Surface engineering design - modelling surface engineering systems for toothed wheels.

• Autorzy: Gawroński, Z. , Kula, P. , Sawicki, J.
• Konferencja: XVIth Physical Metallurgy and Materials Science Conference on Advanced Materials and Technologies AMT'2001, Gdańsk-Jurata, 16-20 September, 2001
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca ta przedstawia przykład modelowej optymalizacji warstwy wierzchniej przeprowadzonej dla koła zębatego o średnim module. Najbardziej popularną obróbką cieplną stosowaną dla kół zębatych o średnim module jest nawęglanie zębów na grubość około dwa razy większą niż położenie punktu Bielajewa. W celu optymalizacji wyznaczono naprężenia własne w warstwie wierzchniej po nawęglaniu konwencjonalnym i próżniowym. Do pomiaru naprężeń własnych wykorzystano metodę Waismana-Phillipsa i zmodyfikowaną metodę rentgenowską sin kwadrat psi. Naprężenia te następnie superonowano z naprężeniami do wymuszeń zewnętrznych, które wyznaczono przy użyciu pakietu ANSYS. Analiza superpozycji naprężeń wykazała, że najlepsze warunki pracy koła zębatego o średnim module występują po nawęglaniu próżniowym.

EN

The work presents a case of a surface layer model optimization carried out for a medium module toothed wheel. The heat treatment most commonly used for toothed wheels of a medium module consists in their carburization to the depth amounting to twice the distance of Belaiev point from the surface. In order to optimize the process, residual stresses in the surface layer after conventional and vacuum carburization processes have been determined. Two methods were used to measure the stress, the Waismann-Phillips method and a modified X-ray square sin psi measurement. The stresses were then superposed with those originating from external loads and determined using standard ANSYS software. An analysis of stress superposition revealed the best working conditions for a medium module toothed wheel as those occuring after its vacuum carburization.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja modelowa; warstwa wierzchnia; koło zębate o średnim module; nawęglanie; naprężenia własne; pakiet ANSYS; nawęglanie próżniowe; pomiar

EN

model optimization; surface layer; medium module toothed wheels; carburization; residual stresses; ANSYS software; vacuum carburization; measurement

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2001
• Tom: R. XXII, nr 4
• Strony: 333-336
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Gawroński, Z.

• Institute of Materials Engineering, Technical University of Łódz, Poland

autor

Kula, P.

• Institute of Materials Engineering, Technical University of Łódz, Poland

autor

Sawicki, J.

• Institute of Materials Engineering, Technical University of Łódz, Poland

• Technical University of Lodz, Institute of Materials Engineering, Poland

Bibliografia

• [1] Gawroński Z.: Nowa procedura projektowania inżynierskiego z zakresu doboru materiałów i technologii ich uszlachetniania Inżynieria Materiałowa nr 3, 2000, pp.108-114.
• [2] Gawroński Z.: Wpływ stanu naprężeń własnych w warstwach azotowanych na zużycie o charakterze zmęczenia stykowego Praca habilitacyjna, Zeszyt naukowy nr 755, PŁ, 1999 .
• [3] Ashby M.F.: Materials Selection in Mechanical Design Pergamon Press Ltd, 1992.
• [4] Golański D, Bielański P., Wierzchoń T.: Numerical modelling of residual stresses in boride layers on steel. Surface Engineering, Vol.13, No.2, 1997, pp.145-148.
• [5] Ramalingam S., Zheng L.: Film-substrate interface stresses and their role in the tribological preformance of surface coatings. Tribology International, Vol.28, No.3, 1995, pp.145- 161.
• [6] Djabella H., Amell R.D.: Finite element analysis of the contact stresses in elastice coating/substrate under normal and tangentional load. Thin Solid Films, 223, 1993, pp. 87-97.
• [7] Djabella H., Arnell R.D.: Two dimensional finite element analysis of elastice stresses in double layer systems under combined surface normal and tangentional loads. Thin Solid Films, 226, 1993, pp.65-79.
• [8] Bell T., Mao K. , Sun Y.: Surface engineering design: modelling surface engineering systems for improved tribological performance. Surface & Coatings Technology, 108-109, I 998, pp. 360-368.
• [9] Kula P., Gawroński Z., Siniarski D., Sawicki J. : Designing of structure and properties of composite coatings for special applications. Proc. of. 12th Summer School „Modern Plasma Surface Technology", Kołobrzeg, 2000, pp.187-205.
• [10] Haś Z.: Kryteria wyboru obróbki warstw wierzchnich kół zębatych. Materiały II Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej z zakresu Obróbki Powierzchniowej, Kule, 1993, pp.21-26.
• [11] Waisman J., Phillips A.: Proc. of the Soc. Experimental Stress Analysis, Vol XI, No.2, 1952, p. 102.
• [12] Zienkiewicz O.C.: Metoda elementów skończonych . Arkady, Warszawa, 1972.