Нестационарный износ двухслойного покрытия с учётом тепловыделения от трения

Автор: Зеленцов Владимир Борисович, Митрин Борис Игоревич, Кузнецова Татьяна Анатольевна, Лапицкая Василина Александровна

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 1 т.13, 2020 года.

Бесплатный доступ

Применение двухслойных покрытий является одним из распространённых путей повышения работоспособности высоконагруженных узлов трения. Проектирование двухслойных покрытий и прогнозирование их эффективности в условиях сухого трения скольжения требуют разработки математических моделей скользящего контакта, учитывающих износ и разогрев вследствие трения. Для этого в статье рассматривается нестационарная квазистатическая контактная задача несвязанной термоупругости в случае скольжения с постоянной скоростью жёсткого штампа, имеющего вид полуплоскости, по поверхности двухслойного упругого покрытия, сцепленного по нижней грани с плоской недеформируемой подложкой. Во время процесса жёсткий штамп не только скользит по поверхности термоупругого покрытия, но и внедряется в него по нормали. Трение штампа о покрытие описывается законом Амонтона-Кулона. Возникающий тепловой поток от трения направлен вглубь покрытия. Фрикционный скользящий контакт приводит к изнашиванию двухслойного покрытия...

Еще

Износ, скользящий контакт, двухслойное покрытие, фрикционное тепловыделение, квазистатика, математическое моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/143170664

IDR: 143170664 | DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.1.8

Список литературы Нестационарный износ двухслойного покрытия с учётом тепловыделения от трения

Колесников В.И., Иваночкин П.Г. Двухслойные композиции триботехнического назначения для тяжелонагруженных узлов трения. Ростов-н/Д: РГУПС, 2009. 124 с.
Liu L., Shen H.H., Liu X.Z., Guo Q., Meng T.X., Wang Z.X., Yang H.J., Liu X.P. Wear resistance of TiN(Ti2N)/Ti composite layer formed on C17200 alloy by plasma surface Ti-alloying and nitriding // Appl. Surf. Sci. 2016. Vol. 388. P. 103-108.
Shi C.-M., Wang T.-G., Pei Z.-L., Gong J., Sun C. Effects of the thickness ratio of CrN vs Cr2O3 layer on the properties of double-layered CrN/Cr2O3 coatings deposited by arc ion plating // J. Mater. Sci. Tech. 2014. Vol. 30. P. 473-479.
Zhang J., Sun K., Wang J., Tian B., Wang H., Yin Y. Sliding wear behavior of plasma sprayed Fe3Al-Al2O3 graded coatings // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516. P. 5681-5685.
Murray J.W., Cook R.B., Senin N., Algodi S.J., Clare A.T. Defect-free TiC/Si multi-layer electrical discharge coatings // Mater. Des. 2018. Vol. 155. P. 352-365.
Sharifahmadian O., Mahboubi F. A comparative study of microstructural and tribological properties of N-DLC/DLC double layer and single layer coatings deposited by DC-pulsed PACVD process // Ceram. Int. 2019. Vol. 45. P. 7736-7742.
Фельдштейн Е.Э., Девойно О.Г., Кардаполова М.А., Луцко Н.И., Журек Д., Михальски М. Трибологические характеристики композиционных покрытий, сформированных лазерной наплавкой порошков никелевого самофлюсующегося сплава и бронзы // Трение и износ. 2016. Т. 37, № 5. С. 588-596.
Козарез И.В., Михальченкова М.А., Лавров В.И., Синяя Н.В. Повышение абразивной износостойкости деталей варьированием техники наплавки двухслойных покрытий с твердой поверхностью // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 10. С. 38-40.
Иваночкин П.Г., Колесников В.И., Флек Б.М, Чебаков М.И. Контактная прочность двухслойного покрытия при наличии сил трения в области контакта // Изв. РАН. МТТ. 2007. № 1. С. 183-192.
Горячева И.Г., Торская Е.В. Моделирование контактно-усталостного разрушения двухслойного упругого основания // Изв. РАН. МТТ. 2008. № 3. С. 132-144.
Азоян А.И., Иваночкин П.Г. Плоская контактная задача для тонкой двухслойной упругой полосы при неполном сцеплении слоев с учетом тепловыделения в зоне контакта // Современные проблемы механики сплошной среды: тр. XVIII Междунар. конф., Ростов-на-Дону, 7-10 ноября 2016 г. Ростов-н/Д: Изд-во ЮФУ, 2016. С. 20-24.
Vasiliev A.S., Volkov S.S., Aizikovich S.M. Approximated analytical solution of contact problem on indentation of elastic half-space with coating reinforced with inhomogeneous interlayer // Mater. Phys. Mech. 2018. Vol. 35. P. 175-180.
Vasiliev A.S., Volkov S.S., Aizikovich S.M. Torsion of an elastic transversely isotropic half-space with a coating reinforced by a functionally graded interlayer // Proc. of the 11th Int. Conf. "Shell structures: Theory and applications". SSTA 2017, Gdansk, Poland, October 11-13, 2017. Vol. 4. P. 185-188.
Yilmaz K.B., Comez I., Yildirim B., Guler M.A., El-Borgi S. Frictional receding contact problem for a graded bilayer system indented by a rigid punch // Int. J. Mech. Sci. 2018. Vol. 141. P. 127-142.
Vasiliev A.S., Volkov S.S., Aizikovich S.M., Litvinenko A.N. Indentation of an elastic half-space reinforced with a functionally graded interlayer by a conical punch // Mater. Phys. Mech. 2018. Vol. 40. P. 254-260.
Гольдштейн Р.В., Устинов К.Б., Ченцов А.В. Оценка влияния податливости подложки на напряжения, вызывающие потерю устойчивости отслоившегося покрытия // Вычисл. мех. сплош. сред. 2011. Т. 4, № 3. С. 48-57.
Kudish I., Pashkovski E., Volkov S.S., Vasiliev A. S., Aizikovich S.M. Heavily loaded line EHL contacts with thin adsorbed soft layers // Math. Mech. Solid. 2020. Vol. 25. P. 1011-1037.
Volkov S.S., Vasiliev A.S., Aizikovich S.M., Sadyrin E.V. Contact problem on indentation of an elastic half-plane with an inhomogeneous coating by a flat punch in the presence of tangential stresses on a surface // AIP Conf. Proc. 2018. Vol. 1959. 070037.
Бабешко В.А., Ворович И.И. К расчету контактных температур, возникающих при вращении вала в подшипнике // ПМТФ. 1968. № 2. С. 135-137.
Лифанов И.К., Саакян А.В. Метод численного решения задачи о вдавливании движущегося штампа в упругую полуплоскость с учётом тепловыделения // ПММ. 1982. Т. 46, № 3. С. 494-501.
Ворович И.И., Пожарский Д.А., Чебаков М.И. Задача термоупругости о движущемся штампе при учете тепловыделения от трения // ПММ. 1994. Т. 58, № 3. С. 161-166.
Зеленцов В.Б., Митрин Б.И. Термоупругая неустойчивость в связанной квазистатической задаче термоупругости о скользящем контакте с разогревом от трения // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 1. С. 72-87.
Александров В.М., Аннакулова Г.К. Взаимодействие покрытий тел с учетом деформируемости, износа и тепловыделения от трения // Трение и износ. 1992. Т. 13, № 1. С. 154-160.
Евтушенко А.А., Пырьев Ю.А. Влияние изнашивания на развитие термоупругой неустойчивости фрикционного контакта // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 1. С. 114-121.
Zelentsov V.B., Mitrin B.I., Lubyagin I.A., Kudish I.I. Diagnostics of wear thermoelastic instability based on sliding contact parameter monitoring // IMA J. Appl. Math. 2019. Vol. 84. P. 345-365.
Аль-Эхари Х., Аль-Дулайми К.Ю., Вархолински Б., Кузнецова Т.А. Взаимосвязь температуры поверхности и трибологических характеристик защитного покрытия на инструменте // Трение и износ. 2019. Т. 40, № 5. С. 623-630.
Broszeit E., Matthes B., Herr W., Kloos K.H. Tribological properties of r.f. sputtered Ti-B-N coatings under various pin-on-disc wear test conditions // Surf. Coating Tech. 1993. Vol. 58. P. 29-35.
Зеленцов В.Б., Митрин Б.И., Лубягин И.А. Влияние износа на фрикционный разогрев и возникновение термоупругой неустойчивости скользящего контакта // Вычисл. мех. сплош. сред. 2016. Т. 9, № 4. С. 430-442.
Вестяк А.В., Игумнов Л.А., Тарлаковский Д.В., Федотенков Г.В. Воздействие нестационарного давления на тонкую сферическую оболочку с упругим заполнителем // Вычисл. мех. сплош. сред. 2016. Т. 9, № 4. С. 443-452.
Коваленко А.Д. Введение в термоупругость. Киев: Наук. думка, 1965. 204 с.
Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. М.: Высшая школа, 1975. 407 с.
Гурвиц А., Курант П. Теория функций. М.: Наука, 1968. 648 с.
Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1965. 331 с.

Еще

Статья научная