Influence of PVD coatings on fatigue properties of hybrid layers in high temperatures

• Autorzy: Kacprzyńska-Gołacka J. , Mazurkiewicz A. , Smolik J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ powłoki PVD na właściwości zmęczeniowe warstw hybrydowych w podwyższonych temperaturach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thermal fatigue is one of the most important mechanism of destroying tools operating in high temperatures, such as forging dies. Cyclical changes in the temperature gradient are a source of variable thermal stresses that cause the generation and propagation of thermal cracking in forging dies. Very effective operation of increasing the thermal fatigue resistance of forging dies is to shape the properties of the surface layer using surface engineering technology. One of the most perspective directions of the development of surface engineering is related to hybrid technologies. The best-known and widely used hybrid surface treatment technology is a combination plasma nitriding process with the PVD methods. The article presents the analysis of the impact of the different PVD coatings on the mechanism and intensity of the generation and propagation of cracks in the thermal fatigue hybrid layers “nitrided layer / PVD coating.”

PL

Zmęczenie cieplne jest jednym z najbardziej istotnych mechanizmów niszczenia narzędzi pracujących w warunkach intensywnych, cyklicznie zmiennych obciążeń cieplnych, jak np. matryce kuźnicze. Cykliczne zmiany gradientu temperatury pomiędzy powierzchnią i rdzeniem narzędzia są źródłem zmiennych naprężeń cieplnych, które są przyczyną generowania i propagacji pęknięć w matrycy kuźniczej. Bardzo skutecznym działaniem zwiększającym odporności na zmęczenie cieplne matryc kuźniczych jest kształtowanie właściwości ich warstwy wierzchniej poprzez wykorzystanie nowoczesnych metod inżynierii powierzchni. Jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków rozwoju rozwiązań inżynierii powierzchni są technologie hybrydowe. Najlepiej dotąd poznaną technologią hybrydową jest technologia łącząca proces azotowania plazmowego oraz proces osadzania powłoki metodą PVD. W artykule przedstawiono analizę wpływu różnych powłok PVD na mechanizm oraz intensywność generowania i propagacji pęknięć w procesie zmęczenia cieplnego warstw hybrydowych typu „warstwa azotowana + powłoka PVD”.

Słowa kluczowe

EN

hybrid layer; fatigue resistance; forging dies

PL

warstwa hybrydowa; odporność na zmęczenie cieplne; matryca kuźnicza

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 3
• Strony: 45--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kacprzyńska-Gołacka J.

• Institute for Sustainable Technologies–National Research Institute, Radom

autor

Mazurkiewicz A.

• Institute for Sustainable Technologies–National Research Institute, Radom

autor

Smolik J.

• Institute for Sustainable Technologies–National Research Institute, Radom

Bibliografia

• 1. Smolik J. (2007): Rola warstw hybrydowych typu warstwa azotowana/ powłoka PVD w procesie zwiększania trwałości matryc kuźniczych, Instytut Technologii Eksploatacji – PIB Radom.
• 2. Smolik J., Mazurkiewicz A. (2010): The development of surface hybrid technologies as a result of practical industrial applications, Maintenance Problems Vol. 3, pp. 105–114.
• 3. Panjan P., Uranjar I., Navinšek B., Terplj M., Turk R., Mýekada M., Leskovšek V. (2002): Improvement of hot forging tools with duplex treatment, Surface and Coatings Technology Vol. 151–152, pp. 505–509.
• 4. Ma S., Li Y., Xu K. (2001): The composite of nitrided steel of H13 and TiN coatings by plasma duplex treatment and the effect of pre nitriding, Surface and Coatings Technology Vol. 137, pp. 116–121.
• 5. Soković M., Panjan P., Kirn R. (2004): Possibilities of improvement of die casting tools with duplex treatment, Journal of Materials Processing Technology Vol. 157–158, pp. 613–616.
• 6. Walkowicz J., Smolik J., Miernik K., Bujak J. (1997): Duplex surface treatment of moulds for pressure casting of aluminium, Surface and Coatings Technology Vol. 97, pp. 453–464.
• 7. Smolik J., Walkowicz J., Bujak J., Różycki R., Słomka Z. (2006): Deposition of coatings of the nitrided layer / PAPVD coating type on the cold working tools, Surface Engineering Vol. 2, pp. 14–21.
• 8. D.H. Kim, H.C. Lee, B.M. Kim, K.H. Kim, Estimation of die service life against plastic deformation and wear during hot forging processes, Journal of Materials Processing Technology Vol. 166, pp. 372–380.
• 9. H. Saiki, Y. Marumo, A. Minami, T. Sanoi, Effect of the surface structure on the resistance to plastic deformation of a hot forging tool, Journal of Materials Processing Technology Vol. 13, pp. 22–27.
• 10. Information materials of BÖHLER – www.bohler.pl.
• 11. Halling J. (1982): Surface films in tribology, Tribologia, Vol. 1, p. 15.
• 12. Mazurkiewicz A., Smolik J. (2011): Comparative analysis of wear mechnism of different types forming dies, Archiwe of Metarials Science and Ebgineering, Vol. 49, pp. 40–45.
• 13. Michalski A.J. (2000): Fizykochemiczne podstawy otrzymywania powłok z fazy gazowej, PW Warszawa.