Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena możliwości zwiększenia siły adhezji twardych powłok do ostrzy skrawających poprzez ich nagrzewanie laserowe

Kupczyk M.J.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 8-9

680--682

PL

Celem badań była ocena możliwości zwiększenia siły adhezji (wartości obciążenia krytycznego mierzonego testem na zarysowanie) twardych powłok do ostrzy skrawających z węglików spiekanych poprzez ich nagrzewanie laserowe.

EN

Evaluation of the possibilities of increasing of adhesion force (values of the critical load measured by the scratch test) of hard coatings to cutting edges made of cemented carbides by their laser heating was a purpose of researches.

2

Analiza wpływu grubości powłok ceramicznych na deformacje układu powłoka-podłoże

Chronowska-Przywara K., Kot M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

38

PL

W artykule przedstawiono wpływ grubości powłok tribologicznych na deformację układu powłoka - podłoże. Analizę wykonano na podstawie wyników badań indentacyjnych oraz na podstawie testów zarysowania. Testy wykonano dla powłok ZrN o grubości 1 i 2 μm osadzonych metodą rozpylania magnetronowego na stali austenitycznej i ferrytycznej. Analizowano deformacje oraz miejsca maksymalnej koncentracji naprężeń prowadzących do powstawania pęknięć, wykruszeń i delaminacji. Szczególną uwagę zwrócono na powstawanie wypływki wokół obszaru kontaktu wgłębnika i powłoki prowadzącej do dużej koncentracji naprężeń rozciągających. Porównano wpływ grubości powłoki i właściwości podłoża na promień zaokrąglenia tej wypływki oraz naprężenia w płaszczyźnie połączenia.

3

Roughness Influence on Macro- and Micro-Tribology of Multi-Layered Hard Coatings on Carbon Fibre Polymer Composite

Lackner J. M., Major B., Waldhauser W., Mzyk A., Major Ł., Kot M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2145--2151

EN

Goal of this work is the investigation of roughness influences on the abrasive wear behaviour of magnetron sputtered multi- -layered, low-friction coatings on carbon-fibre reinforced polymers (CFRP). Higher coating roughness at similar CFRP quality was realized by higher deposition rates, leading to increased heat flux to the substrates during deposition. Thermal expansion of the epoxy matrix on the micro scale results in a wavy, wrinkled surface topography. Both in scratch and reciprocal sliding testing against alumina, the friction coefficients are lower for the smooth coatings, but their wear rate is higher due to low-cycle fatigue caused abrasion.

PL

Celem pracy jest badanie wpływów szorstkości na zużycia abrazyjne osadzonych magnetronowo wielowarstwowych powłoki o niskim współczynniku tarcia na bazie wzmocnionych włóknami węglowych polimerów (CFRP). Większa szorstkość powłoki przy podobnej jakości (CFRP) została uzyskana przez wyższe szybkości osadzania, co prowadziło do zwiększonego strumienia ciepła do podłoża podczas osadzania. Rozszerzalność cieplna matrycy epoksydowej w skali mikro pozwalała na uzyskanie falistej, pofałdowanej topografii powierzchni. Zarówno w teście zarysowania jak i ścierania z przeciwpróbką korundową uzyskano niższe współczynniki tarcia dla gładkich powierzchni zaś ich szybkość zużycia była wyższa ze względu na nisko-cyklowe zmęczenie wywołujace przetarcie.

4

Analiza właściwości nowych grup powłok stosowanych na wysoko obciążone elementy maszyn

Chronowska K., Kot M., Major Ł.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2014

|

z. 82

41--49

PL

W artykule przedstawiono przegląd nowych grup powłok tribologicznych o złożonej mikrostrukturze, nakładanych metodami PVD (Physical Vapour Deposition) oraz CVD (Chemical Vapour Deposition). Zaprezentowano wyniki badań strukturalnych (TEM), mechanicznych i tribologicznych powłok nanokompozytowych nc-Cr2C/a-C:H i wielowarstwowych 16x(Ti/TiN). Właściwości tych nowoczesnych powłok porównano z właściwościami dwóch pojedynczych powłok a-C:H i TiN. Wszystkie powłoki nakładano metodą rozpylania magnetronowego na stali austenitycznej AISI 304. Porównano wartości twardości i modułu sprężystości oraz adhezję do podłoża badaną przy użyciu testu zarysowania. Wyniki badań wykazały możliwość poprawy odporności na zużycie powłok nanokompozytowych i wielowarstwowych w porównaniu z typowymi powłokami stosowanymi obecnie w przemyśle maszynowym.

EN

The paper presents an overview of new groups of tribological coatings with complex microstructure deposited by PVD (Physical Vapour Deposition) and CVD (Chemical Vapor Deposition) techniques. The results of microstructure studies (TEM), mechanical and tribological properties of nanocomposite coatings nc-Cr2C/a-C:H and multilayers 16x(Ti/TiN) were shown. The properties of these modern coatings are compared with the properties of two single coatings a-C:H and TiN. All coatings were deposited by magnetron sputtering on AISI 304 steel substrates. The hardness, elastic modulus and adhesion to the substrate studied by scratch testing were compared. The results showed the possibility of improving the wear resistance of the nanocomposite and multilayer coatings in comparison with conventional single coatings currently used in the machine industry.

5

Contact mechanics of coating-substrate systems: Monolayer and multilayer coatings

Kot M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 4

464--470

EN

The paper presents issues related to contact mechanics of coating-substrate systems and problems with analysis of their mechanical properties. The author's model of deformations of such systems based on a complex analysis of nanoindentation tests and FEM modeling is also presented. This model allows identification of the areas submitted to the highest stress concentration with their quantitative analysis. Studies were carried out on TiN monolayer and Ti/TiN multilayers deposited on steel substrates. For multilayers the impact of soft Ti layers on coating fracture was investigated.

6

Analiza właściwości mechanicznych układów powłoka-podłoże z użyciem metody indentacji z wykorzystaniem wgłębników o różnej geometrii

Kot M.

Tribologia

|

2011

|

nr 2

47-60

PL

W pracy przedstawiono wyniki testów indentacyjnych wykonanych trzema wgłębnikami o różnej geometrii wraz z ich interpretacją dla powłok TiN, CrN i a-C:H nałożonych na miękkim podłożu stalowym. Wyniki badań wskazują, że największe obciążenie do zniszczenia na skutek pękania może przenieść powłoka CrN, a najmniejsze powłoka a-C:H. Natomiast najsztywniejsza powłoka TiN w największym stopniu zabezpiecza podłoże przed odkształceniami plastycznymi, co jest szczególnie widoczne dla kontaktu z wgłębnikiem o najmniejszym promieniu zaokrąglenia. Przedstawiona analiza, oparta na transformacji krzywych indentacyjnych na krzywe naprężenie-odkształcenie, umożliwia tworzenie map deformacji i niszczenia w wyniku kruchego pękania złożonych układów po włoka-podłoże.

EN

Load bearing capacity of coating-substrate systems can be found from indentation experiments using different indenter geometry by transforming the load-depth indentation diagram to stress-strain diagram. In article consideration about deformations and failure of coating-substrate system were presented using results of TiN, CrN and a-C:H coatings deposited on X10CrNi 18-8 steel substrates. Critical loads leading to plastic deformation of steel substrate and coating fracture have been evaluated. Determination of these parameters allow to make deformation and fracture map for tested system. Such a maps can be useful for optimization of coating material and thickness for selected applications.

7

Stanowisko do nanoszenia warstw (TiAl)N na węgliki spiekane

Marszałek K., Mania R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 8

70-72

PL

W pracy przedstawiono budowę stanowiska technologicznego przeznaczonego do nanoszenia warstw (TiAl)N na węgliki spiekane. Do budowy stanowiska wykorzystano standardowe urządzenie próżniowe produkcji TEPRO Koszalin NA501A. Elementem z węglików spiekanych były wymienne końcówki wierteł do głębokiego wiercenia φ = 22,50. Zastosowano technologię impulsowego rozpylania magnetronowego MF (Medium Frequency) z wyrzutnią typu WMK50. Rozpylanie prowadzono z pojedynczej wyrzutni z tarczą wykonaną ze spieku TiAl. Spiek ten otrzymano stosując proces prasowania na gorąco mikroproszku otrzymanego w wyniku procesu SHS (Self-propagation High-temperature Synthesis). Proces nanoszenia prowadzono na podłoża utrzymywane w temperaturze ok. 900 K. Do uzyskania niezbędnej wartości temperatury podłoży skonstruowano stolik z elementem grzejnym wykonanym z materiałów ceramicznych na bazie węglika krzemu. Przeprowadzono obserwacje morfologii warstwy mikroskopem skaningowym oraz wykonano analizy składu chemicznego warstw. W celu oceny jakości pokrycia przeprowadzono badania adhezji.

EN

Design of the technological equipment for deposition of the (TiAl)N coatings on sintered carbide is presented. The standard vacuum evaporator NA501A produced by TEPRO Koszalin company was adopted. The covered parts were heads of drills for deep boring with diameter of φ = 22.5 mm. Pulsed magnetron sputtering MF (Medium Frequency) with WMK50 magnetron gun was used as deposition technology. Deposition was provided with single magnetron gun with sintered TiAl target. Target was produced by high temperature pressing of micropowder after SHS process. Deposition was carried out at high temperature of substrate (about 900K). For heating the substrates high temperatures table was made from ceramic materials based on silicon carbide. Scanning Electron Microscopy for morphology measurement and EDS for Chemical analysis were used. Adhesion of the coating was measured by scratch tests.

8

Properties of Ti(B,N) coatings deposited onto cemented carbides and sialon tool ceramics

Dobrzański L. A., Staszuk M., Gołombek K., Pancielejko M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 41, nr 1-2

66-73

EN

Purpose: The aim of this paper was to investigate mechanical properties both of sintered carbides WC-Co type and sialon tool ceramics with wear resistance ternary coatings Ti(B,N) type deposited by the cathodic arc evaporation process (CAE-PVD). Design/methodology/approach: The microhardness tests of coatings were made using the ultra microhardness tester. The grain size of investigated coatings was determined by the Scherrer method. Tests of the coatings adhesion to a substrate material were made using the scratch test. There was investigated the roughness of both uncoated and coated surface multi-point inserts. Wear mechanism observations, after the scratch test, were carried out by the scanning electron microscope with EDS attachment. Findings: This paper presents that studied PVD coatings deposited on sintered carbides and sialon tool ceramics have an effect on increasing hardness surface of tools. Moreover, the results achieved after the investigation shown that a coating obtaining on tool ceramics has bigger grains and a smaller adhesion to substrate rather than a coating on sintered carbides. Furthermore, the investigations were shown that both single and double-sided delamination was a principal defect mechanism during the scratch test. Practical implications: The gradient Ti(B,N) coating carried out on multi point inserts (made on sintered carbides WC-Co type) can be used in the pro-ecological dry cutting processes without using cutting fluids. However, application of this coating to cover sialon ceramics demands still both elaborating and improvement adhesion to substrates in order to introduce these to industrial applications. Originality/value: The paper presents some researches of gradient Ti(B,N) nanocrystaline coatings deposited by CAE-PVD method on sintered carbides and sialon tool ceramics.

9

Microstructure and hardness of magnetron (Cr, Si)N coatings with up to 30 at. % Si

Grzonka J., Mania R., Zimowski S., Morgiel J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

431-434

EN

The reactive magnetron sputtering of Cr and CrSi targets having from 2 to 30 at. % Si was applied to deposit coatings on silicon substrates heated up to 600°C. The coating microstructure was characterized using TECNAI FEG (200 kV) transmission electron microscope equipped with EDS attachment. Thin foils were prepared showing coating microstructure both in plan-view and cross-section. The investigations showed that coatings of up to 2 um thickness were all characterized by a columnar microstructure. The analysis of the electron diffractions indicated only presence of the cubic CrN phase. The high resolution observation confirmed presence of high defect density in all coatings, but excluded presence of amorphous phase at crystallites boundaries. The EDS analysis helped to prove, that silicon was distributed uniformly within the coatings and its level exceed by 1÷3 at. % the one in the respective CrSi targets used for their deposition. The silicon additions resulted in decrease of the average column diameter from ~100 to ~25 nm accompanied by hardness increase from ~14 to ~37 GPa.

PL

Powłoki (Cr, Si)N osadzono na podłoża krzemowe techniką reaktywnego rozpylania magnetronowego tarcz Cr oraz CrSi zawierających do 30 at. % Si z wykorzystaniem podłoży wygrzewanych do 600°C. Obserwacje mikrostruktury prowadzono z wykorzystaniem mikroskopu TECNAI FEG (200 kV) wyposażonego w przystawkę EDS. Cienkie folie zostały wycięte w sposób prezentujący powłoki w przekroju poprzecznym i równoległym do powierzchni. Przeprowadzone badania wykazały, że powłoki o grubości <2 um charakteryzuje budowa kolumnowa. Analiza ich dyfrakcji elektronowych wskazała na wyłączną obecność fazy typu CrN. Obserwacje wysoko- rozdzielcze potwierdziły duże zdefektowanie krystalitów, ale wykluczyły obecność fazy amorficznej w ich granicach. Analizy składu chemicznego wykazały, że stosunek krzemu do chromu w powłokach jest zawyżony od 1 do 3 at. % Si względem tego w tarczach, z których były osadzane. Wprowadzanie krzemu spowodowało obniżenie średniej szerokości kolumn ze ~100 do ~20 nm oraz równoczesny wzrost twardości z ~14 do ~37 GPa.

10

Metoda wyznaczania nacisku dopuszczalnego w styku skoncentrowanym dla układów powłoka-podłoże

Kot M., Rakowski W., Morgiel J., Major Ł.

Tribologia

|

2008

|

nr 2

285-295

PL

Wpływ cienkich warstw powierzchniowych i powłok na wzrost nośności elementów pracujących w warunkach styku skoncentrowanego nie jest wystarczająco opisany teoretycznie. Brak jest w literaturze zależności umożliwiających określanie dopuszczalnych obciążeń w celu uniknięcia niszczenia systemu przez uplastycznienie podłoża lub pękanie powłoki. Znacznym problemem jest zmiana rozkładu naprężeń przy wzroście obciążeń oraz zależność charakteru pola naprężeń od grubości warstwy. Dotyczy to przede wszystkim twardych warstw i powłok o grubości do kilku mikrometrów otrzymywanych metodami PVD i CVD. Do wpaczania dopuszczalnych obciążeń, jakie może przenosić układ powłoka-podłoże autorzy proponują metodę opartą na analizie wykresów obciążenie-głębokość penetracji otrzymywanych z próby polegającej na wciskaniu w powierzchnię diamentowego wgłębnika o kulistym kształcie. Przedstawiono wyniki badań dla powłok TiN o grubościach 0,7-2,4 žm na stalowych podłożach, dla których wyznaczono dopuszczalne obciążenia. Stosowano wgłębniki o promieniach 20, 200 oraz 500 žm. Dla tych powłok przeprowadzono testy tribologiczne w styku kula-tarcza przy nacisku poniżej i powyżej nacisku dopuszczalnego. Analizowano zużycie w zależności od charakteru odkształceń układu powłoka-podłoże.

EN

Thin coatings are particularly applied to machine elements and tools working in contact. Theoretical solution of contact for coated systems is not available, because of difference in elastic and plastic properties of the surface layer and substrate, its interface properties and residual stresses. A calculations leading to the establishment of the capacity of coating-substrate systems involves many problems, and taking into account all parameters that can influence the result is not possible. Load bearing capacity of coating-substrate systems can be found from indentation experiments by transforming the load-depth indentation diagram to stress-strain diagram. The authors developed a complete procedure for the transformation of the load-depth diagram obtaineds by microindentation into stress-strain diagram, analogous to that from uniaxial tension. The yield point of substrate was clearly seen in the slope change of the stress-strain curves. Microindentation with spherical indentors 20, 200 and 5OO žm tip radius were performed on TiN coatings deposited by magnetron sputtering. A critical load leading to the plastic deformation of steel substrate has been evaluated. Tribological tests were done under and above permissible load for coating-substrate systems. Analysis of the wear tracks shows the different character of system deformation with similar wear depth. Knowledge of load bearing capacity obtained by the presented method can be useful in designing coatings with proper thickness.

11

Budowa i działanie wieloźródłowego urządzenia do nakładania powłok metodami PAPVD

Miernik K., Walkowicz J., Smolik J., Bujak J., Brudnias R., Słomka Z.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 4

303-317

PL

W pracy zaprezentowano konstrukcję najważniejszych zespołów wykonawczych urządzenia łukowo-próżniowego, stosowanego do osadzania twardych powłok przeciwzużyciowych. Opisano szczegółowo budowę łukowych źródeł plazmy, komory próżniowej z układem pompującym, układu dostarczania gazu technologicznego, przepustu wysokonapięciowego z zespołem napędowym, układu kontroli temperatury detali, układu chłodzenia i układu pneumatycznego. Wszystkie te zespoły zostały zaprojektowane oraz wykonane w Instytucie Technologii Eksploatacji i zastosowane w zbudowanym na ich bazie urządzeniu do realizacji metod PAPVD. Pozalają one na dokonanie gruntownej modernizacji eksploatowanych obecnie w kraju urządzeń PAPVD lub modernizacji ich wybranych podzespołów w zależności od stanu technicznego, potrzeb technologicznych żądanego stopnia automatyzacji procesu. Opracowanie tych modułów umożliwiło stworzenie technicznej bazy do krajowej produkcji nowoczesnych urządzeń do realizacji procesów PAPVD. Urządzenia takie mogą być konfigurowane metodami zasilającymi, kontrolnymi i sterującymi, opracowanymi w ramach projektu według indywidualnych wymagań użytkowników przy zapewnieniu wysokiego poziomu technicznego.

EN

The paper presents the structure of the most important executive systems of the arcvacuum device used for deposition of hard anti-wear coatings (arc plasma sources, vacuum chamber, gas system, high-current roll-pass, control system of the detail temperature, cooling and pneumatic systems) producend in the Institute for Terotechnology. These systems were applied in the cource of constructing an orginal PAPVD device for anti-wear coating deposition. Development of these systems enabled creation of technical base for national production of modern devices for execution of PAPVD processes, which can be equipped with supply, inspection and control modules according to individual requirements of users with guarantee of high technical level.

12

Badanie powłok hybrydowych N+TiN wytworzonych na stalach narzędziowych.

Rutkowska A., Dąbrowski M.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

292-295

PL

W pracy podjęto próby osadzania twardych powłok, na uprzednio utwardzonym w procesie obróbki cieplno-chemicznej podłożu. Tego typu warstwy nazwano powłokami hybrydowymi. Jedną z odmian powłok hybrydowych jest połączenie dyfuzyjnej warstwy naazotowanej i powłoki z azotku tytanu. Powłoki tego typu wykonuje się w dwóch oddzielnych procesach, najpierw narzędzia poddawane są procesowi azotowania gazowego bądź jarzeniowego, a następnie, po odpowiednim przygotowaniu powierzchni osadza się azotek tytanu. Powłoki hybrydowe zapewniają uzyskanie dobrych właściwości trybologicznych, wytrzymałościowych i zmęczeniowych. Pozwalają one na uzyskanie nie tylko odpowiednio niskiego współczynnika tarcia ale i wysokiej twardości powierzchniowej z łagodnym jej spadkiem przy przejściu do materiału rdzenia. Ten łagodny spadek twardości zapobiega łuszczeniu warstw dyfuzyjnych w trakcie eksploatacji. Podatność warstw azototytanowanych na uszkodzenia zależna jest od ich właściwości plastycznych, przyczepności do podłoża oraz właściwości podłoża. Badania przeprowadzono na próbkach wykonanych ze stali szybkotnącej gatunku SW7M i stopowych do pracy na gorąco ORVAR i VIDAR produkcji szwedzkiej, 1.2343 - produkcji niemieckiej i stali WCLVŻ - produkcji polskiej z wytworzonymi na ich powierzchni powłokami hybrydowymi. Dla porównania badaniom poddano również próbki po obróbce cieplnej, po azotowaniu z różnymi grubościami. Jakość zastosowanej technologii oceniano poprzez badanie ich odporności na ścieranie. Równolegle przeprowadzono badania metalograficzne mające na celu określenie budowy, grubości i twardości warstw. Stwierdzono, że zastosowanie powłok hybrydowych azotowanie + powłoka TiN pozwala w największym stopniu zwiększyć odporność na ścieranie badanych stali narzędziowych. Istotna w tym przypadku była grubość warstwy azotowanej i jej budowa.

EN

In our work, there were attempts to deposit hard coatings on a base that had been hardened before in a process of thermochemical treatment. This type of layers were called 'hybrid' ones. The connection of a nitrided diffusive layer and TiN coatings is one of the forms of a above-mentioned hybrid coatings. This type of coatings are created in two separated processes, at first tools are gas nitrided or ion nitrided, then after suitable preparing of coatings secure obtaining good tribological, resistant and fatigue properties. The researches were carried out on samples made of steels from the following kinds: high - speed steel SW7M and alloy hot - work steels: ORVAR and VIDAR (made in Sweden), 1.2343 (made in Germany) and WCLVŻ (made in Poland). There were hybrid coatings created on their surfaces. The chemical compositions of the above-mentioned steels are presented. In the aim of comparison the samples after heat-treatment, nitriding and with TiN coatings of various thickness were also subjected to inwestigation. The effectiveness of technology was assessed in the view of coatings wear resistance. The principle of researching abrasive wear is presented and the results of studies in wear resistance are correlated. The metallographic researches in order to define the structure, thickness and hardness of layers were carried out simultaneously. Thickness of TiN coating was measured by using microscope method and the ball test method. It was found that use of hybrid coatings, process of nitriding and TiN coating allow to increase wear resistance.

13

Arc technology in materials science.

Leja E., Marszałek K., Pisarkiewicz T.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 4

963-968

EN

The refractory materials which are at the same time to wear, corrosion and severe environments are developed in different fields of technology. Nitrides, carbides, borides, porous and diamond like structures belong to this family. These materials are used mainly as coatings deposited on the tools surface and machine parts to enlarge their durability and also as the decorative coatings. There are several deposition techniques of hard coatings developed both in the laboratory and on the industrial scale. Due to some achievements in the field of low temperature plasma, the industry has become more interested in arc evaporation both in vacuum and in low pressure, controlled gas atmosphere.