Tribological Analyses of a TiCN-Al₂O₃-Coated Cemented Carbide-Ti6Al4v Alloy Contact under Variable Cooling and Lubrication Conditions

• Autorzy: Bogdan-Chudy Marta

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9071

Warianty tytułu

PL

Badania tribologiczne stopu Ti6Al4v w skojarzeniu z węglikiem spiekanym z powłoką TiCN-Al₂O₃ w zmiennych warunkach chłodzenia i smarowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of tribological studies on the Ti6Al4V titanium alloy-TiCN-Al₂O₃ -coated cemented carbide contact. The experiments were conducted using a pin-on-disc tribometer, enabling the analysis of the tribological pair interaction in a sample-counter-sample system. The tribological investigations included conditions of dry friction, minimal quantity lubrication (MQL), and cooling using a nozzle. The results of the studies focused on the coefficient of friction and temperature at the contact area of the tribological pair. Additionally, the evolution of the surface layer structure of the tribological pair was evaluated using optical methods and SEM analysis. Tribological tests allowed for the assessment of contact characteristics of the process for cooperating friction pairs.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych stopu tytanu Ti6Al4V w skojarzeniu z węglikiem spiekanym z powłoką CVD: TiCN-Al₂O₃ . Badania przeprowadzono na tribometrze pin-on-disc, który umożliwia współpracę pary tribologicznej w układzie próbka–przeciwpróbka. Badania tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia suchego, z zastosowaniem minimalnego smarowania MQL oraz z wykorzystaniem dyszy chłodzącej strefę tarcia. Przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia oraz temperatury na styku pary tribologicznej. Oceniano zmiany integralności struktury w warstwie wierzchniej elementów pary tribologicznej między innymi w oparciu o odwzorowanie powierzchni metodami optycznymi oraz badaniami SEM. Badania tribologiczne pozwoliły na ocenę wybranych kontaktowych charakterystyk procesu dla współpracujących ze sobą par trących.

Słowa kluczowe

EN

friction; Ti6Al4V; TiCN-Al2O3 coated carbide; cooling; lubrication

PL

tarcie; Ti6Al4V; węglik spiekany z powłoką TiCN-Al2O3; chłodzenie; smarowanie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 3
• Strony: 39--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fot., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bogdan-Chudy Marta

• The Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, St. Mikołajczyka 5 Str., 45-271 Opole, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4248-2875

Bibliografia

• 1. Ullah I., Zhang S., Waqar S.: Numerical and experimental investigation on thermo-mechanically induced residual stress in high-speed milling of Ti-6Al-4V alloy, Journal of Manufacturing Processes, Volume 76, 2022, pp. 575–587.
• 2. An Q., Cai C., Zou F., Liang X., Chen M.: Tool wear and machined surface characteristics in side milling Ti6Al4V under dry and supercritical CO2 with MQL conditions, Tribology International, Volume 151, 2020, 106511.
• 3. Hukkerikar A.V., Arrazola P.J., Aristimuño P., Norgren S., Morandeau A., Joly D.: A tribological characterisation of Ti-48Al-2Cr-2Nb and Ti-6Al-4V alloys with dry, flood, and MQL lubricants, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Volume 41, 2023, pp. 501–523.
• 4. Ni C., Wang X., Zhu L., Liu D., Wang Y., Zheng Z., Zhang P.: Machining performance and wear mechanism of PVD TiAlN/AlCrN coated carbide tool in precision machining of selective laser melted Ti6Al4V alloys under dry and MQL conditions, Journal of Manufacturing Processes, Volume 79, 2022, pp. 975–989.
• 5. Grzesik W.: Advanced Machining Processes of Metallic Materials, Elsevier 2008.
• 6. Melkote S.N., Grzesik W., Outeiro J., Rech Joel, Schulze V., Attia H., Arrazola P. J., M’Saoubi R., Saldana C.: Advances in material and friction data for modelling of metal machining, CIRP Annals, Volume 66, Issue 2, 2017, pp. 731–754.
• 7. Zhu Y., Qu H., Luo M., He C., Qu J.: Dry friction and wear properties of several hard coating combinations, Wear, Volumes 456–457, 2020.
• 8. Thakur A., Gangopadhyay S.: Influence of tribological properties on the performance of uncoated, CVD and PVD coated tools in machining of Incoloy 825, Tribology International, Volume 102, 2016, pp. 198–212.
• 9. Fahad M., Mativenga, P. T., Sheikh M. A.: An investigation of multilayer coated (TiCN/Al2 O3 -TiN) tungsten carbide tools in high speed cutting using a hybrid finite element and experimental technique. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. Volume 225, 2011, pp. 1835–1850.
• 10. Debnath S., Reddy M. M., Yi Q. S.: Environmental friendly cutting fluids and cooling techniques in machining: a review, Journal of Cleaner Production, Volume 83, 2014, pp. 33–47.
• 11. Naveed M., Arslan A., Javed H. M. A., Manzoor T., Quazi M. M., Imran T., Zulfattah Z. M., Khurram M., Fattah I. M. R.: State-of-the-Art and Future Perspectives of Environmentally Friendly Machining Using Biodegradable Cutting Fluids, Energies, 2021, 14(16), 4816.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).