Problematika disertační práce a současný stav řešení Otakar Šamánek "Myslím si, že na celosvětovém trhu je místo maximálně pro 5 počítačů." Thomas Watson, ředitel společnosti IBM, 1943
2 /13 OSNOVA Formulace problému Úvod do problematiky Experimentální zařízení Současný stav řešení Získané výsledky a poznatky Závěr
3 /13 FORMULACE PROBLÉMU Téma: Snížení tření a opotřebení strojních částí cílenou modifikací topografie třecích povrchů během provozu strojních součástí může dojít ke styku třecích povrchů, tření a opotřebení vhodné navržení geometrie povrchové textury může napomáhat dodání maziva do kontaktu v kritických fázích provozu a zároveň prodloužit únavovou životnost součásti Opotřebení zadíráním Poškození povrchu pittingem
4 /13 ÚVOD DO PROBLEMATIKY SURFACE TEXTURING Cílená modifikace topografie třecích povrchů vytvoření soustavy mikrodůlků na třecích površích snížení tření a opotřebení třecích povrchů konformní povrchy LST textura na třecím povrchu Etsion, I.: LST technology, 2008 nekonformní povrchy hydrodynamické x smíšené (částečné EHD) mazání Mikrostruktura kůže žraloka, snižující tření s okolním prostředím Hsu, S., M., Surface texturing, 2006
5 /13 ÚVOD DO PROBLEMATIKY Způsoby realizace textur Mechanické metody Litografické metody Povlakování Paprskem energie Typy povrchových textur Mechanicky princip vyrážení vtisků (Rockwell) Laserem technologie LST (Laser Surface Texturing) http://pvcdrom.pveducation.org www.advancedsealingsolutions.com Kovalchenko et. al., 2005
6 /13 ÚVOD DO PROBLEMATIKY HYPOTÉZY Zásobník maziva různé provozní podmínky textura x jediný vtisk v kontaktní stopě chování mazacího filmu v kontaktu CUSANO, C., WEDEVEN, L. D., 1982 XU., G., SADEGHI, F., CODGELL, J. D., 1997 ZHAI, X. et. al., 1997; KŘUPKA, I., 2007 Koncentrátor napětí numerické analýzy x experiment vliv vtisku na rozložení tlaku v kontaktu HOWELL, M. B., RUBIN, C. A., HAHN, G. T., 2004 NÉLIAS, d. et. al., 2005 vliv vtisků na únavovou životnost NÉLIAS, D., VILLE, F., 2000; ANTALUCA, E., NÉLIAS, D., 2008 XU, G., SADEGHI, F., HOEPRICH, M.R., 1998; NÉLIAS, D., 2005 0.6 1.8 V.M.M.B da Mota et al., 2008; UEDA, T., MITAMURA, N.:. 2008 lubrication film thickness H [-] 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 pressure P [-] 0-1.5-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 X distance [-] 0
7/13 EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ INDENTOR Výhody: dobře definovaná geometrie vtisku snadná kontrola tvorby textur různé geometrie textur Nevýhody: časová náročnost na tvorbu textury Rotační posuv vzorku, Vertikální posuv Indentoru Krokové motory Horizontální posuv vzorku Motorizovaný lineární posuv Řízení a kontrola celého procesu tvorby textury na třecím povrchu Texturovací přípravek Indentor
8/13 EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ RCF TESTY kruhový kontakt mezi diskem a vzorkem materiál disků a vzorků: ocel AISI 52100 kontaktní tlak 5 GPa, průměr kontaktní oblasti 600 µm drsnost povrchů: vzorek Ra 0,1 µm disky Ra 0,1 µm Model zkušebního vzorku parametr mazání Λ = 0,4 0,6 (smíšené mazání) Ukončení měření výskyt povrchového poškození Model experimentálního zařízení R MAT monitorování vibrací
9/13 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ GEOMETRIE TEXTUR Textury T1, T2: mezi řadami: 75µm mezi vtisky: 150µm hloubka: 0,6 µm a 1,45 µm Textury T3, T4: mezi řadami: 75µm mezi vtisky: 75µm hloubka: 0,6 µm Vrbka M, et al. Effect of surface texturing on rolling contact fatigue within mixed lubricated non-conformal rolling/sliding contacts. Tribol Int (2010), doi:10.1016/j.triboint.2010.02.002
10/13 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ GEOMETRIE TEXTUR Vrbka M, et al. Effect of surface texturing on rolling contact fatigue within mixed lubricated nonconformal rolling/sliding contacts. Tribol Int (2010), doi:10.1016/j.triboint.2010.02.002
11/13 ZÍSKANÉ VÝSLEDKY A POZNATKY 1,20E+07 1,00E+07 1,10E+07 1,00E+07 cykly do porušení 8,00E+06 6,00E+06 4,00E+06 2,00E+06 8,20E+05 2,30E+06 8,70E+05 0,00E+00 Bez textury T1 T2 T3 T4
12/13 ZÁVĚR geometrie textury ovlivňuje životnost hloubka a hustota vtisků mělké vtisky (0,6 µm) zvýšení životnosti rozložení vtisků bez výrazného vlivu vhodné rozložení povrchové textury (za konkrétních podmínek) zvýšení životnosti GRANTOVÁ ČINNOST FV Vliv cílené modifikace topografie třecích povrchů na kontaktní únavu ukončený FRVŠ Bezkontaktní 3D měření topografie povrchů ve strojírenství ukončený FRVŠ Cílená modifikace topografie strojních součástí přijat, řešený FRVŠ Moderní metody modifikace struktury povrchu strojních součástí podaný
DĚKUJI ZA POZORNOST!