Sliding of spherical ball on solid lubricating coating combined with wear process

In present paper we show results of ball-on-disk wear experiment of MoS2 film deposited on Ti6Al4V substrate. The ball material is aluminium oxide. The tests are performed for different surrounding temperature conditions: 20°C, 200°C and 350°C. It is shown that depth of the wear groove increases with increasing surrounding temperature. A finite element modelling approach is next developed to mimic the experimental observations of ball-on-disk wear process. It is based on the assumption of steady state condition developed during short time scale at contact region. The steady state results can next be applied to long time scale in which wear process is numerically simulated. Model results are compared with experimentally obtained wear groove and show satisfactory agreement.

Artykuł prezentuje wyniki testu zużycia powłoki samosmarującej MoS2 nałożonej na podłoże wykonane z materiału Ti6AI4V. Powłoka obciążona jest kulką szafirową w ruchu rotacyjnym. Badania wykonano w trzech różnych temperaturach otoczenia: 20°C, 200°C oraz 350°C. Wykazano, że głębokość rowka zużyciowego wzrasta wraz ze wzrostem temperatury otoczenia. Zaproponowano model metody elementów skończonych za pomocą którego zasymulowany został proces zużycia warstwy. Punktem wyjścia dla tej części pracy było założenie stanu ustalonego, powstającego w obszarze kontaktu pomiędzy kulą a warstwą. Warunki odpowiadające temu stanowi przyjęto do matematycznego opisu procesu zużycia z wykorzystaniem równań Archarda. Na zakończenie eksperymentalny profil zużycia porównany został z wynikami otrzymanymi metodą elementów skończonych.