laser Surface Texturing for Reciprocating Automotive Components Tribologz Transactions Vol 45 2002 4, 444-449.
• [7] Dausinger F.. Hügel H., Konov V.: Micro-machining with Ultrashort Laser Pulses: From Basic Understanding to Technical Applications, in proceedings of Conference ALT 02, 5-20 September 2002, Adelboden (Switzerland).
• [8] Tönshoff H. K., Ostendorf A., Körber K., Barsch N.: Ablation and Cutting of Planar Silicon Devices Using Femtosecond Laser Pulses, in Applied Physics A 77 (2003), p. 237-242.
• [9] Antoszewski B.: Właściwości laserowo i plazmowo modyfikowanych ślizgowych węzłów tarcia na przykładzie uszczelnień czołowych. Monografia Politechnika Świętokrzyska 1999.
• [10] Galinov I.V., Luban R.B.: Mass transfer trends during electrospark alloying. Surface & Coatings Technology, 79, 1996, p. 9.
• [11] Liu J., Wang R., Qian Y.: The formation of a single-pulse electrospark deposition spot. Surface & Coatings Technology, 200, 2005, p. 2433.
• [12] Radek N., Antoszewski B.: Laser treatment of electro-spark deposited coatings. Materials Engineering, 4, 2005, p. 13.
• [13] Antoszewski B., Radek N., Tarelnik W., Wajs E.: Electro discharge and laser texturing of sliding face of mechanical seals. IX Intenationale Conference HERVICON-Sumy, Ukraina, t. 3, 2005, p. 115.
• [14] Pawłowski L.: The science and engineering of thermal spray coatings. John Wiley & Sons Ltd, Chichester 1995.
• [15] Zhang, Jialiang; Kobayashi, Akira; Excitation temperature of smart spraying plasmas produced from modulated arc discharge. Vacuum Volume: 80, Issue: 11-12, September 7, 2006, pp. 1185-1189.
• [16] Fukumasa, Osamu; Tagashira, Ryuma; Tachino, Kazufumi; Mukunoki, Hirotaka; Spraying of MgO films with a well-controlled plasma jet. Surface and Coatings Technology Volume: 169-170, Complete, June 2, 2003, pp. 579-582.
• [17] Xu Dong-Yan, Chen Xi: Effects of surrounding gas on the long laminar argon plasma jet characteristics. International Communications in Heat and Mass Transfer Volume: 32, Issue: 7, July, 2005, pp. 939-946.
• [18] Morks M.F., Kobayashi A.: Effect of gun current on the microstructure and crystallinity of plasma sprayed hydroxyapatite coatings. Applied Surface Science Volume: 253, Issue: 17, June 30, 2007, pp. 7136-7142.
• [19] Mariaux Gilles; Vardelle Armelle: 3-D time-dependent modelling of the plasma spray process. Part 1: flow modelling. International Journal of Thermal Sciences Volume: 44, Issue: 4, April, 2005, pp. 357-366.
• [20] Salhi Z., Klein D., Gougeon P., Coddet C: Development of coating by thermal plasma spraying under very low-pressure condition
• [21] Ma W., Pan W.X., Wu C.K.: Preliminary investigations on low-pressure laminar plasma spray processing. Surface and Coatings Technology Volume: 191, Issue: 2-3, February 21, 2005, pp. 166-174.
• [22] Borisov Y., Chernyshow A., Korzhick V., Murashov A.: Plasma spraying of coatings using a protective nozzle. Proc. of 2nd Plasma-Technik Symp., Lucerne 1991.
• [23] Beauvais S., Guipont V., Borit F., Jeandin M., Español M., Khor K.A., Robisson A,: Process-microstructure-property relationships in controlled atmosphere plasma spraying of ceramics. Surface and Coatings Technology Volume: 183, Issue: 2-3, May 24, 2004, pp. 204-211.
• [24] Sarafoglou Ch.I., Pantelis D.I., Beauvais S., Jeandin M.: Study of A1203 coatings on AISI316 stainless steel obtained by controlled atmosphere plasma spraying (CAPS). Surface & Coatings Technology Volume: 202, Issue: 1, November 15, 2007, pp. 155-161.
• [25] Miyoshi K.: Durability evaluation of selected solid lubricating films. Wear 251 (2001) 1061-1067.
• [26] Li Chang-Jiu, Sun Bo: Microstructure and property of A12O3 coating microplasma-sprayed using a novel hollow cathode torch. Materials Letters Volume: 58, Issue: 1-2, January, 2004, pp. 179-183.
• [27] Barbezat G., Zierhut. J., Landes K.D.: Triplex- a high perfomance plasma torch. Proc of United Thermal Spray Conference'99, Düsseldorf 1999.
• [28] Nassenstein K., Peschka W.: Development of a new three cathode-plasma-gun. Proc. of International Thermal Spray Conference, Essen 2002.
• [29] Mauer G., Basen R., Stover D.: Preliminary study of the TriplexPro-200 gun for atmospheric plasma spraying of yttria stabilized zirconia. Proc of 3rd Recontres Projection Internationales Thermique, Lille 2007.
• [30] Barbezat G.: The internal plasma spraying on powerful technology for the aerospace and automotive industries. Proc. of 16th International Thermal Spray Conference, Singapore 2001.
• [31] Barbezat G.: Application of thermal spraying in the automobile industry. Surface and CoatingsTechnology 201 (2006) 2028-2031.
• [32] Ernst P., Barbezat G.: Thermal spray application in powertain contribute to the saving energy and material resources. Proc of 3rd Recontres Projection Internationales Thermique, Lille 2007.
• [33] Planche M.P., Liao H., Normand B., Coddet C: Relationships between NiCrBSi particle characteristics and corresponding coating properties using different thermal spraying processes. Surface and Coatings Technology 200 (2005) 2465-2473.
• [34] Rodriguez J., Martin A., Fernandez R., Fernandez J.: An experimental study of the wear perfomance of NiCrBSi thermal spray coatings. Wear 255 (2003) 950-955.
• [35] Miguel J.M., Guilemany J.M., Vizczino S.: Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes. Tribology International 36 (2003) 181-187.
• [36] Navas C, Colaco R., Damborenea J., Vilar R.: Abrasive wear behaviour of laser clad and flame sprayed-melted NiCrBSi coatings. Surface and Coatings Technology 200 (2006) 6854-6862.
• [37] Zhao W-M., Wang Y., Dong L-X., Wu K-Y., Xue J.: Corrosion mechanism of NiCrBSi coatings deposited by HVOF. Surface and Coatings Technology 190 (2005) 293-298.
• [38] Żórawski W.: Właściwości natryskiwanych plazmowo i naddźwiękowo powłok kompozytowych zawierających smar stały. Praca doktorska Politechnika Świętokrzyska Kielce 2004.