Wpływ pęknięć kolistych na wytrzymałość zmęczeniową azotku krzemu

• Autorzy: Karaszewski W.

Warianty tytułu

EN

The influence of ring crack defects on the fatigue failure of lubricated silicon nitride

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Azotek krzemu ma kombinację optymalnych własności, które są niezbędne w zastosowaniach na elementy łożysk tocznych. Podstawowym problemem związanym z wytrzymałością zmęczeniową kulek łożyskowych są pęknięcia koliste będące efektem procesu wytwarzania. W artykule przedstawiono badania doświadczalne azotku krzemu ze sztucznie wprowadzonymi pęknięciami kolistymi oraz wpływ wybranych dodatków olejowych na propagację tych pęknięć.

EN

Silicon nitride has been found to have the optimum combination of properties which are suitable for rolling element bearing applications (high speeds, high loads, different environments). The main problem connected with fatigue life are ring crack defects as the effect of manufacture. These defects decrease the rolling contact fatigue considerably. An experimental study of ring crack propagation of silicon nitride were described in the paper. The rolling contact tests are performed on pre-cracks silicon nitride lower balls using a modified (rolling lower balls) four-ball machine in lubricants with various additives (S, P, Cl and CeO2). Ball surfaces and failures are examined using scanning electron microscopy. In the paper: - the size of permissible crack which can be tolerated according lubricants and the failure modes of ceramic balls according ringcracks are described, - the mechanism of ceramic ball failure in case of subsurfsce crack propagation is described, - the good properties of phosphorus and cerium dioxide related to reduction of propagation velocity of ring cracks is described.

Słowa kluczowe

PL

azotek krzemu; wytrzymałość zmęczeniowa; pęknięcia powierzchniowe

EN

silicon nitride; rolling contact fatigue; surface defects

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2004
• Tom: nr 3
• Strony: 159--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Karaszewski W.

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk

Bibliografia

• 1. Hadfield M., Stolarski T.A., Cundill R.T.: Failure modes of ceramics in rolling contact, Proc. of the Royal Society, A443, pp 607-621, 1993.
• 2. Hadfield M., Stolarski T.A., Cundill R.T., Horton S.: Stress cycles to failure in lubricated rolling contact, Wear, 169, 1993, 69-75.
• 3. Wang Y., Hadfield M.: The influence of ring crack location on the rolling contact fatigue failure of lubricated silicon nitride: experimental studies, Wear 243 (2000) 157-166.
• 4. Wang Y., Hadfield M.: Rolling contact fatigue failure modes of lubricated silicon nitride in relation to ring crack defects, Wear 255-229 (1999) 1284-1292.
• 5. Fleming J.R., Suh N.P.: Mechanics of crack propagation in delamination wear, Wear 44, 1977, 39-56.
• 6. Hanson M.T., Keer L.M.: An analytical life prediction model for the crack propagation occurring in contact fatigue failure, ASLE Trans. 35, 1992, 354-360.
• 7. Wang Y., Hadfield M.: The influence of ring crack location on the rolling contact fatigue failure of lubricated silicon nitride: experimental studies, Wear 243, 2000, 157-166.
• 8. Wang Y., Hadfield M.: The influence of ring crack location on the rolling contact fatigue failure of lubricated silicon nitride: fracture mechanics analysis, Wear 243, 2000, 167-174.
• 9. Keer L.M., Bryant M.D.: A pitting model for rolling contact fatigue, J. Lubrication Technology Trans. ASME 105, 1983, 198-205.
• 10. Bower A.F.: The influence of cracks face friction and trapped fluid on surface initiated rolling-contact fatigue cracks. J. Tribology Trans. ASME 110, 1988, 704-711.
• 11. Karaszewski W.: Powierzchniowa wytrzymałość zmęczeniowa azotku krzemu o niedoskonałej strukturze wewnętrznej, Sprawozdanie z prac zrealizowanych w ramach projektu badawczego KBN Nr 8 T07C 039 21, Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, 2003.
• 12. Jiang M., Komanduri R.: The average surface Si3N4 finish during various stages of polishing, Wear 215, 1998, 267-278.
• 13. Hadfield M., Stolarski T.A., Cundill R.T., Horton S.: Failure modes of ceramic elements with ring-crack defects, Tribology International, vol.26, nr 3, 157-164, 1993.