Uwarunkowania frettingu jako procesu destrukcji warstw wierzchnich związane są głównie z geometrycznymi warunkami styku, rodzajem i kierunkiem względnego ruchu elementów będących w styku, wartością obciążenia, wartością amplitudy poślizgów na powierzchni styku i wpływem otoczenia (tlen, smary, wilgoć). Rodzaj i kierunek względnego ruchu stykających się elementów decyduje o podziale frettingu na 4 zasadnicze rodzaje: fretting przy ruchu stycznym (tangential fretting), fretting przy ruchu normalnym (radial fretting), fretting przy ruchu obrotowym (rotational fretting) oraz fretting przy ruchu skrętnym (torsional fretting). W zależności od wartości amplitudy i wartości obciążenia rozróżnia się trzy zakresy frettingu: styk z poślizgami na części obszaru (partial slip regime), styk z poślizgami na całym obszarze (gross slip regime), zakres przejściowy (mixed slip regime). Analizę uwarunkowań frettingu uwzględniającą współczesne poglądy przedstawiono w referacie.
EN
Conditions of the fretting as surface degradation process are connected with geometrical contact conditions, kind and direction of relative movement of contacting elements, load value, sliding amplitude value and influence of surrounding atmosphere (oxygen, lubricant, moisture). Kind and direction of relative movement decide on division of fretting on four types: tangential fretting, radial fretting, rotational fretting, torsional fretting. Three fretting regimes are classified depending on load and amplitude of sliding: partial slip regime, gross slip regime and mixed slip regime. Fretting conditions analyse taking into account contemporary views is presented in the paper.
Przedstawiono charakterystykę frettingu jako złożonego procesu zużywania. Opisano przebieg zużywania frettingowego w metalach, polimerach i ceramice. Przedstawiono wyniki badań zużycia frettingowego wybranych skojarzeń materiałowych: metalowych, polimerowych i ceramicznych. Badania przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym z próbkami o styku skoncentrowanym.
W trakcie eksploatacji samolotów obserwuje się wiele niekorzystnych zjawisk zachodzących w otoczeniu połączeń nitowych, na przykład odkształcenia plastyczne, wtórne zginanie, koncentracja naprężeń, zmęczenie cierne (fretting) [1], które wpływają ujemnie na trwałość połączenia powodując inicjację pękania pokrycia. Praca stanowi etap analizy lokalnych i mikrolokalnych zjawisk w otoczeniu współpracujących powierzchni nitu i blach oraz obserwacji zjawiska frettingu wywołanego cyklicznym rozciąganiem zakładkowego połączenia nitowego [2-6].
EN
The riveted joints are critical areas of the aircraft structure due to severe stress concentrations, plastic strain, secondary bending and effects such as surface damage (fretting wear). Therefore the fatigue crack initiation starts at the rivet holes. This is a stage of study of the local and micro local physical phenomena in the neighbourhood of mating surfaces of the rivet and the hole. The paper deals with the inspection of fretting phenomena in the lap riveted joint subjected to cyclic load. Specimens are made of thin aluminium sheets connected by steel rivets. Chosen shape and dimensions of the sample ensures predictable and repetitive failure behaviour. Many undesirable phenomena, like electro-chemical corrosion, occur in riveted joint due to different material properties of steel and aluminium alloy. This situation causes reduction in fatigue life and is suitable for observing surface damage. Numerical FEM calculations are carried out to estimate tearing (ultimate) force and observe the mechanism of the specimen failure. Static and fatigue tests of tensile loaded lap riveted specimens and fractographic (SEM) analysis are performed. The settlement of aluminium wear debris on the surface of steel rivet occurs during fatigue tests and accelerates damage of the riveted joint. Fretting phenomena takes place in aluminium sheets under the rivet driven head and around the region of rivet hole where the cylindrical part of countersunk rivet changes into the conical one. Results of fatigue tests and fractographic analysis can be used in verification of local numerical models.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono warunki rozwoju zużycia frettingowego, szczególnie podkreślając duże prawdopodobieństwo wystąpienia oscylacji pomiędzy skojarzonymi powierzchniami. Stwierdzono, że istnieje duże prawdopodobieństwo jego rozwoju w środkach transportu. Jako przykład przedstawiono rozwój tego zużycia w wybranych połączeniach pojazdów szynowych i konstrukcji lotniczych.
EN
In the paper development conditions of fretting wear were discussed. A great generation probability of oscillation between coupled surfaces was pointed out particularly. It was found there is a big probability of that oscillation development in the means of transport. As an example development of that wear in selected joints of rail vehicles and aeronautical constructions was presented.
Purpose: Present paper addresses the formulation of delamination-fretting wear failure predictive equation in HAp-Ti-6Al-4V interface of hip arthroplasty femoral stem component using multiple linear regression model. Design/methodology/approach: A finite element computational model utilising adaptive meshing algorithm via ABAQUS/Standard user subroutine UMESHMOTION is developed. The developed FE model is employed to examine effect of different HAp-Ti-6Al-4V interface mechanical and tribological properties on delamination-fretting wear behaviour. The FE result is utilised to formulate predictive equations for different stress ratio conditions using multiple linear regression analysis. Findings: Delamination-fretting wear predictive equations are successfully formulated with significant goodness of fit and reliability as a fast failure prediction tool in HAp coated hip arthroplasty. The robustness of predictive equations is validated as good agreement is noted with actual delamination-fretting wear results. Research limitations/implications: The influence of different mechanical and tribological properties such as delamination length, normal loading, fatigue loading, bone elastic modulus and cycle number under different stress ratio on delamination-fretting wear failure is analysed to formulate failure predictive equations. Practical implications: The formulated predictive equation can serve as a fast delamination-fretting wear failure prediction tool in hip arthroplasty femoral stem component. Originality/value: Limited attempt is done to explore the potential of utilizing multiple linear regression model to predict failures in hip arthroplasty. Thus, present study attempt to formulate delamination-fretting wear failure predictive equation in HAp -Ti-6Al-4V interface of hip arthroplasty femoral stem component using multiple linear regression model.
Fretting dotyczy zjawisk, które powodują zużycie w połączeniach nominalnie nieruchomych, jak np. we wpustach, połączeniach wciskowych, nitowych czy śrubowych. Zużycie to jest wynikiem mikroprzemieszczeń elementów, które wywołane są zwykle oscylacjami bądź wibracjami podczas pracy urządzenia. W literaturze można znaleźć wyniki badań tarcia i zużycia o charakterze frettingu w szerokim zakresie amplitud przemieszczeń, zwykle jednak podczas trwania jednego testu amplitudy pozostawały na niezmienionym poziomie. Taka sytuacja jest jednak daleka od rzeczywistych warunków panujących podczas pracy urządzeń, gdzie elementy współpracują przy różnych prędkościach, częstotliwościach, pod różnymi obciążeniami termicznymi i różnymi naciskami podczas jednego cyklu roboczego. Wszystkie te parametry bezpośrednio lub pośrednio wpływają na amplitudę przemieszczenia oraz zużycie przez fretting. W niniejszej pracy zaprezentowane zostały wyniki testów przeprowadzonych na próbkach pokrytych powłoką TiC pod obciążeniem stałym oraz zmiennym. Duża odporność na zużycie takiej powłoki została stwierdzona w licznych pracach. Celem obecnych badań było sprawdzenie jak powłoka TiC zachowuje się przy zmiennej amplitudzie przemieszczeń oraz czy możliwe jest prognozowanie trwałości powłoki podczas pracy przy takich warunkach. Przy opisie procesu zużywania objętościowego wykorzystano pojęcie energii globalnej, a do opisu głębokości zużycia wykorzystano pojęcie energii lokalnej.
EN
Different kinds of damages have been observed depending on the loading conditions in many engineering situations. The determination of the impact of variable loading conditions allows to predict the material response and the wear rate. Numerous studies have been undertaken to understand the damage mechanisms during fretting. Several authors attach the importance of a wide range of displacement amplitude to the wear behaviour. Nevertheless there is no data on the fretting wear under disproportional amplitude conditions. In this paper, a comparison between both variable and constant loading conditions is being studied and the results are compared. Energy aspects is one of the crucial factors that control the wear phenomena. Considering this fact, a quantitative energy approach to the wear analysis has been developed, which using and energy approach links the total wear volume to the dissipated energy during the fretting cycle. To quantify the impact of disproportional loading, a local dissipated energy approach has been developed and applied. The wear depth evolution stretch is related to the cumulated density of energy dissipated in the contact area. Those theoretical means have been applied to quantify the fretting wear of a TiC coating deposited onto a 6-5-3 type high-speed steel. A ball-against-flat specimen arrangement has been used in the experiments.
Resistance to fretting wear has been widely studied the last two decades. It has been shown that single TiN coatings on M2 HSS steels reduce the fretting damage about one order of magnitude and it is expected on the basis of theoretical considerations that hard multilayer coatings should present still greater resistance to wear. In the present paper hard modulated TiC/VC carbide multilayer coatings with lambda = 40 nm on M2 HSS steel substrate have been submitted to the fretting wear and the results have been compared with those for single TiC coating and for the M2 HSS substrate itself. The carbide coatings have been deposited with use of an indirect method invented in the Technical University of Łódź, Poland, the fretting tests have been performed in the Laboratory of Tribology and of Dynamic Systems of the Ecole Centrale in Lyon, France, and the results have been elaborated according to the new methodology developed in the latter. It turned out that the fretting wear of the multilayer coating was 25 times less than that of the M2 substrate, much less than that of the single TiC coating and 2.5 times less than that of the commercial TiN coating on the same steel.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.