Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the Microstructure And Mechanical Properties of Duplex Steel Joints

Witkowska Małgorzata, Kowalska Joanna, Chronowska-Przywara Kinga

Tribologia

|

2024

|

nr 1

147--158

EN

The article presents a study, the aim of which was to analyze the microstructure and mechanical properties of welded joints of austenitic-ferritic duplex steel X2CrMnNiN21-5-1. This steel is characterized by good resistance to various types of corrosion, good strength properties and good weldability. Due to all these advantages, it is used in many industry sectors, and the main joining techniques are welding technologies. In this study, two joining techniques were used, SMAW (Shielded Metal Arc Welding) and GTA (Gas Tungsten Arc). The obtained welded joints were subjected to: macroscopic and microscopic metallographic tests, mechanical tests (static bending test and microhardness measurements), diffraction tests, and wear resistance tests. The results showed that the microhardness of the welds is similar and does not depend on the welding method used. In the microstructure of the analyzed joints there are two phases: austenite (γ) and ferrite (δ), with different morphologies depending on the welding conditions, which affect the phase transformations. Material wear within the weld is greater than in the base material.

PL

Celem badań była analiza mikrostruktury i własności mechanicznych złączy spawanych stali austenityczno-ferrytycznej typu duplex X2CrMnNiN21-5-1. Stal ta charakteryzuje się dobrą odpornością na różnego rodzaju korozje, dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i dobrą spawalnością. Dzięki tym wszystkim zaletom znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, a głównymi technikami jej łączenia są technologie spawalnicze. W pracy zastosowano dwie techniki łączenia metodą SMAW (Shielded Metal Arc Welding) i GTA (Gas Tungsten Arc). Uzyskane złącza spawane poddano: badaniom metalograficznym makro- i mikroskopowym, badaniom mechanicznym (statyczna próba zginania i pomiary mikrotwardości), badaniom dyfrakcyjnym oraz badaniom odporności na zużycie. Wyniki badań pokazały, że mikrotwardości spoin są zbliżone i nie zależą od zastosowanej metody spawania. W mikrostrukturze analizowanych złącz występują dwie fazy austenit (γ) i ferryt (δ) o zróżnicowanej morfologii zależnej od warunków spawania, które wpływają na przemiany fazowe. Zużycie materiału w obrębie spoiny jest większe aniżeli w materiale rodzimym.

2

Studying the influence of selected controlled factors on the coefficient of sliding friction through experimental planning metho

Ahmedov Beyali, Aslanov Zabit

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 1

30--38

EN

The article presents the use of mathematical statistics to determine controllable factors that influence the coefficient of friction in a dual-flow three-stage spur gear transmission of a newly designed sucker rod pumping unit. The load acting on the bearing units, the rotational speed of the main and auxiliary shafts, and the diametrical gap between the shaft and the bushing were assessed through tests. The tests were carried out in random order. The multivariate testing was used to determine the number of tests to be performed as well as the test conditions in order to achieve the required accuracy bushing. In the statistical analysis of the results, the Cochrane criterion was applied to verify the homogeneity of the variance values. Student's t-test was used to verify the significance of the coefficients included in the regression equation, Fisher’s F-test was used to determine the suitability of the adopted output function for describing the real object of study, i.e., the adequacy of the model, and sensitivity coefficients were used to assess the influence of the corresponding parameters on the optimization parameter. The analysis also considered the dispersion of optimization parameters, measurement repeatability, and errors in the model coefficients. Experimental values of the criteria, along with the dispersion of the adequacy and repeatability of the mathematical model, were evaluated to determine whether the model is fully suitable for the object of study. The impact of significant factors and their combinations, as well as their critical values, were assessed by comparing calculated values of the criteria. The significance or insignificance of the corresponding coefficients of the regression equation was determined. To investigate the impact of these controlled factors — load, rotational speed of the main and auxiliary shafts, and the diametrical gap between the auxiliary shaft and the bushing — on the sliding friction coefficient, a modernized device was developed. This device simulates the operating conditions of a double friction sliding bearing in a dual-flow, three-stage spur gearbox bushing. The experiments were conducted using I-40A industrial oil at room temperature. It has been determined that these factors significantly impact the coefficient of friction in a double friction bearing. Consequently, it is necessary to calculate their limit values to ensure the bearing assembly operates without failure during the required service life. Compared to other examined parameters, the optimization parameter, i.e., the coefficient of friction, is most significantly influenced by the diametrical gap between the auxiliary shaft and the bushing, and least affected by the magnitude of the load acting on the bearing assembly. The overall impact of controlled factors on the coefficient of friction is minimal. Employing the test planning method, a mathematical formula was derived, enabling the determination of the coefficient of friction in a double sliding friction bearing without additional tests within the range of limit bushing values of contact parameters.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie statystyki matematycznej do określenia sterowalnych czynników wpływających na współczynnik tarcia w podwójnej, trójstopniowej przekładni zębatej czołowej nowo zaprojektowanej pompy żerdziowej. Za pomocą badań oceniono obciążenie działające na zespoły łożyskowe, prędkość obrotową wału głównego i pomocniczego oraz średnicę szczeliny między wałem a tuleją. Badania przeprowadzono w losowej kolejności. Badania wielowariantowe wykorzystano do określenia liczby badań, które należy wykonać, a także warunków badawczych w celu osiągnięcia wymaganej dokładności. W analizie statystycznej wyników zastosowano kryterium Cochrane'a w celu weryfikacji jednorodności wartości wariancji. Test t-Studenta posłużył do weryfikacji istotności współczynników zawartych w równaniu regresji, test F-Fishera wykorzystano do określenia przydatności przyjętej funkcji wyjściowej do opisania rzeczywistego obiektu badań, tj. adekwatności modelu, a współczynniki wrażliwości wykorzystano do oceny wpływu odpowiednich parametrów na parametr optymalizacyjny. W analizie uwzględniono również rozrzut parametrów optymalizacyjnych, powtarzalność pomiarów oraz błędy we współczynnikach modelu. Eksperymentalne wartości kryteriów, wraz z rozproszeniem adekwatności i powtarzalności modelu matematycznego, zostały ocenione w celu ustalenia czy model w pełni spełnia wymagania stawiane obiektowi badań. Wpływ istotnych czynników i ich kombinacji, a także ich wartości krytyczne, oceniono poprzez porównanie obliczonych wartości kryteriów. Określono istotność lub nieistotność odpowiednich współczynników równania regresji. W celu zbadania wpływu tych kontrolowanych czynników – obciążenia, prędkości obrotowej wału głównego i pomocniczego oraz szczeliny średnicowej pomiędzy wałem pomocniczym a tuleją – na współczynnik tarcia ślizgowego, opracowano zmodernizowane urządzenie. Urządzenie to symuluje warunki pracy podwójnego łożyska ślizgowego w podwójnej, trzystopniowej przekładni czołowej. Eksperymenty przeprowadzono przy użyciu oleju przemysłowego I-40A w temperaturze pokojowej. Ustalono, że czynniki te mają znaczący wpływ na współczynnik tarcia w podwójnym łożysku ślizgowym. W związku z tym konieczne jest obliczenie ich wartości granicznych, aby zapewnić bezawaryjną pracę zespołu łożyskowego w wymaganym okresie eksploatacji. W porównaniu z innymi badanymi parametrami, na parametr optymalizacyjny, tj. współczynnik tarcia, największy wpływ ma szczelina średnicowa między wałem pomocniczym a tuleją, a najmniejszy wpływ ma wielkość obciążenia działającego na zespół łożysk. Ogólny wpływ kontrolowanych czynników na współczynnik tarcia jest minimalny. Wykorzystując metodę planowania badań, wyprowadzono wzór matematyczny umożliwiający wyznaczenie współczynnika tarcia w podwójnym ślizgowym łożysku bez dodatkowych badań w zakresie granicznych wartości parametrów styku.

3

Development of a cutting fluid with abrasive for increasing a tools life during milling

Tanabe Ikuo, Isobe Hiromi

Journal of Machine Engineering

|

2024

|

Vol. 24, No. 1

37--49

EN

In wet cutting, lubricants are used to improve lubrication, forced cooling and chip evacuation. In particular, improving the lubrication between the tool and the chip results in a lower coefficient of friction, suppressing the tool temperature change and improving the cutting properties. For this reason, tools coated with DLC (Diamond Like Carbon) or diamond have been developed to further reduce the coefficient of friction. However, the tool life is still not sufficiently long. Therefore, in this study, a cutting fluid for polishing tools during cutting was developed and evaluated. First, using the author's previous research, the function, effect and influence of several cutting fluids on milling were identified. Secondly, a new criterion for determining tool life was defined and, based on this criterion, a cutting fluid was proposed to polish the tool during the cutting process. Next, the machining conditions under which the proposed cutting fluid would be effective were identified. Finally, the cutting properties of the proposed cutting fluid were evaluated. The results showed that (1) the cutting fluid was developed to polish the tool during the cutting process and the optimum machining conditions were clarified, (2) the proposed cutting fluid was very effective in increasing the tool life.

4

The tribological characteristics of zirconium diboride particle reinforced composites processed by SPS

Sulima Iwona, Hyjek Paweł

Composites Theory and Practice

|

2024

|

R. 24, nr 1

2--8

EN

The tribological properties of composites based on 316L steel reinforced with zirconium diboride (5 and 10 wt.%) were described. The composites were fabricated by the spark plasma sintering (SPS) method. Wear resistance tests were carried out using the ball-on-disc method at room temperature under dry friction conditions. Countersamples made of SiC, Si3N4, ZrO2 and AISI52100 steel were used in the tests. The determined parameters included the coefficient of friction μ, mass loss m and specific wear rate Ws(disc). After the tribological tests, the surfaces of the samples were examined under a confocal microscope. The obtained research results showed that the tribological properties depend on the test conditions (the type of countersample) and on the content of the ZrB2 reinforcing phase.

PL

Przedstawiono właściwości tribologiczne kompozytow na osnowie stali 316L wzmocnionych diborkiem cyrkonu (5 i 10% wag.). Kompozyty zostały wytworzone z zastosowaniem metody Spark Plasma Sintering (SPS). Badania odporności na zużycie przeprowadzono, wykorzystując metodę ball-on-disc w temperaturze pokojowej w warunkach tarcia suchego. Testy przeprowadzono, stosując następujące przeciwprobki: SiC, Si3N4, ZrO2 i stal AISI52100. Wyznaczono współczynnik tarcia μ, ubytek masy m i wskaźnik zużycia Ws(disc). Powierzchnie probek po testach tribologicznych obserwowano za pomocą mikroskopu konfokalnego. Uzyskane wyniki badań wykazały, że właściwości tribologiczne zależą od warunkow badań (rodzaju przeciwprobki) i ilość fazy wzmacnianej ZrB2.

5

Application of categorical boosting to modelling the friction behaviour of DC05 steel sheets in strip drawing test

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof, Najm Sherwan Mohammed, Mohammed Salwa O.

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

69-78

EN

It is challenging to model the coefficient of friction, surface roughness, and related tribological processes during metal contact because of flattening, ploughing, and adhesion. It is important to choose the appropriate process parameters carefully when creating analytical models to overcome the challenges posed by complexity. This will ensure the production of sheet metal formed components that meets the required quality standards and is free from faults. This research analyses the impacts of nominal pressure, kinematic viscosity of lubricant, and lubricant pressure on the coefficient of friction and average roughness of DC05 deep-drawing steel sheets. The strip drawing test was used to determine the coefficient of friction. This work utilises the Categoric Boosting (CatBoost) machine learning algorithm created by Yandex to estimate the COF and surface roughness, intending to conduct a comprehensive investigation of process parameters. A Shapley decision plot exhibits the coefficient of friction prediction models via cumulative SHapley Additive exPlanations (SHAP) data. CatBoost has outstanding prediction accuracy, as seen by R2 values ranging from 0.955 to 0.894 for both the training and testing datasets for the COF, as well as 0.992 to 0.885 for surface roughness.

PL

Modelowanie współczynnika tarcia, chropowatości powierzchni i powiązanych procesów tribologicznych podczas kontaktu powierzchni blachy i narzędzi jest trudnym wyzwaniem ze względu na spłaszczanie, bruzdowanie i sczepianie nierówności powierzchni. Podczas tworzenia modeli analitycznych ważne jest, aby ostrożnie wybierać odpowiednie parametry procesu. Zapewni to produkcję elementów formowanych z blachy spełniających wymagane standardy jakościowe i pozbawione wad. W pracy analizowano wpływ ciśnienia nominalnego, lepkości kinematycznej smaru i ciśnienia smaru na współczynnik tarcia i średnią chropowatość powierzchni blach stalowych głęboko tłocznych DC05. Do wyznaczenia współczynnika tarcia wykorzystano test przeciągania pasa blachy. W pracy tej wykorzystano algorytm uczenia maszynowego CatBoost, stworzony przez firmę Yandex, w celu oszacowania wartości współczynnika tarcia ni chropowatości powierzchni. Przeprowadzono kompleksowe badania parametrów procesu tarcia. Modele przewidywania współczynnika tarcia na podstawie funkcji SHapley Additive exPlanations (SHAP)przedstawiono za pomocą wykresu decyzyjnego Shapleya. CatBoost charakteryzuje się wyjątkową dokładnością przewidywania potwierdzoną wartością R2 w zakresie od 0.955 do 0.894 zarówno w przypadku zbiorów danych uczących, jak i testowych dla współczynnika tarcia, a także od 0.992 do 0.885 w przypadku średniej chropowatości powierzchni.

6

Tribological properties of a silicone-based composite with inorganic additives

Wierzbicka Natalia, Talar Rafał

Tribologia

|

2023

|

nr 4

79--90

EN

The paper presents the results of experimental studies, including tribological tests of silicone-based composites with additions of hexagonal boron nitride (hBN) and titanium (Ti). The tests were conducted on a Bruker UMT2 tribotester and using a pin-on-disk setup developed by the authors, without a lubricating medium, and they employed a steel ball made of 100Cr6 steel and a sample made of the composite. During the tests, the products were not removed from the contact area. The paper analyzes the influence of additives on the tribological properties of the composite, i.e., the coefficient of friction (COF) as a function of distance and the wear of the tested samples. In the case of samples containing hBN, the COF decreases with an increase in its content. After reaching a volumetric percentage concentration of 20%, it begins to stabilize with the increase in mass loss. The profiles of COF changes as a function of distance for samples with different additive contents are comparable. The self-lubricating properties of hBN have been confirmed. The addition of Ti reduces the COF value, which decreases with the increase in the Ti content. Samples with a mass percentage concentration exceeding 100% of the Ti content have a COF value equal to the initial value for silicone. Thecomposite containing hBN has a lower COF value than samples with the Ti addition, and the wear tracks on their surface are narrower and shallower. The article is published in connection with the Autumn Tribology School.

PL

W pracy zostały przedstawione wyniki badań doświadczalnych obejmujących testy tribologiczne kom pozytów na osnowie silikonowej z dodatkami heksagonalnego azotku boru (hBN) i tytanu (Ti). Badania przeprowadzono na tribotesterze Bruker UMT2 i stanowisku autorskim typu Pin-on-disk bez stosowania medium smarującego w skojarzeniu kulki stalowej wykonanej ze stali 100Cr6 i próbki wykonanej z kompozytu. W trakcie prowadzenia badań produkty nie były usuwane ze strefy ruchu. W pracy analizowano wpływ dodatków na właściwości tribologiczne kompozytu, tj. wyznaczono współczynnik tarcia (COF) w funkcji drogi oraz zużycie badanych próbek. W przypadku próbek zawierających hBN wartość COF maleje wraz ze wzrostem jego zawartości. Po osiągnięciu stężenia procentowego objętościowego o wartości 20% zaczyna się stabilizować wraz ze wzrostem ubytku masy. Przebiegi zmian COF w funkcji drogi dla próbek o różnej zawartości dodatku są porównywalne. Właściwości samosmarujące hBN zostały potwierdzone. Dodatek Ti powoduje obniżenie wartości COF, która maleje wraz ze wzrostem zawartości dodatku Ti. Próbki o stężeniu procentowym masowym przekraczającym 100% zawartości Ti posiadają wartość COF równą początkowej dla silikonu. Kompozyt zawierający hBN charakteryzuje się mniejszą wartością COF niż próbki z dodatkiem Ti, a ścieżki powstałe na ich powierzchni są węższe i płytsze. Artykuł publikowany w związku z Jesienną Szkołą Tribologiczną.

7

The Influence of Graphite Addition on Tribological Properties of Polylactide (PLA)

Kujawa Maciej, Przekop Robert, Pawlak Wojciech, Widuch Adam, Hanszke Jakub

Tribologia

|

2023

|

nr 2

45--54

EN

Plastics are widely used due to their numerous advantages. Unfortunately, most of their types do not decompose quickly in the natural environment, causing environmental pollution. In order to counteract the problem of waste, there is a growing interest in plastics that degrade under the influence of the natural environment. The authors of this article are trying to use biodegradable plastic for sliding elements. Polylactide (PLA) is a biodegradable, environmentally friendly polymer; however, it has a high wear and friction coefficient when working with steel. It was decided to check whether the addition of 10% graphite (a commonly used, environmentally friendly modifier) would improve the tribological properties of PLA. Using a pin-on-disc station, the coefficient of friction, wear and temperature of the sample were determined depending on the speed of cooperation and pressure. The addition of graphite significantly reduced the linear wear of the composite in a wide range of parameters (sliding speed and pressure), slightly decreased the coefficient of friction and slightly increased the temperature of the composite.

PL

Tworzywa sztuczne ze względu na liczne zalety są bardzo chętnie stosowane. Niestety większość ich rodzajów nie ulega szybkiemu rozkładowi w środowisku naturalnym, powodując zanieczyszczenie otoczenia. W celu przeciwdziałania problemowi odpadów rośnie zainteresowanie tworzywami, które ulegają degradacji pod wpłwem oddziaływania środowiska naturalnego. Autorzy niniejszego artykułu prowadzą próby zastosowania biodegradowlnaego tworzywa sztucznego na elementy ślizgowe. Poliaktyd (PLA) jest biodegradowalnym polimerem przyjaznym środowisku, jednak podczas współpracy ze stalą ma duże zużycie i współczynnik tarcia. Postanowiono sprawdzić, czy dodatek 10% grafitu (powszechnie stosowany, nieszkodliwy dla środowiska modyfikator) poprawi właściwości tribologiczne PLA. Przy użyciu stanowiska typu pin-on-disc wyznaczono współczynnik tarcia, zużycie i temperaturę próbki w zależności od prędkości współpracy i nacisku. Dodatek grafitu znacząco zmniejszył zużycie liniowe kompozytu w szerokim zakresie parametrów (prędkości poślizgu i nacisku), a w niewielkim stopniu zmniejszył współczynnik tarcia oraz nieznacznie zwiększył temperaturę kompozytu.

8

Effect of the bio-lubricant on the lubricating properties and surface of the friction zone

Drabik Jolanta, Kozdrach Rafał, Osuch-Słomka Edyta

Tribologia

|

2023

|

nr 4

7--13

EN

Tests carried out on a rotational rheometer with a tribological cell enabled the simultaneous designation of lubricating and viscosity characteristics depending on temperature and load as a function of variable sliding speed. The analysis of the dependence of the coefficient of friction on the sliding speed provided the basis for evaluating the effectiveness of lubrication of steel tribosystems with bio-lubricants. Spectroscopic methods were used to monitor changes in the microstructure of the bio-lubricants after tests. The scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used to characterise the morphology and structure of the surfaces of the tribosystem elements. The instrumental methods used confirmed that the test conditions did not destabilise the chemical structure of the lubricant and did not accelerate the oxidation process of the vegetable grease.

PL

Badania prowadzone na reometrze rotacyjnym z przystawką tribologiczną umożliwiły jednoczesne wyznaczenie charakterystyk smarnych i lepkościowych w zależności od temperatury i obciążenia w funkcji zmiennej prędkości poślizgu. Analiza zależności współczynnika tarcia od prędkości poślizgu stanowiła podstawę do oceny efektywności smarowania stalowych węzłów tarcia bio-smarami. Do monitorowania zmian mikrostruktury bio-smarów po testach wykorzystano metody spektroskopowe. Do scharakteryzowania morfologii i struktury zużytych powierzchni elementów węzła tarcia wykorzystano skaningową mikroskopię elektronową (SEM), spektroskopię z dyspersją energii (EDS). Zastosowane metody instrumentalne potwierdziły, że warunki testów nie wpłynęły destabilizująco na strukturę chemiczną smaru i nie przyspieszyły procesu utlenienia smaru roślinnego.

9

Analysis of Friction Forces in the Process of Forming Moulding Mass

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof

Tribologia

|

2023

|

nr 1

65--75

EN

Accelerated wear of the moulds' inner surface used in forming loose masses contributes to its frequent replacement or regeneration. This wear is indirectly influenced by the high pressure accompanying the compaction process, but the main cause of accelerated wear is the friction that occurs between the die and the compacted medium. Knowing that the value of the internal pressure in the moulded medium changes with the change of the distance from the punch, in order to properly understand the phenomena accompanying the friction that occurs in the mould during the pressing process, its characteristics must be determined. The paper analyses the distribution of forming pressure inside the mould during the compaction of high-silica sand. The deformation on the die surface was measured using strain gauges, and x-ray tomography was used to visualise the compaction of high-silica sand during the compaction process. The usefulness of an indirect method for measuring the friction coefficient based on the analysis of die deformation has been demonstrated.

PL

Przyśpieszone zużycie powierzchni wewnętrznej form, stosowanych w procesach formowania mas sypkich, przyczynia się do częstej jej wymiany lub regeneracji. Na zużycie to pośrednio wpływa wysokie ciśnienie towarzyszące procesowi zagęszczania, ale główną przyczyną mającą wpływ na przyspieszone zużycie jest tarcie, które występuje pomiędzy matrycą a medium zagęszczanym. Wiedząc, że wartość ciśnienia wewnętrznego w medium formowanym zmienia się wraz ze zmianą odległości od stempla, dla prawidłowego zrozumienia zjawisk towarzyszących tarciu, które zachodzi w formie podczas procesu prasowania, należy więc określić jego charakterystykę. W pracy przeanalizowano rozkład ciśnienia formującego wewnątrz formy podczas zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego. Odkształcenie na powierzchni matrycy mierzono za pomocą tensometrów. W celu zobrazowania zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego podczas procesu zagęszczania zastosowano tomografię rentgenowską. Wykazano przydatność zastosowania pośredniej metody do pomiaru współczynnika tarcia opartej na analizie odkształceń matrycy.

10

Niekonwencjonalne parametry fizyczne przędz wyznaczane za pośrednictwem zestawów aparaturowych oferowanych przez firmę Uster Technologies A.G. Część 2. Pomiar tarcia przędz z włókien odcinkowych

Lewandowski Stanisław, Drobina Robert

Przegląd Włókienniczy - Włókno, Odzież, Skóra

|

2023

|

nr 1

40--46

PL

W drugiej części artykułu zaprezentowano aparat USTER® ZWEIGLE FRICTION TESTER 5 firmy USTER TECHNOLOGIES A.G. przeznaczony do pomiaru współczynnika tarcia. Stwierdzono, że tarcie odgrywa bardzo ważną rolę w przemyśle włókienniczym, zwłaszcza w odniesieniu do zachowania przędzy podczas realizacji procesów przędzalniczych stosowanych po przędzeniu, a aparat USTER® ZWEIGLE FRICTION TESTER 5 pomaga klientowi na szybkie i niezawodne określanie i rejestrowanie współczynnika tarcia przędzy.

EN

The second part of the article presents the USTER® ZWEIGLE FRICTION TESTER 5 apparatus by USTER TECHNOLOGIES A.G. designed to measure the coefficient of friction. It has been found that friction plays a very important role in the textile industry, especially with regard to yarn behavior during post-spinning spinning processes, and the USTER® ZWEIGLE FRICTION TESTER 5 helps the customer to quickly and reliably determine and record the yarn friction coefficient.

11

The study of the tribological properties under high contact pressure conditions of TiN, TiC and TiCN coatings deposited by the magnetron sputtering method on the AISI 304 stainless steel substrate

Mamaeva Axaule Alipovna, Kenzhegulov Aidar Karaulovich, Panochkin Aleksander Vladimirovich, Alibekov Zhasulan Zhanuzakovich, Kshibekova Balzhan Bolatovna, Wieleba Wojciech, Leśniewski Tadeusz, Bakhytuly Nauryzbek

Materials Science Poland

|

2023

|

Vol. 41, No. 1

1--14

EN

Titanium carbonitride coatings are widely used to improve the wear resistance of surfaces. The results of tribological investigations of TiC, TiN, and TiCN coatings deposited on an AISI 304 steel substrate by the magnetron sputtering method were presented. The research aimed to describe the wear processes of the coatings during friction in an emergency situation, i.e. with a lack of lubrication and concentration of pressure in a small contact area. Tribological tests were performed on a ball-on-disk tribotester in reciprocating motion under technically dry friction conditions. The Hertz pressure in the contact area was ph = 2500-2700 MPa. Additionally, scratch tests and microscopic observations of the surfaces of the samples were performed after tribological tests to describe the wear process of the coatings. The results showed cracking, and coatings detachment from the substrate occur during friction. Deformation wear was observed as bulges in the material at the edge of the friction path. The deformation occurred primarily in the substrate material despite friction occurring on the surface of the coating. The best coating in terms of tribological properties was the TiN coating, which showed the highest resistance to wear in an emergency situation and the friction coefficient in the final stage of the test (above 90 cycles of movement) was only slightly higher than the values recorded for the other coatings. The TiN coating had high hardness, showed good adhesion to the substrate, and was not cracked, protecting it from damage.

12

Wear Analysis of Iron Slag Reinforced Polyester Composites with Taguchi Optimization

Vijaya Kumar Nimmagadda, Basha Shaik Ahammad, Kishore Chitikena Chaitanya, Aswarthanarayana Potli, Kumar Prathipati Pradeep, Maruthi Rao Marthati, Ravi Babu Sajja

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 6

221--229

EN

In this paper, the dry sliding wear behaviour of the polyester composite reinforced with iron slag as filler was studied experimentally. The Taguchi method-based experiments were carried on pin-on-disk wear test set-up. The control factors considered for studying wear rate were sliding velocity, slag percentage and normal load applied on the member with constant sliding distance. The output performance parameters considered were coefficient of friction and weight loss. From the analysis of variance (ANOVA), it was observed that coefficient of friction is significantly affected by normal load then followed by slag content and sliding velocity. Sliding velocity plays a vital role on the weight loss, then followed by slag content and normal load. The optimal factor combination obtained was sliding velocity = 50 cm/s, slag percentage = 30 % and normal load = 4 kg. The model was validated using the set of optimal factor combinations to conduct a confirmation experiment.

13

Examination of the Force Parameters in Drawing Process of CuZn39Pb3 Cast Rod using Selected Lubricants

Jabłoński Michał

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 4

99--104

EN

The paper presents the results of research on the wire drawing process of wire brass using different deformation degree and using selected lubricants of different viscosity. The material used for the study was CuZn39Pb3 wire, which was obtained under laboratory horizontal continuous casting process using graphite crystallizer. A cast brass rod with a diameter of 9.4 mm was drawn in laboratory conditions to a diameter of 3 mm and then drawn in one operation to a diameter of 2.9 mm, 2.65 mm or 2.4 mm. Before the final deformation process, the wire surfaces were properly prepared. Based on the results obtained, the drawing tension was used to draw conclusions. The oxide surface has been shown to increase drawing tension and decrease quality of wires, while the surface that has been etched prior to deformation has a beneficial effect both on the reduction of the strength parameters of the drawing process as well as on the improvement of its quality. In addition, it has been shown that despite the emulsion has lowest dynamic viscosity that’s protect wire surface well, decrease the drawing force at high unit loads.

14

Influence of input parameters on the coefficient of friction during incremental sheet forming of grade 5 titanium alloy

Szpunar Marcin, Szawara Paulina, Myśliwiec Piotr, Ostrowski Robert

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

113-123

EN

This research paper focuses on investigating the influence of input parameters on the coefficient of friction (COF) during incremental sheet forming (ISF) of grade 5 titanium sheets. Titanium alloys are widely used in various industries due to their corrosion resistance and strength to weight ratio. ISF is a flexible and cost effective process for producing complex shapes. The aim of this study was to gain insight into the frictional conditions during ISF that affect formability, surface quality, and overall process performance. The experiments were carried out using a combination of MoS2 lubrication and friction stir rotation-assisted heating. COF was measured using a high precision piezoelectric dynamometer, taking into account axial and horizontal forces. A split-plot design was used and 25 runs were performed to obtain the COF for each run. The results of the study provide valuable information on the relationship between input parameters and COF, contributing to the understanding of the frictional conditions in the ISF.

PL

Niniejszy artykuł badawczy koncentruje się na badaniu wpływu parametrów wejściowych na współczynnik tarcia podczas przyrostowego formowania blach tytanowych grade 5. Stopy tytanu są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu ze względu na ich odporność na korozję i korzystny stosunek wytrzymałości do masy. Kształtowanie przyrostowe to elastyczny i opłacalny proces produkcji elementów o złożonych kształtach. Celem tego badania była analiza warunków tarcia podczas kształtowania przyrostowego, które wpływają na formowalność blachy, jakość powierzchni i ogólną wydajność procesu. Eksperymenty przeprowadzono przy użyciu kombinacji smarowania MoS2 i ogrzewania materiału blachy wspomaganego obrotami narzędzia. Wartość współczynnika tarcia wyznaczono na podstawie składowych siły kształtowania (siły osiowej i sił poziomych), które mierzono za pomocą precyzyjnego dynamometru piezoelektrycznego. Zastosowano plan split-plot i wykonano 25 prób w celu uzyskania wartości współczynnika dla każdej z nich. Wyniki badania dostarczają cennych informacji na temat związku między parametrami wejściowymi a współczynnikiem tarcia, przyczyniając się do zrozumienia warunków tarcia występujących podczas kształtowania przyrostowego.

15

Application of the finite element method to simulate the friction phenomenon in a strip drawing test

Fejkiel Romuald, Goleń Patryk

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

39--46

EN

Friction is an undesirable phenomenon in the flange area of the drawpiece in sheet metal forming processes, causing a deterioration in surface finish and a decrease in the formability limits of the sheet metal. The aim of this work is numerical analysis using the finite element method of the strip drawing test with two rounded countersamples. This test simulates friction conditions in the flange area of the drawpiece. The results of the experimental research on the influence of surface roughness on the value of the friction coefficient of S235 steel samples were used to verify the numerical results. The relation between the real contact area and the mean roughness Ra of the countersamples was determined. The real contact area increases with the increase of the mean roughness Ra. In sheet metal forming processes, the coefficient of friction depends on the real contact area, and its value increases with the increase of the real contact area.

PL

Tarcie jest zjawiskiem niepożądanym w strefie kołnierzowej wytłoczki w procesach kształtowania blach powodującym obniżenie jakości powierzchni wyrobu i zmniejszenie odkształceń granicznych blachy. Celem pracy jest analiza numeryczna metodą elementów skończonych testu przeciągania pasa blachy pomiędzy dwoma zaokrąglonymi przeciwpróbkami. Test ten symuluje warunki tarcia w strefie kołnierza wytłoczki. Do weryfikacji wyników numerycznych wykorzystano wyniki badań eksperymentalnych wpływu chropowatości powierzchni na wartość współczynnika tarcia próbek ze stali S235. Wyznaczono zależności pola rzeczywistej powierzchni kontaktu od parametru chropowatości przeciwpróbek Ra. Rozmiar rzeczywistej powierzchni kontaktu zwiększa się wraz ze zwiększeniem wartości parametru Ra. W procesach kształtowania blach współczynnik tarcia zależy od pola rzeczywistej powierzchni kontaktu, wraz ze wzrostem pola powierzchni styku rośnie jego wartość.

16

Analysis of tribological performance of new stamping die composite inserts using strip drawing test

Żaba Krzysztof, Kuczek Łukasz, Puchlerska Sandra, Wiewióra Marcel, Góral Marek, Trzepieciński Tomasz

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

55--62

EN

This article assesses the tribological performance of new composite tool sets for stamping dies. Four sets of composite countersamples were tested. These consisted of polyurethane resin with mineral filler (base variant) and modified with aluminium powder (10wt%) and roving fabric (5wt%). Strip samples for the strip drawing tests were cut from AMS5599 (Inconel 625) corrosion-resistant nickel alloy, AMS5510 (321) corrosion and heat-resistant steel and AMS6061-T4 heat treatable aluminium alloy sheet metals. The influence of the type of sample material on the coefficient of friction (COF) was observed. The smallest values of the COF over the entire range of clamping force values used on AMS5599 and AMS5510 sheets were observed during tests with countersamples made of the base variant of composite. When testing the AMS6061-T4 aluminium alloy sheet, the countersamples modified with roving fabric provided the lowest value of COF, which stabilised at a value of about 0.197 as pressure was increased.

PL

Celem artykułu jest ocena właściwości tribologicznych nowych kompozytowych wkładek do tłoczników. Badaniom poddano cztery zestawy przeciwpróbek kompozytowych składających się z żywicy poliuretanowej z wypełniaczem mineralnym (wariant bazowy) oraz modyfikowanych proszkiem aluminiowym (10% mas.) i tkaniną rowingową (5% mas.). Próbki do testu przeciągania pasa blachy wycięto z blach AMS5599, AMS5510 i AMS6061-T4. Zaobserwowano wpływ rodzaju materiału przeciwpróbki na współczynnik tarcia. Najmniejsze wartości współczynnika tarcia w całym zakresie zmian siły docisku dla blach AMS5599 i AMS5510 zaobserwowano podczas badań z przeciwpróbkami wykonanymi z bazowego wariantu kompozytu. Podczas badania blachy ze stopu aluminium AMS6061-T4 przeciwpróbki modyfikowane tkaniną rowingową zapewniły najmniejszą wartość współczynnika tarcia, która w zakresie ustabilizowanym osiągnęła wartość około 0,197.

17

Analysis of the lubrication performance of low-carbon steel sheets in the presence of pressurised lubricant

Trzepieciński Tomasz, Luiz Valmir Dias, Szwajka Krzysztof, Szewczyk Marek, Szpunar Marcin

Advances in Materials Science

|

2023

|

Vol. 23, nr 2(76)

64--76

EN

In sheet metal forming processes, friction increases the force parameters of the forming process and produces a deterioration in the quality of the surface of the components. The basic way to reduce the unfavourable impact of friction is to lubricate the sheet metal surface with commercial oils. This article presents the results of experimental studies and analysis of variance (ANOVA) of the friction of DC01 low-carbon steel sheets using a strip drawing test. For these tests, a special device was built containing countersamples with a flat surface made of 145Cr6 steel covered with a protective AlTiN coating. Lubricants of different viscosities were fed into the contact zone under forced pressure. The effect of contact pressure on the value of the coefficient of friction was also determined. The predicted R² of 0.9227 was in reasonable agreement with the adjusted R² of 0.9411 confirming that the ANOVA model was reliable. It was found that increasing the lubricant pressure had a beneficial effect in reducing the value of the coefficient of friction. The higher the contact pressure, the more effectively the pressurised oil reduced the value of the coefficient of friction.

18

Effect of the lubrication on the friction characteristics of EN AW-2024-T3 aluminium alloy sheets

Krasowski Bogdan, Kubit Andrzej

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2022

|

z. 94

23--35

EN

The article presents the results of friction tests conducted on EN AW-2024 Alclad aluminium alloy sheets. The lubrication efficiency of oleic acid, mineral and vegetable oils with the addition of SiO2 and TiO2 nanoparticles was determined using the strip drawing test to assess the friction conditions in the flange area in the deep drawing process. The samples in the form of sheet metal strips were pulled between countersamples with a rounded surface at a speed of 2.5 mm/s. Gear oil and oleic acid demonstrated the lowest value of the coefficient of friction (COF) in the whole range of nominal pressures investigated. The lowest efficiency in reducing the COF was shown by hydraulic oil, olive oil and machine oil. A high content of TiO2 nanoparticles (0.5-0.9%wt%) is beneficial in the friction process involving oleic acid.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tarcia blach ze stopu aluminium EN AW-2024-T3 Alclad. Efektywność smarowania za pomocą kwasu oleinowego, olejów mineralnych oraz roślinnych z dodatkami nanocząstek SiO2 oraz TiO2 została określona za pomocą testu przeciągania blachy używanego do oceny warunków tarcia panujących w kołnierzowej części wytłoczki w procesie głębokiego wytłaczania. Próbki w postaci pasów blachy przeciągano pomiędzy przeciwpróbkami o zaokrąglonej powierzchni (R = 200 mm) z prędkością 2,5 mm/s. Olej przekładniowy oraz kwas oleinowy zapewniły najmniejszą wartość współczynnika tarcia w całym zakresie analizowanych nacisków nominalnych. Najmniejszą efektywność zmniejszania współczynnika tarcia wykazały olej hydrauliczny, oliwa z oliwek oraz olej maszynowy. Najkorzystniejszy efekt zmniejszenia wartości współczynnika tarcia wynikający z dodatku nanocząstek SiO2 jest widoczny dla kwasu oleinowego przy zawartości nanocząstek 0,5% (wagowo). Wysoka zawartość nanocząstek TiO2 (0,5-0,9% wagowo) jest korzystna podczas procesu tarcia z udziałem kwasu oleinowego.

19

Analysis of the friction mechanisms of DC04 steel sheets in the flat strip drawing test

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2022

|

z. 94

51--61

EN

This article presents the use of a specially designed flat strip drawing tester in order to assess the change in surface topography of DC04 steel sheets. The flat strip drawing test simulates friction conditions in the sheet metal-blankholder interface during deep drawing processes. Experimental tests were carried out at various nominal pressures and in dry friction and lubricated conditions. Two widely available gear and engine oils were used in the study. It was found that, in the range of pressures investigated between 3 and 12 MPa, 80W-90 gear oil provided a greater reduction in the value of the coefficient of friction (COF) than 5W-30 engine oil. Gear oil reduced the COF by an average of about 13.4 [%]. The lubrication efficiency depends on the pressure values; the greater the pressure, the lower the lubrication efficiency. A lowering of the value of the main amplitude surface roughness parameters Sa and Sq was generally observed. SEM analysis showed that even under lubrication conditions there was intense flattening of the roughness asperities of the sheet metal.

PL

W artykule przedstawiono wyniki oceny zmian topografii powierzchni blach stalowych DC04 za pomocą specjalnie zaprojektowanego testera do realizacji testu przeciągania pasa blachy. Test ten symuluje warunki tarcia na styku blachy z dociskaczem w procesach głębokiego wytłaczania. Badania eksperymentalne przeprowadzono przy różnych naciskach nominalnych oraz w warunkach tarcia suchego i smarowania. Do badań wykorzystano dwa powszechnie dostępne oleje przekładniowe i silnikowe. W zakresie analizowanych nacisków 3-12 [MPa], olej przekładniowy SAE80W-90 zapewnił większe obniżenie wartości współczynnika tarcia w porównaniu do oleju silnikowego SAE5W-30. Olej przekładniowy zredukował wartość współczynnika tarcia średnio o około 13.4 [%]. Efektywność smarowania zależy od wartości nacisków. Im większy nacisk tym efektywność smarowania była mniejsza. Zauważono zmniejszenie wartości głównych parametrów amplitudowych chropowatości powierzchni Sa oraz Sq. Na podstawie mikrofotografii SEM zaobserwowano, że nawet w warunkach smarowania dochodziło do intensywnego wyrównywania wierzchołków nierówności blachy.

20

Assessment of frictional performance of deep drawing quality steel sheets used in automotive industry

Trzepieciński Tomasz, Kascak Lubos

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 1

37--44

EN

This article presents the results of tribological tests of three grades of deep-drawing quality steel sheets used in the automotive industry. The frictional properties of the sheets were anaysed using a strip drawing test. Friction tests were performed under dry friction and lubrication conditions using machine oil L-AN 46. Additionally, friction tests of pre-strained sheets were also carried out. Cylindrical countersamples with different surface roughness were used. Relationship between the surface roughness, pressure force, lubrication conditions and the value of the friction coefficient were evaluated. It was found that increasing the roughness of the countersamples increased the value of the friction coefficient in both friction conditions analysed. The greater the pressure force, the lower efficiency of lubrication. The effectiveness of reducing the value of the friction coefficient ranged from 20-30% and depended on the pressure force, roughness of the countersamples and the degree of specimen pre-straining.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych trzech gatunków blach stalowych głębokotłocznych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Do oceny właściwości tarciowych blach wykorzystano test przeciągania pasa blachy. Testy tarcia przeprowadzono w warunkach tarcia suchego i smarowania olejem maszynowym L-AN 46. Dodatkowo przeprowadzono badania tarcia blach poddanych odkształceniu wstępnemu. Zastosowano przeciwpróbki walcowe o różnej chropowatości powierzchni. Pozwoliło to na określenie relacji pomiędzy chropowatością powierzchni, wartością nacisku, warunkami smarowania oraz wartością współczynnika tarcia. Stwierdzono, że zwiększenie chropowatości przeciwpróbek powodowało zwiększenie wartości współczynnika tarcia w obydwu zastosowanych warunkach tarcia. Im większa siła docisku tym efektywność smarowania olejem maszynowym zmniejszała się. Efektywność zmniejszania wartości współczynnika tarcia wahała się w zakresie 20-30% i zależała od siły nacisku, chropowatości przeciwpróbek oraz stopnia wstępnego odkształcenia próbek.