Metody modifikace topografie strojních prvků

Podobné dokumenty
Problematika disertační práce a současný stav řešení

Snížení tření a opotřebení strojních částí cílenou modifikací třecích povrchů

Mechanická modifikace topografie strojních součástí

Experimentální studium utváření mazacích filmů při reverzaci a rozběhu třecích povrchů

TRIBOLOGIE. představení výzkumné skupiny. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v BRNĚ

1 VYMEZENÍ ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY A PŘEDBĚŽNÉHO CÍLE DISERTAČNÍ PRÁCE...5

Studium přechodových p v mazacích ch filmech vysokorychlostní barevnou kamerou

VUT v Brně Fakulta Strojního Inženýrství Ústav konstruování. Ing. Otakar Šamánek

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou

In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém kontaktu

Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Vliv topografie třecích povrchů na funkci kluzných ložisek

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ ÚK

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou. Ing. Daniel Koutný

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ. V Brně dne..

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

Vliv povrchových nerovností na utváření velmi tenkých mazacích filmů na hranici přechodu do smíšeného mazání

Morfologie kovových povrchů po laserovém zpracování

TRIBOLOGIE. představení výzkumné skupiny. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Cílená modifikace topografie, tloušťka mazacího filmu, prokluz, vysokorychlostní záznamová technika.

Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Vliv topografie třecích povrchů na funkci kluzných ložisek

Problematika disertační práce a současný stav řešení

Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů. Pojednání ke Státní doktorské zkoušce. M. Omasta

v akademickém roku 2009/2010 Ústav konstruování, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně

ABSTRAKT KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRACT KEYWORDS BIBLIOGRAFICKÁ CITACE

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM UTVÁŘENÍ MAZACÍCH FILMŮ PŘI REVERZACI A ROZBĚHU TŘECÍCH POVRCHŮ

1 DEFINICE ZÁLKADNÍCH POJMŮ

VLIV CÍLENÉ MODIFIKACE TOPOGRAFIE NA NEDOSTATEČNĚ MAZANÝ KONTAKT

Cílená modifikace topografie, kontaktní únavová životnost - RCF, prokluz - STR, R-mat2

Vliv povrchových nerovností na vývoj tření a tloušťky mazacího filmu v oblasti přechodu do smíšeného mazání

Doktorské studium na Ústavu konstruování v akademickém roku 2010/2011

Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

Témata doktorského studia pro akademický rok 2011/2012

Bakalářská práce na ÚK. Myslete na budoucnost

VLIV POVRCHOVÝCH RÝH NA MAZÁNÍ BODOVÝCH KONTAKTŮ

Modifikace tření v kontaktu kola a kolejnice

Konstrukce optického mikroviskozimetru

CÍLENÉ MODIFIKACE TOPOGRAFIE TŘECÍCH POVRCHŮ SNIŽUJÍCÍ TŘENÍ A OPOTŘEBENÍ

Problematika disertační práce a současný stav řešení. Filip Hort

Korelace změny signálu AE s rozvojem kontaktního poškození

Chování EHD mazacího filmu při náhlých změnách rychlosti a zatížení

Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektrometrií

Elastohydrodynamické mazání za podmínek hladovění

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

OPOTŘEBENÍ A TRVANLIVOST NÁSTROJE

Aplikace spektroskopické reflektometrie při studiu elastohydrodynamického mazání

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

PROGRESIVNÍ ZAŘÍZENÍ PRO TVORBU MIKROVTISKŮ PROGRESIVE DEVICE FOR MICRO-DENTS GENERATING

Studium smykově namáhaných elastohydrodynamických mazacích filmů za tranzientních podmínek

Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektometrií

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

CYKLICKÁ VRYPOVÁ ZKOUŠKA PRO HODNOCENÍ VÝVOJE PORUŠENÍ A V APROXIMACI ZKOUŠKY OPOTŘEBENÍ. Markéta Podlahová, Ivo Štěpánek, Martin Hrdý

Západočeská univerzita v Plzni fakulta Strojní

Formování tloušťky filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech

Profesorská přednáška. Doc. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

OMYLY V CITÁTECH Tyto následující omyly v citátech jsou zajímavým dokladem toho, jak křivolaké můžou být cesty lidské fantazie a vědeckých teorií:

Studium smykově namáhaných elastohydrodynamických mazacích filmů za tranzientních podmínek

VLIV POVRCHOVÝCH NERONVOSTÍ NA VÝVOJ TŘENÍ A TLOUŠŤKY MAZACÍHO FILMU V OBLASTI PŘECHODU DO SMÍŠENÉHO MAZÁNÍ

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM UTVÁŘENÍ MAZACÍHO FILMU V SYNOVIÁLNÍM KLOUBU

Michal Vaverka: Přehled řešených projektů

Integrita povrchu a její význam v praktickém využití

Vysoké učení technické v Brně Brno University of Technology

In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém

Fakulta strojního inženýrství. Tribologie - Semestrální práce.

Vliv složení třecí vrstvy na tribologii kontaktu kola a kolejnice

Nové trendy v konstrukci pístů spalovacích motorů z hlediska tribologie

Prezentace odboru metodiky konstruování

Elastohydrodynamické mazání za podmínek hladovění

CHARAKTERISTIKY PRO POPIS STRUKTURY TŘECÍCH POVRCHŮ

VLIV TOPOGRAFIE TŘECÍCH POVRCHŮ NA KONTAKTNÍ ÚNAVU

REGIONÁLNÍ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT. Západočeská univerzita v Plzni Fakulta strojní

Hodnocení tribologických vlastností procesních kapalin

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Konstrukce optického mikroviskozimetru

Elastohydrodynamické mazání poddajných třecích povrchů

Metodika hodnocení opotřebení povlaků

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

DIAGNOSTICKÝ SYTÉM M PRO KONTROLU ITÍM M METODY AKUSICKÉ EMISE

1.1 Povrchy povlaků - mikrogeometrie

Identifikace změn parametrů signálu akustické emise jako důsledku mechanického poškození

Jméno: St. skupina: Datum cvičení: Autor cvičení: Doc. Ing. Stanislav Věchet, CSc., Ing. Petr Liškutín, Ing. Martin Petrenec,

Modifikace tření v kontaktu kola a kolejnice

KONSTUKCE PÍSTU HLAVNÍ ROZMĚRY PÍSTŮ

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

VLASTNOSTI TENKÝCH VRSTEV PŘI VYŠŠÍCH TEPLOTÁCH. Antonín Kříž Petr Beneš Martina Sosnová Jiří Hájek

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ strojní součásti. Přednáška 3

Poškození strojních součástí

12. Únavové šíření trhliny. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ strojní součásti. Přednáška 8

Interní doktorandi. Interní zaměstnanci. Externí doktorandi. Odbor metodiky konstruování. Personální zabezpečení

Abyste mohli dělat věci jinak, musíte je jinak i vidět Paul Allaire

JIŘÍ HÁJEK, ANTONÍN KŘÍŽ

POKROČILÉ PROBLÉMY ELASTOHYDRODYNAMIKY ADVANCED PROBLEMS IN ELASTOHYDRODYNAMICS

Transkript:

Metody modifikace topografie strojních prvků, M.Omasta Ústav konstruování Odbor metodiky konstruování Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně, vytvořeno v rámci projektu FRVŠ 2452/2010

OSNOVA Formulace problému Úvod do problematiky Experimentální zařízení Realizace cílené modifikace topografie Příklady výsledků a získaných poznatků Závěr Drag reduction http://www.me.utexas.edu/~hidrovo/drag -reduction.html 1/20

FORMULACE PROBLÉMU během provozu strojních součástí může dojít ke styku třecích povrchů, tření a opotřebení přístupy: mazivostní přísady, úprava třecích povrchů 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 2/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONTAKTNÍ ÚNAVA poškozování povrchů díky cyklickému namáhání (dotykem v jednom bodě nebo jedné oblasti) popis a studium kontaktní únavy se dále zabývá analýzou vlivů působících na rychlost opotřebení zkoumání iniciačních podmínek kontaktní únavy (vlivy mazání, povrchových úprav) šíření trhlin pod povrchem matriálu (růst na povrch, následné odlamování materiálu) http://rcpcrawlers.com 3/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY PROJEVY POŠKOZOVÁNÍ KONTAKTNÍ ÚNAVOU http://www.epi-eng.com smýkáním odvalováním kombinace Vzájemný pohyb těles Mechanismus opotřebení Adheze Abraze Povrchová únava Eroze Projevy opotřebení Zadírání, odřené plošky, důlky, plastické odstříhávání materiálu, přenos materiálu Škrábance, rýhy, zvlnění Trhliny, pitting Produkty chemické reakce, částice materiálu, vrstvy materiálu 4/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY PROJEVY POŠKOZOVÁNÍ KONTAKTNÍ ÚNAVOU pitting důlky v povrchu materiálu spalling odlupování vrstev materiálu http://www.stork gears.com http://www.vibanalysis.co.uk 5/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY Přirozená Modifikace topografie Cílená nahodile rozmístěné vtisky XU, G., SADEGHI, F., COGDELL, J. D., 1997 dokončovací operace kontaminace maziva AKAMATSU, Y. el. al., 1991 KANG, Y. S., SADEGHI, F., Ai, X., 2000 NAKTSUI, T., MORI, A., 2001 kontaminace maziva cílená modifikace UEDA, T., MITAMURA, N., 2008 Kombinace 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 vliv vtisku na rozložení tlaku v kontaktu numerické analýzy x experiment vliv vtisků na únavovou životnost HOWELL, M. B., RUBIN, C. A., HAHN, G. T., 2004 NÉLIAS, D., VILLE, F., 2000; ANTALUCA, E., NÉLIAS, D., 2008 XU, G., SADEGHI, F., HOEPRICH, M.R., 1998; NÉLIAS, D., 2005 6/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY MODIFIKACE TOPOGRAFIE - SURFACE TEXTURING Přirozená modifikace topografie třecích povrchů dokončovací operace kontaminace maziva hydrodynamické mazání LST textura na třecím povrchu Etsion, I.: LST technology, 2008 Cílená modifikace topografie třecích povrchů vytvoření soustavy mikrodůlků na třecích površích snížení tření a opotřebení třecích povrchů konformní povrchy nekonformní povrchy hydrodynamické x smíšené (částečné EHD) mazání Mikrostruktura kůže žraloka, snižující tření s okolním prostředím Hsu, S., M., Surface texturing, 2006 7/20

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 8/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY Vliv modifikace topografie na kontaktní oblast XU, G., SADEGHI, F., HOEPRICH, M. R, Journal of Tribology, 1998 NÉLIAS, D., VILLE, F., Journal of Tribology, 2000 ZHAI, X. et. al., Tribology Transactions, 1997 9/20

ÚVOD DO PROBLEMATIKY HYPOTÉZY FUNKCE TEXTURY NA TŘECÍM POVRCHU SOUČÁSTI 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 10/20

EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ Texturovací přípravek - INDENTOR Výhody: dobře definovaná geometrie vtisku snadná kontrola tvorby textur různé geometrie textur Rotační posuv vzorku, Vertikální posuv Indentoru Krokové motory Horizontální posuv vzorku Motorizovaný lineární posuv Řízení a kontrola celého procesu tvorby textury na třecím povrchu ROTACE ZATÍŽENÍ Nevýhody: časová náročnost na tvorbu textury POSUV 11/20

EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ Simulátor reálných podmínek R-Mat RCF TESTY kruhový kontakt mezi diskem a vzorkem materiál disků a vzorků: ocel AISI 52100 kontaktní tlak 5 GPa, průměr kontaktní oblasti 600 µm Model zkušebního vzorku drsnost povrchů: vzorek Ra 0,1 µm disky Ra 0,1 µm parametr mazání Λ = 0,4 0,6 (smíšené mazání) Ukončení měření výskyt povrchového poškození Model experimentálního zařízení R MAT monitorování vibrací 12/20

REALIZACE CÍLENÉ MODIFIKACE TOPOGRAFIE 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 13/20

REALIZACE CÍLENÉ MODIFIKACE TOPOGRAFIE 3D 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 14/20

PŘÍKLADY VÝSLEDKŮ A ZÍSKANÝCH POZNATKŮ POZOROVANÉ PORUŠENÍ 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 15/20

PŘÍKLADY VÝSLEDKŮ A ZÍSKANÝCH POZNATKŮ 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 16/20

PŘÍKLADY VÝSLEDKŮ A ZÍSKANÝCH POZNATKŮ Hloubka vtisků: 400nm Kontaktní tlak: 5 GPa Průměr kontaktní oblasti: 0,61 mm 3,0E+07 2,5E+07 Počet cyklů do porušení 2,0E+07 1,5E+07 1,0E+07 5,0E+06 0,0E+00 stopy s texturou textura 2 textura 3 textura 4 textura 5 stopa bez text. 2 stopa bez text. 3 stopy bez textury stopa bez text. stopa bez text. stopa bez text. 4 5 6 stopa bez text. 7 stopa bez text. 8 17/20

PŘÍKLADY VÝSLEDKŮ A ZÍSKANÝCH POZNATKŮ Hloubka vtisků: Kontaktní tlak: Průměr kontaktní oblasti: 800nm 5 GPa 0,61 mm 3,0E+07 2,5E+07 Počet cyklů do porušení 2,0E+07 1,5E+07 1,0E+07 5,0E+06 0,0E+00 stopy s texturou textura 2 textura 3 textura 4 textura 5 stopa bez text. 2 stopa bez text. 3 stopy bez textury stopa bez text. stopa bez text. stopa bez text. 4 5 6 stopa bez text. 7 stopa bez text. 8 18/20

PŘÍKLADY VÝSLEDKŮ A ZÍSKANÝCH POZNATKŮ 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 19/20

Děkuji vám za pozornost O. Šamánek Ústav konstruování Odbor metodiky konstruování Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně, vytvořeno v rámci projektu FRVŠ 2452/2010