Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Surface Topography and Tribological Properties of Cutting Tool Coatings

Niemczewska-Wójcik Magdalena, Madej Monika

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 6

39--48

EN

The surface topography formed during the technological process has an influence on the wear characteristics and modifies the surface topography of friction components during the operation process, including cutting tools. It is therefore important to carry out research to find the best material and construction solutions to increase their durability and reliability. The research and analysis covered selected coatings (TiN, TiCN, TiAlN) applied to cutting tools for their anti-wear properties. The coatings were obtained through physical vapour deposition PVD. For the purpose of evaluating the tribological properties of the coatings, friction-wear tests were carried out in rotary motion on a ball-on-disc device (ball made of 100 Cr6 steel, discs made of SW7M steel coated with selected coatings) at a constant load (10N), under coolant lubrication conditions. Investigations of the surface topography before and after tribological tests were carried out on a confocal microscope. The friction coefficient and the amount of wear (wear track) of the coatings were shown to vary under the same operating conditions. The highest friction coefficient was obtained for the TiCN coating (0.199), while the lowest for the TiN coating (0.144) – the surface topography of the balls deteriorated (parameters Sq, Sz, Ssk, Sku increased in value). The highest linear wear (281.1 µm) was obtained for the TiAlN coating (the coating was torn halfway through the test), where the ball surface topography has improved (lowered values of parameters Sq, Sz, Ssk, Sku, Spd, Spc).

2

Concept for an Advanced Tribological Systems Research Methodology

Niemczewska-Wójcik Magdalena, Osiewicz Magdalena A.

Tribologia

|

2022

|

nr 3

69--77

EN

The conduct of research on advanced tribological systems in order to determine the best solutions in terms of the durability and reliability of technical objects containing these systems requires a multifaceted and comprehensive approach due to the complexity of tribological processes occurring during operation. Observation of these processes is complicated and limited due to the inaccessibility of the friction zone. Therefore, progress in improving tribological characteristics is mainly determined by developing laboratory test methods. From the point of view of describing the tribological properties of the surface layer, the geometric structure of the surface (shape, waviness, roughness and surface defects), the structure of the physicochemical zones (microstructure, mechanical properties, physicochemical properties), and the ability to properly interact with the lubricant should be taken into account. Studies of advanced tribological systems should therefore include two complementary test methods, i.e., friction wear tests and surface layer tests (as manufactured and as operated). This paper presents a concept for research on advanced tribological systems and a justification for conducting complementary research on these systems, referring to selected examples (processing tools, joint implants, and dental implants). The research results are examples which illustrate the essence of conducting complementary research.

PL

Prowadzenie badań zaawansowanych systemów tribologicznych w celu określenia najlepszych rozwiązań pod względem trwałości i niezawodności obiektów technicznych zawierających te systemy wymaga wielowątkowego i kompleksowego podejścia ze względu na złożoność procesów tribologicznych zachodzących podczas eksploatacji. Obserwacja tych procesów jest skomplikowana oraz ograniczona z uwagi na niedostępność strefy tarcia. Dlatego postęp w poprawianiu charakterystyk tribologicznych determinowany jest głównie przez rozwój metod badań laboratoryjnych. Z punktu widzenia opisu właściwości tribologicznych warstwy wierzchniej należy brać pod uwagę zarówno strukturę geometryczną powierzchni (kształt, falistość, chropowatość i wady powierzchni), strukturę fizykochemicznych stref (mikrostruktura, właściwości mechaniczne, właściwości fizykochemiczne)oraz zdolność do właściwej interakcji ze środkiem smarowym. Badania zaawansowanych systemów tribologicznych powinny zatem obejmować dwie komplementarne metody badawcze, tj. badania tarciowo-zużyciowe oraz badania warstwy wierzchniej (wytworzonej i eksploatowanej). W pracy przedstawiono koncepcję badań zaawansowanych systemów tribologicznych oraz zasadność prowadzenia komplementarnych badań tych systemów, odnosząc się do wybranych przykładów (narzędzia obróbcze, implanty stawów, implanty stomatologiczne). Wyniki badań stanowią przykłady pokazujące istotę prowadzenia badań komplementarnych.

3

Concept for a Research Methodology of Surface Topography – Testing and Analysis of Tribological Wear Traces

Niemczewska-Wójcik Magdalena

Tribologia

|

2022

|

nr 4

31--38

EN

The methodology of surface topography research plays a key role in identifying and describing the wear mechanism, including the tribological wear traces. In the published literature, wear traces are most often described based on the surface morphology created in the operation process (microscopic image – optical microscope OM, scanning electron microscope SEM, atomic force microscope AFM); less frequently used are 2D profile description (contact or non-contact profilometer) or 3D topography (profilometer, confocal microscope, interference microscope, focus variation microscope). Each method of testing the worn surface has its own characteristics and purposefulness of use. The combination of different methods enables a comprehensive assessment of the surface topography created in the operation process and the characterisation of tribological wear traces.This work presents the main issues in the range of research methodology of the surface topography created in the operation process (operated/worn surface topography) – the purpose of research, research programme, research methods and tools, analysis of research results (quantitative – parametric and qualitative – non parametric). The research methodology of the surface topography and tribological wear traces is presented on selected examples. The method of conducting a comprehensive analysis, including all elements – surface morphology, 2D profile analysis and 3D topographic analysis – is discussed.

PL

Metodyka badań topografii powierzchni odgrywa kluczową rolę w identyfikowaniu i opisie mechanizmów zużycia, w tym śladów zużycia tribologicznego. W publikowanych pracach najczęściej identyfikacja śladów zużycia przeprowadzana jest na podstawie morfologii powierzchni eksploatowanej (obraz mikroskopowy – mikroskop optyczny OM, skaningowy mikroskop elektronowy SEM, mikroskop sił atomowych AFM), rzadziej stosowane są opisy profilu 2D (profilometr stykowy lub bezstykowy) czy topografii 3D (mikroskop konfokalny, mikroskop interferencyjny, mikroskop różnicowania ogniskowego). Każda z metod badań powierzchni eksploatowanej ma swoją charakterystykę oraz celowość zastosowania. Połączenie różnych metod umożliwia kompleksową ocenę powierzchni eksploatowanej oraz charakterystykę śladów zużycia tribologicznego. W niniejszym opracowaniu przedstawiono główne zagadnienia w zakresie metodyki badań powierzchni eksploatowanej – cel badań, program badań, metody i narzędzia badawcze, analiza wyników badań (ilościowa – parametryczna oraz jakościowa – nieparametryczna). Metodykę badań powierzchni eksploatowanej i śladów zużycia tribologicznego zaprezentowano na wybranych przykładach. Omówiono sposób przeprowadzenia kompleksowej analizy, obejmującej wszystkie elementy – morfologię powierzchni, analizę profilową 2D oraz analizę topograficzną 3D.

4

Properties of coatings used in biotribological systems

Piotrowska Katarzyna, Madej Monika, Niemczewska-Wójcik Magdalena

Engineering of Biomaterials

|

2022

|

vol. 25, no. 164

25--31

EN

The properties of diamond-like carbon coatings (DLC) obtained via plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD) on the Ti13Nb13Zr alloy were evaluated. For this purpose, measurements of the thickness, the surface geometric structure, adhesion, as well as tribological tests of the tested coatings were performed. The thickness of the deposited coating was measured using the spherical grinding method. Surface geometry measurements before and after tribological tests were performed with a Leica DCM8 optical profilometer. A scratch test was performed to measure the adhesion of the coating. An indenter with a Rockwell geometry was used during the adhesion tests. The test offered the possibility of real-time recording of the coefficient of friction and acoustic emission. In addition, it was also possible to measure the geometrical parameters of a scratch and to carry out a microscopic analysis of a scratch during the coating damage. The test was carried out on an Anton Paar MCT3 instrument. The model tribological tests were carried out in rotary motion under technically dry friction conditions and friction conditions with lubrication with the Ringer’s solution and an artificial saliva solution. The tests were carried out using an Anton Paar TRB3 tribometer. The scratch test proved that the deposited layer was characterized by good adhesion. Based on the results of the tribological tests, it was found that the lower resistance to motion and wear was obtained for the DLC coatings on the Ti13Nb13Zr substrate. The results of the tests performed on the DLC coatings indicate the possibility of their application in biotribological systems.

5

Investigation of the Surface Topography of Titanium Alloys Applied to Friction Components

Gawłowski Grzegorz, Niemczewska-Wójcik Magdalena

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 2

150--158

EN

The subject of this study and analysis was titanium alloy, applied among others to the friction components of orthopaedic (artificial hip joint) implants. This material was subjected to abrasive finishing using a synthetic diamond as a tool. The properties of the studied titanium alloy were characterised. The processing technology and the research methods are discussed. The surfaces, after being subjected to abrasive machining, were studied using three research instruments – an interference microscope, a scanning electron microscope, and an atomic force microscope. Advanced metrology software was used to analyse the measurement data. The aim of the research was to present the changes taking place in the forming of the surface of the studied titanium alloy, in particular those occurring in the final sequential processing. A characterisation of the machined surfaces was prepared based on parametric (surface topography – parameters and functions) and non-parametric (surface morphology – images) analysis. The significant influence of the sequence and the tool (diamond grain and micro-grain) on the surface topography shaped during the technological process is presented. Improvement in the surface quality and features was observed. Parametric analysis showed no significant differences between TA-III and TA-IV surfaces, while these differences were visualised by non-parametric analysis. Moreover, the hereditary features of the surface topography (isotropy and pits/valleys) and their influence on the potential functional properties (place/area for accumulation/retaining of the lubricant in the friction zone) of the titanium alloy were analysed.

6

Regionalny Zespół Akredytowanych Laboratoriów Badawczych i Wzorcujących Politechniki Krakowskiej – odpowiedzią na zapotrzebowanie otoczenia społeczno-gospodarczego

Niemczewska-Wójcik Magdalena, Gąska Adam, Sładek Jerzy, Pobędza Janusz, Gawlik Artur, Wrona Jan

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2021

|

nr 5-6

51--55

PL

Zlecanie prac badawczych akredytowanym laboratoriom stanowi podstawę w procesie podejmowania decyzji oraz przy zarządzaniu ryzykiem. Badania prowadzone przez akredytowane laboratoria zapewniają wiarygodne wyniki, otrzymane zgodnie z najlepszą praktyką, co wpływa na ograniczenie liczby wadliwych wyrobów, obniża koszty kontroli i produkcji, a także umożliwia wdrażanie innowacyjnych rozwiązań. Jakość wyrobów potwierdzona przez akredytowane laboratoria umożliwia przedsiębiorstwom dostęp do rynków zewnętrznych zgodnie z zasadą „badany lub certyfikowany raz – wszędzie akceptowany”.

EN

Outsourcing of research to accredited laboratories is the basis for decision- making and risk management. Research conducted by accredited laboratories ensures reliable results, obtained in accordance with the best practice, which reduces the number of defective products, reduces inspection and production costs, and enables the implementation of innovative solutions. The proven quality of products confirmed by accredited laboratories enables companies to access external markets in accordance with the principle of „tested or certified once – accepted everywhere”.

7

The characteristics of functional properties of the machined surface based on the non-parametric and parametric descriptions of the topography

Niemczewska-Wójcik Magdalena, Gawłowski Grzegorz

Tribologia

|

2019

|

nr 6

65--71

EN

The shaping of the functional properties of the surface of an object in a technological process plays a key role in the later operation of this object. The paper presents the results of the tests performed on the surface topography of objects made of a selected hard-to-machine material, i.e., titanium alloy. Two measuring devices were used in the research, an interference microscope, and a scanning electron microscope, which enabled the comprehensive (non-parametric and parametric) description of surface topography obtained for three different finishing parameters. It was noted that, in addition to material properties, in the evaluation of the functional properties of a surface, it is important to carry out not only the qualitative, but also quantitative analysis of the machined surface topography.

PL

Kształtowanie właściwości funkcjonalnych powierzchni przedmiotu w procesie technologicznym odgrywa kluczową rolę w późniejszym procesie eksploatacji tego przedmiotu. W pracy przedstawiono wyniki ba¬dań topografii powierzchni przedmiotów wykonanych z wybranego materiału trudnoskrawalnego – stopu tytanu. W badaniach wykorzystano dwa urządzenia pomiarowe – mikroskop interferencyjny i skaningowy mikroskop elektronowy, co pozwoliło na kompleksowy (nieparametryczny i parametryczny) opis topografii powierzchni obrobionej otrzymanej dla trzech zabiegów ściernej obróbki wykończeniowej. Zauważono, że poza własnościami materiałowymi, w ocenie właściwości funkcjonalnych powierzchni istotna jest analiza topografii powierzchni obrobionej zarówno pod względem jakościowym, jak i ilościowym.