Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sliding of spherical ball on solid lubricating coating combined with wear process

Białas Marcin, Maciejewski Jan, Kucharski Stanisław

Welding Technology Review

|

2021

|

R. 93, nr 1

39--50

EN

In present paper we show results of ball-on-disk wear experiment of MoS2 film deposited on Ti6Al4V substrate. The ball material is aluminium oxide. The tests are performed for different surrounding temperature conditions: 20°C, 200°C and 350°C. It is shown that depth of the wear groove increases with increasing surrounding temperature. A finite element modelling approach is next developed to mimic the experimental observations of ball-on-disk wear process. It is based on the assumption of steady state condition developed during short time scale at contact region. The steady state results can next be applied to long time scale in which wear process is numerically simulated. Model results are compared with experimentally obtained wear groove and show satisfactory agreement.

PL

Artykuł prezentuje wyniki testu zużycia powłoki samosmarującej MoS2 nałożonej na podłoże wykonane z materiału Ti6AI4V. Powłoka obciążona jest kulką szafirową w ruchu rotacyjnym. Badania wykonano w trzech różnych temperaturach otoczenia: 20°C, 200°C oraz 350°C. Wykazano, że głębokość rowka zużyciowego wzrasta wraz ze wzrostem temperatury otoczenia. Zaproponowano model metody elementów skończonych za pomocą którego zasymulowany został proces zużycia warstwy. Punktem wyjścia dla tej części pracy było założenie stanu ustalonego, powstającego w obszarze kontaktu pomiędzy kulą a warstwą. Warunki odpowiadające temu stanowi przyjęto do matematycznego opisu procesu zużycia z wykorzystaniem równań Archarda. Na zakończenie eksperymentalny profil zużycia porównany został z wynikami otrzymanymi metodą elementów skończonych.

2

Effect of humidity on tribological properties of selected friction junctions with an evaluation of acoustic emission

Desaniuk Tomasz, Soboń Dominika, Jurczak Wojciech

Tribologia

|

2021

|

nr 3

9--18

EN

The study aimed to compare the effect of humidity on the operation of tribological systems. The tested friction and wear are external properties; therefore, their values may differ significantly depending on the operating parameters of the friction junction and environmental conditions. Tribological tests were carried out on a TRB3 tribometer in a dry sliding mode at a relative humidity of 50% ± 5% and 90% ± 5% in the ball-on-disc configuration with a load of 15 N. The friction junction consisted of a sample made of 100Cr6 steel, and three counter-samples were made of 100Cr6, SiC, and Al2O3 steel. The geometric structure of the surface was examined with an optical profiler. The tribological test results showed reduced linear wear and friction coefficient at a relative humidity of 90% ± 5% compare to its 50% ± 5%. The paper also presents the results for the sound recorded in the 16-bit linear PCM standard and analysed in a Spectra-Plus program.

PL

Celem badania było porównanie wpływu wilgotności na działanie systemów tribologicznych. Badane tarcie i zużycie są właściwościami zewnętrznymi, dlatego ich wartości mogą się znacząco różnic w zależności od parametrów pracy węzła tarcia i warunków otoczenia. Testy tribologiczne zostały przeprowadzone na tribometrze TRB3 w warunkach tarcia technicznie suchego w ruchu ślizgowym przy względnej wilgotności 50% ± 5% i 90% ± 5%. Testy wykonano w skojarzeniu trącym kula–tarcza, gdzie węzeł tarcia stanowiła próbka wykonana ze stali 100Cr6 oraz trzy przeciwpróbki wykonane ze stali 100Cr6, SiC oraz Al2 O3 . Testy przeprowadzono dla obciążenia 15 N. Badania struktury geometrycznej powierzchni wykonano profilometrem optycznym. Przeprowadzone testy tribologiczne wykazały mniejsze zużycie liniowe oraz mniejszy współczynnik tarcia przy względnej wilgotności 90% ± 5%. W pracy przedstawiono również analizę dźwięku zarejestrowanego w standardzie 16-bitowego liniowego PCM, a następnie poddano go analizie w programie Spectra-Plus.

3

Badania odporności na zużycie ścierne kompozytowych powłok (stop kobalt-WC) wytworzonych metodą LENS

Klimek Joanna, Dworecka-Wójcik Julita, Durejko Tomasz, Zasada Dariusz

Inżynieria Powierzchni

|

2020

|

nr 1-2

38--47

PL

Powłoki metaliczne umacniane fazą wzmacniającą należą do szeroko stosowanych materiałów odpornych na zużycie. W pracy podjęto próbę wytworzenia powłok kompozytowych w układzie osnowa metaliczna (stop kobaltu) – faza wzmacniająca (węglik wolframu) stosując w tym celu technikę Laser Engineered Net Shaping (LENS). Otrzymane powłoki poddano ocenie jakości metalurgicznej (poprzez obserwacje mikroskopowe), badaniom mikrotwardości w strefie przejściowej powłoka-podłoże oraz badaniom odporności na zużycie ścierne w warunkach tarcia suchego. W tym celu wykorzystano dwie różne techniki badawcze: metodę kula-tarcza oraz badania odporności w luźnym ścierniwie. W przypadku każdej z metod zastosowano tę samą siłę docisku oraz liczbę obrotów tarczy/rolki. Przeprowadzone badania wykazały, że ubytek masy powłok poddanych badaniom odporności na zużycie w luźnym ścierniwie był znacznie większy w odniesieniu do metody kula-tarcza.

EN

Metallic coatings strengthened by the reinforcing phase are among the widely used wear-resistant materials. The work attempted to produce composite coatings in the metallic matrix system (cobalt alloy) – reinforcing phase (tungsten carbide) fabricated by the Laser Engineered Net Shaping (LENS) technique. The obtained coatings were assessed by metallurgical quality (microscopic observations), microhardness test in coating-substrate transition zone and tests of abrasive wear resistance under dry friction conditions. For this purpose, two different test methods were used: the ball-on-disc method and the rubber wheel abrasion test method. For each method, the same test parameters were used, such as force and number of disc/ roller rotations. The conducted tests showed that the weight loss of the coatings subjected to wear resistance tests in loose abrasive was much greater compared to the ball-on-disc method.

4

Tribological Properties of Al2O3/ZrO2 Sintered Ceramics

Wiązania Grzegorz, Kot Marcin, Wojteczko Agnieszka, Pędzich Zbigniew

Tribologia

|

2019

|

nr 1

67--72

EN

The paper presents mechanical and tribological properties of Al2O3/ZrO2 composite sinters with different proportions of Al2O3 and ZrO2 phases. These materials are commonly used in dry friction contact due to relatively low manufacturing costs of even complex shapes of products and the possibility of working at elevated temperatures. The tests were carried out by the ball-on-disc method at temperatures of 20, 150, 300, and 500°C. A ball made of Al2O3 was used as a counterpart. The results were compared with the following sintered mono-phase materials: Al2O3 (alumina) and tetragonal yttria-stabilized ZrO2 polycrystallines (Y-TZP). The tests showed the significantly better properties of composite materials.

PL

W pracy przedstawiono właściwości mechaniczne i tribologiczne spieków kompozytowych Al2O3/ZrO2 o różnej proporcji faz Al2O3 i ZrO2. Są to materiały chętnie stosowane w węzłach tarcia suchego ze względu na relatywnie niskie koszty wytwarzania nawet skomplikowanych kształtów wyrobów i możliwość pracy w podwyższonych temperaturach. Testy przeprowadzono na stanowisku z węzłem tarcia ball-on-disc w temperaturach 20, 150, 300 i 500°C, jako przeciwpróbkę zastosowano kulkę wykonaną z Al2O3. Wyniki badań porównywano z wynikami badań spieków wytwarzanych z materiałów jednofazowych: α- Al2O3 (korund) i tetragonalnych polikryształów ZrO2 stabilizowanych tlenkiem itru (tzw. Y-TZP). Badania wykazały znacząco lepsze własności materiałów kompozytowych.

5

Friction and wear of composites in alumina/zirconia system

Wojteczko A., Wiązania G., Kot M., Pędzich Z.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 1

51--56

EN

The paper presents the results of friction and abrasive wear measurements of composites in the α-alumina/tetragonal zirconia system. Two types of materials with mutually interpenetrating phases in a continuous manner were investigated. Pure alumina and zirconia samples were used as the reference materials. Ball-on-disc tests were conducted at 20 and 500°C. An alumina ball was applied as the counterpart. The tests showed that the composites have a significantly reduced wear rate and friction coefficient when compared to monophasic materials. Improvement of the properties was noticeable especially at the elevated temperature.

PL

Przedstawiono wyniki pomiarów tarcia oraz zużycia ściernego kompozytów z układu tlenek glinu/tetragonalny dwutlenek cyrkonu. Badano dwa typy materiałów z fazami wzajemnie przenikającymi się w sposób ciągły. Próbki z czystego tlenku glinu oraz tlenku cyrkonu zostały użyte w badaniu jako materiały odniesienia. Badanie metodą Ball-on-Disc przeprowadzono w temperaturach 20 oraz 500°C. Kula z tlenku glinu została użyta jako przeciwpróbka. Testy wykazały, że kompozyty mają wyraźnie obniżony współczynnik tarcia oraz podatność na ścieranie w porównaniu do materiałów jednofazowych. Poprawa właściwości była zauważalna szczególnie w podwyższonych temperaturach.

6

Alumina/graphene composite in friction and wear tests. Part 2

Wojteczko A., Wiązania G., Michalska K., Łuszcz M., Wojteczko K., Rutkowski P., Ziąbka M., Kot M., Pędzich Z.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 4

245--248

EN

The presented work is a continuation of tribological research on alumina/graphene composites. In our previous publication the results of wear tests on the above mentioned composite at room temperature, but also at temperatures of 150, 300 and 500°C were presented. The studies showed that this composite is promising in relation to pure alumina at ambient temperature and 150°C. In order to determine more precisely the temperatures at which the tested material can work, abrasion tests were carried out at two additional temperatures, 80 and 200°C, and the results are presented in the following paper. Noticeable plastic deformation and wear greater than at room temperature was detected already at 80°C but it was still significantly lower than at 150°C when the composite wore significantly less than pure alumina. The test carried out in 200°C gave results similar to those for 300°C, which indicates significant degradation of the material at this temperature.

PL

Prezentowana praca jest kontynuacją badań tribologicznych nad kompozytem tlenek glinu/grafen. W naszej poprzedniej publikacji prezentowano wyniki badań ścieralności dla wspomnianego kompozytu w temperaturze pokojowej, ale również temperaturach 150, 300 oraz 500°C. Badania wykazały, że kompozyt ten jest obiecujący w odniesieniu do czystego korundu w temperaturze otoczenia oraz 150°C. W celu dokładniejszego wyznaczenia temperatur, w których może pracować badany materiał, przeprowadzono próby ścieralności w dwóch dodatkowych temperaturach, 80 oraz 200°C, i wyniki przedstawiono w niniejszej publikacji. Już temperatura 80°C prowadziła do wyraźnej deformacji plastycznej i zużycia większego niż w temperaturze pokojowej, ale wciąż było wyraźnie niższe niż to w 150°C, dla których kompozyt zużywał się mniej niż czysty tlenek glinu. Natomiast test przeprowadzony w temperaturze 200°C dał wyniki zbliżone do tych dla 300°C, co świadczy o wyraźnej degradacji materiału w tej temperaturze.

7

Alumina/graphene composite in friction and wear tests at elevated temperatures

Wojteczko A., Wiązania G., Michalska K., Łuszcz M., Wojteczko K., Rutkowski P., Ziąbka M., Kot M., Pędzich Z.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

162--166

EN

Alumina materials are of great interest due to their high wear resistance, resistance to corrosion, high strength and low friction. However, studies show that a graphene addition can significantly reduce wear and friction. Even a small addition of platelets results in noticeable changes in the material properties. The presented work describes the results of the ball-on-disc test conducted on two friction pairs: alumina-alumina and alumina/graphene composite - alumina. The tests were conducted at four temperatures: 20, 150, 300 and 500°C in air. Surface profile geometry measurements after the test were used to determine the wear rate. Observation of the surface microstructure after friction was carried out using a scanning electron microscope. The tests showed improvement in the wear resistance and a decrease in the friction coefficient of the composite tested at room temperature compared to pure alumina, while the use of elevated temperatures adversely affected the composite.

PL

Materiały z tlenku glinu cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na wysoką odporność na zużycie, odporność na korozję, wysoką wytrzymałość i niewielkie tarcie. Badania pokazują jednak, że dodatek grafenu może znacznie zmniejszyć zużycie i tarcie. Nawet niewielki dodatek płytek powoduje zauważalne zmiany właściwości. W pracy przedstawiono wyniki badań w teście Ball-on-Disc przeprowadzonych na dwóch parach ciernych: tlenek glinu-tlenek glinu oraz kompozycie tlenek glinu/grafen- tlenek glinu. Badania przeprowadzono w czterech temperaturach: 20, 150, 300 i 500°C w powietrzu. Pomiary geometrii profili powierzchni po próbach wykorzystano do wyznaczenia wskaźnika zużycia. Obserwację mikrostrukturalną zużytych powierzchni prowadzono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Badania wykazały poprawę odporności na zużycie i zmniejszenie współczynnika tarcia kompozytu badanego w temperaturze pokojowej w porównaniu z czystym tlenkiem glinu, natomiast zastosowanie podwyższonych temperatur miało negatywny wpływ na kompozyt.

8

Characteristics of TiCN coating deposited by cathodic arc evaporation

Lukaszkowicz K., Paradecka A., Kwaśny W., Potempa R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2017

|

Vol. 84, nr 1

23--31

EN

Purpose: In this paper, we report the research results on the structure and mechanical and tribological properties of TiCN coating deposited by cathodic arc evaporation process on the X40CrMoV5-1 steel substrate. Design/methodology/approach: The morphology of the surface of the investigated coating was performed using a scanning electron microscope Zeiss Supra 35. Diffraction and thin film structure were tested with the use of the transmission electron microscopy. The cohesion and adhesion properties of the coating were made using the scratch test on the CSEM REVETEST device. The friction coefficient and wear rate of coating were determined in the ball-on-disc test. The whole study was complemented by X-ray crystallography. Findings: The TiCN coating demonstrated columnar structure as well as good adherence to the substrate - the critical load LC2 is 63 N. It was found that the structure of the investigated coating consisted of fine crystallites. Basing on the XRD pattern of the TiCN, the occurrence of fcc phase was observed in the coating, the texture direction <111> is perpendicular to the sample surface. In sliding dry friction conditions, the friction coefficient for the investigated element is set in the range between 0.32-0.37. The coatings demonstrated a high hardness (3000 HV). Practical implications: In order to evaluate with more detail the possibility of applying these surface layers in tools, further investigations should be concentrated on the determination of the thermal fatigue resistance of the coatings. The very good mechanical properties of the TiCN coatings make them suitable in industrial applications. Originality/value: The investigation results will provide useful information to applying the TiCN coatings for the improvement of mechanical properties of the hot work tool steels.

9

PVD surface treatment of heat-treated cast aluminium alloys

Tański T., Dobrzański L. A., Wiśniowski M., Linek T., Szklarek R.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2016

|

Vol. 79, nr 2

79--88

EN

Purpose: Main purpose of the paper is results share of AlSi9Cu and AlSi9Cu4 cast aluminium alloys treatment investigation. Processing was performed using CAE-PVD method in order to obtain gradient coatings. Design/methodology/approach: CAE-PVD method was used to obtain gradient coatings on AlSi9Cu and AlSi9Cu4 cast aluminium alloys after heat treatment. Investigation of resulting material was performed using SEM, TEM, GDOS, ball-on-disk wear resistance test and microhardness test. Findings: The investigations presented in this paper reveal that it was possible to successfully deposit Cr/CrN/CrN, Cr/CrN/TiN, and Ti/Ti(C,N)/(Ti,Al)N nano-crystalline coatings on Al-Si-Cu aluminium substrate using CAE-PVD method. Investigations of the coatings reveal a microstructure that adhere tightly to the aluminium substrate without any visible delamination but with visible transition zone between the investigated layers and the substrate material. Research limitations/implications: There is need for further research activity in field of nanocomposite films and coatings that should concentrate on following problems: controlled grain size of coatings/films, development of hybrid coatings with unique physical and functional properties, e.g. nanophase biomaterials. Practical implications: Better understanding of mechanisms that proceed during CAE-PVD treatment of AlSi9Cu and AlSi9Cu4 cast aluminium alloys. Creation of material, that, thanks to the treatment, can be coated with layer characterized by gradient chemical composition with unique physical and functional properties (e.g. higher microhardness or corrosion resistance, lower friction coefficient, etc.) that can be successfully applied within aerospace and automotive industry or even on field of biomedical applications with use of nanophase biomaterials or nano-crystalline amorphous materials. Originality/value: Cr/CrN/CrN, Cr/CrN/TiN, and Ti/Ti(C,N)/(Ti,Al)N nano-crystalline coatings were deposited on Al-Si-Cu aluminium substrate. They are characterized by visible transition zone (gradient) between the investigated layers and the substrate material.

10

Locally Reinforcement TiC-Fe Type Produced in Situ in Castings

Olejnik E., Szymański Ł., Kurtyka P., Tokarski T., Maziarz W, Grabowska B., Czapla P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

77--82

EN

Refinement is one of the most energy consuming technological process, aimed at obtaining mineral raw materials of the proper grain size. Cast structural elements such as jaws or hammers in crushing machines operate under conditions of an intensive wear. The data indicate that 80% of failures of machines and devices is caused by wearing of rubbing surfaces. This problem became the subject of several scientific and industrial investigations carried out in the whole world in order to produce materials ultra- wear resistant. Methods allowing to obtain wear resistant composite castings are discussed in the hereby paper. Within the performed research microstructures of the produced composite zones were presented and the comparative analysis with regard to mechanical and functional properties of local composite reinforcements in relation to the commercial alloys of increased wear resistance was performed. The results show almost twenty five times increase in wear resistance compared to manganese cast steel containing 18% Mn.