Optimisation of test parameters influencing the dry friction of W-DLC coated elements

• Autorzy: Kalbarczyk M. , Michalczewski R. , Szczerek M. , Trzos M. , Wulczyński J.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja parametrów testowych w badaniach węzłów tarcia z elementami pokrytymi powłoką W-DLC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The application of thin hard coatings, such as the DLC type, acquires growing importance in the area of machine elements working under conditions of friction. Due to mechanical properties, the thin hard coatings provide the increase in the durability of coated elements, the resistance to abrasion, and protection against corrosion. The structure of the coatings influences the tribological properties of friction joints by lowering the motion resistance. The extension of the area of coating application is connected with the development in the field of tribological research. One of the main issues of research quality is the spread of results, especially important while considering the friction coefficient and wear resistance of friction joints with coated elements. This paper presents the application of an optimization method for the selection of test parameters for the tribological research by means of a nanotribometer. The tested friction joint consisted of steel ball rubbing against a rotating steel disc with WC/C coating under conditions of low loads. The determination of optimal test parameters for the lowest possible results spreads were conducted according to the Taguchi approach. As a result of the performed research, the differentiation of analysed test parameters in the manner of influence on results spreads was determined. The optimal test parameter values are indicated in the study. The general effects of the conducted investigation are the recommendations for tests conduction by means of nanotribometer.

PL

Twarde, cienkie powłoki przeciwzużyciowe, w tym DLC, są coraz częściej stosowane na elementy maszyn. Powłoki tego rodzaju charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, zapewniają bardzo dobrą odporność na utlenianie i mają bardzo dobre właściwości tribologiczne. Dalszy rozwój w tym obszarze wymaga zastosowania odpowiednich metod badawczych, zapewniających możliwie wysoką jakość wyznaczanych wartości wskaźników charakteryzujących właściwości tribologiczne. Istotny problem stanowią rozrzuty wyników badań tribologicznych, szczególnie współczynnika tarcia oraz zużycia. W artykule przedstawiono zastosowanie metody optymalizacji parametrów procesu tarcia w badaniach właściwości tribologicznych prowadzonych z wykorzystaniem nanotribometru. Badaniom poddano skojarzenie materiałowe powłoka W-DLC-stal. Wyznaczenie parametrów procesu optymalnych ze względu na rozrzut wyników przeprowadzono metodą optymalizacji zgodną z podejściem Taguchiego. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano zróżnicowanie wpływu analizowanych parametrów na rozrzuty wyników pomiaru oraz wyznaczono wartości optymalne parametrów. Rezultatem przeprowadzonych analiz są zalecenia prowadzenia pomiarów wartości wskaźników tribologicznych z zastosowaniem nanotribometru.

Słowa kluczowe

EN

tribology experiments; results scatter; nanotribometer; optimisation experiment; W-DLC coating

PL

testy tribologiczne; rozrzut wyników; nanotribometr; optymalizacja testu; powłoka W-DLC

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 6
• Strony: 35--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kalbarczyk M.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute in Radom, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

autor

Michalczewski R.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute in Radom, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

autor

Szczerek M.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute in Radom, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom
• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanistics in Radom, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom, Poland

autor

Trzos M.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute in Radom, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

autor

Wulczyński J.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute in Radom, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

Bibliografia

• 1. Santner E., Comparison of wear and friction measurements of TiN coatings, Tribologia, 139, 1995, 7-29.
• 2. Huq M.Z., and Celis J.P., Reproducibility of friction and wear results in ball-on-disc unidirectional sliding tests of TiN-alumina pairings, Wear 212, 1997, 151-159.
• 3. Monteiro Baptista A.P., Friction and wear of TiN coatings. Contribution of CETRIB/INEGI to the TWA1-1993 VAMAS round-robin, Wear, 192, 1996, 237-240.
• 4. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W., A method for tribological testing of thin hard coatings, Tribotest Journal, 9, 2002, 117-130.
• 5. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W., Bujak J.: Solving a tribological problem in the textile industry. Report VTI: Current trends in tribology. Ed. K. Vercammen, K. Van Acker, J. Meneve. III.9 -III.12. VITO. Belgium 2004.
• 6. Bujak J., Michalczewski R., Characterization and properties of low-friction, multilayered Cr-doped diamond-like carbon coatings prepared by pulse biased filtered cathodic arc de-position, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 225, 8, 2011, 875-882.
• 7. Yang W.H., Tarng Y.S., Design optimization of cutting parameters for turning operations based on the Taguchi method, J. Mater. Process Technol., 84, 1998, 122-129.
• 8. Ruta R., Trzos M., Smolik J., Optimization of chromium carbide CrxCy coating with the use of Taguchi method, Surface engineering (Inżynieria Powierzchni), 3, 2011, 53-59 (in Polish).
• 9. Sahoo P., Pal S.K., Tribological Performance Optimization of Electroless Ni-P Coatings Using the Taguchi Method and Grey Relational Analysis, Tribology Letters, 28, 2007, 191-201.
• 10. Trzos M., Maldonado, Cortes D., The effect of the test condition on the scatter of the friction coefficient measurements, Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance, 162 (2), 2010, 7-18.
• 11. Osuch-Słomka E., Ruta R., Słomka Z., The use of a modern method of designing experiments in ball-cratering abrasive wear testing, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. DOI: 10.1177/1350650113479074.
• 12. Osuch-Słomka E.: Proposed method for determining the values of tests for the ball-cratering method, Tribologia, 6, 2011, 161-171 (in Polish).
• 13. Maldonado Cortés D., Szczerek M.: Tribotesting. Reproducibility and repeatability. ITeE - PIB - UDEM, Radom, Poland - Monterrey, Mexico, 2010.