Badania zużycia adhezyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego borowanych laserowo

• Autorzy: Paczkowska M. , Wojciechowski Ł.

Warianty tytułu

EN

Adhesive wear tests of nodular iron parts after laser boronizing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy wpływu obróbek laserowych elementów wykonanych z żeliwa sferoidalnego na ich zużycie. Wykonano trzy różne obróbki laserowe na elementach z żeliwa sferoidalnego EN-GJS-500: hartowanie, przetapianie i borowanie laserowe. Badania zużyciowe wykonano na maszynie Amsler. Badaniu poddano również próbki nieobrobione i klasycznie hartowane objętościowo. W każdym zastosowanym wariancie zaobserwowano ślady zużycia. Pomiar śladów wielkości zużycia (głębokości i szerokości) oraz ubytku masy pozwoliły stwierdzić, że największym zużyciem charakteryzuje się żeliwo nieobrobione. Badania wykazały, że wszystkie zastosowane warianty obróbki laserowej elementów z żeliwa sferoidalnego, tzn. hartowanie laserowe ze stanu stałego, przetapiane, jak i borowanie laserowe w znaczący sposób zmniejszyły zużycie adhezyjne. Niemniej jednak najniższe zużycie odnotowano dla próbek po borowaniu laserowym. Ubytek masy w tym przypadku był aż 19-krotnie mniejszy dla próbek nieobrobionych. Niniejsze badania pozwalają stwierdzić, że celowa jest laserowa modyfikacja warstw powierzchniowych elementów z żeliwa sferoidalnego w celu poprawy ich odporności na zużycie.

EN

In this paper laser treatment effect on the nodular iron wear resistance has been studied. Laser treatment has been chosen because it provides possibility of modifying properties of localized surface regions. Nodular iron 500-7 having a pearlite - ferrite matrix that contains graphite nodules was selected as the test material. Nodular irons are widely used in practice because of their good castability, machinability and relatively low price. Nevertheless, some parts of nodular iron elements are exposed to intensive wear and corrosion during their work. Thus, appropriate surface layer properties are required. The aim of this paper is to present the influence of surface layer laser modification on nodular iron wear resistance. Tree different types of laser treatment have been applied on nodular iron: hardening (from solid state), remelting (hardening from liquid state) and boronizing (alloying). Laser treatment was performed with molecular CO2 continuous Triumph TLF 2600t laser with 2.6- kW output power and TEM0,1 mode. Furthermore, untreated and full hardened samples have been investigated too. In this research Amsler tester has been used as wear machine. Depth and width of wear trace has been measured. Mass loss has been examined, as well. In all five cases trace after wear test has been observed. It has been found all nodular iron laser treatments: hardening, remelting and boronizing increase wear resistance. Nevertheless, the most effective treatment is laser boronizing. In case of this treatment mass loss is 19 times reduced comparing to untreated samples. Laser boronizing samples have 2 times wear trace width and 8 times wear trace depth smaller comparing to untreated samples. Laser hardening and laser remelting reduce 8 and 11 times of mass loss, respectively. Whereas full hardening causes 5 times reduce of mass loss. This research allow to state it is possible to improve ware resistibility of nodular iron by laser treatment.

Słowa kluczowe

PL

obróbka laserowa; borowanie laserowe; żeliwo sferoidalne; zużycie

EN

laser treatment; laser boronizing; nodular iron; wear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 3-4
• Strony: 71--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Paczkowska M.

autor

Wojciechowski Ł.

• Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań

Bibliografia

• 1. Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali, WNT, Warszawa 1995.
• 2. Praca zbiorowa pod redakcją Barbackiego A.: Metaloznawstwo dla mechaników, WPP, Poznań 1995.
• 3. Binczyk F.: Konstrukcyjne stopy odlewnicze, WPŚ, Gliwice 2003.
• 4. Dobrzański L.A.: Metaloznawstwo z wprowadzeniem do nauki o materiałach, WNT, Warszawa 1998.
• 5. Gadag S.P., Srinivasan M.N.: Cavitation erosion of laser-melted ductile iron, Journal of Materials Processing Technology, 51 (1995), s. 150-163.
• 6. Granat K., Mirski K.: Zastosowanie stopów Fe-Cr-Si-C do wytwarzania warstw stopowych na odlewach żeliwnych, Inżynieria Materiałowa, Rok XXVII, nr 3/2006, s. 708-711.
• 7. Hwang Jong-Hyun, Lee Yun-Sig, Kim Dae-Young, Youn Joong-Geun: Laser surface hardening of grey cast iron used for piston ring, Journal of Materials Engineering and Performance, v. 11, nr 3, June, 2002, s. 294-300.
• 8. Hebda M., Janecki J.: Tarcie, smarowanie i zużycie części maszyn, WNT, Warszawa 1972.
• 9. Labrecque C., Gagne M.: Review Ductile Iron: Fifty years of continuous development, Canadian Metallurgical Quarterly, vol. 37, no 5, 1998, s. 343-378.
• 10. Laber St.: Analiza współzależności pomiędzy stanem warstwy wierzchniej a właściwościami użytkowymi żeliwnych elementów maszyn obrabianych nagniataniem, Wyższa Szkoła Inżynierska/Monografia 32, Zielona Góra 1985.
• 11. Maocai Wang; Weitao Wu: Microstructure of laser-surface-alloyed cast iron with Cr-Al-Y alloy, Surface and Coatings Technology 75 (1995) 181-188.
• 12. Merich Ts., Sakhin S., Bakir B., Koksal N.S.: The effect of bronizing on the wear of cast irons, Metallovedenieo i Termicheskaya Obrabotka Metallov, n 9, 2003, s. 26-30.
• 13. Napadałek W., Przetakiewicz W.: Wpływ obróbki laserowej na właściwości wybranych elementów silnika spalinowego, Inżynieria Materiałowa, nr 5, 2002, s. 547-553.
• 14. Paczkowska M., Waligóra W.: Wpływ borowania laserowego na strukturę warstwy powierzchniowej elementów z żeliwa sferoidalnego, Część 1: Porównanie struktury po borowaniu dyfuzyjnym i laserowym. Zeszyt Journal of research and application in agricultural engineering, vol. 50(2), 2O05 s. 59-64.
• 15. Paczkowska M., Waligóra W.: The influence of the cooling rate on structure of laser boronizing layer on nodular iron, in "ICALEO 2006 Congress Proceedings", Scottsdale, USA, 30 Oct.-2 Nov 2006, p. 861-870.
• 16. Podgórecki K.: Hartowanie płomieniowe stali i żeliwa, PWT, Warszaw 1955.
• 17. Sakwa W.: Żeliwo, Wydawnictwo "Śląsk", 1974.
• 18. Sen U., Sen S., Yilmaz F.: Effect of copper on boride layer of boronized ductile cast irons, Vacuum 72 (2004), s. 199-204.