Badanie zużywania ściernego powłok przeciwzużyciowych metodą ball-cratering

W pracy zaprezentowano wyniki współczynników zużywania ściernego Kc, wybranych powłok PVD wyznaczonych metodą ball-cratering. Podstawowym problemem, jaki należało rozwiązać, był dobór odpowiednich dla badanej powłoki, wartości parametrów pracy węzła tarcia w metodzie ball-cratering: obciążenia, prędkości obrotowej oraz drogi tarcia minimalnej, maksymalnej. Parametry te opracowano na podstawie wyników eksperymentów optymalizacyjnych zaplanowanych z wykorzystaniem metody optymalizacji jakości G. Taguchiego. Wyznaczone parametry pracy węzła tarcia zostały zastosowane do przeprowadzenia testów tribologicznych mających na celu wyznaczanie współczynników zużywania ściernego powłok przeciwzużyciowych. W wyniku przeprowadzonych eksperymentów zbadano odporność na zużywanie ścierne wybranych powłok PVD będących przedstawicielami powłok wielowarstwowych, złożonych, wieloskładnikowych i hybrydowych.

The present work shows the micro-abrasive wear resistance of CrN, AlTiN, AlCrN, (TiN/AlCrN)x5 coatings and composite layers, including nitrided layer/CrN, nitrided layer/AlTiN coatings on hardened AISI H13. The research method applied to determine the abrasion resistance of the coatings by a micro-abrasion wear tests is based on the ball-cratering method. A series of resistance tests to abrasive wear performed using ball-cratering method were conducted in accordance with the test plan based on the Taguchi design. Variable test parameters were load, the speed of ball rotation, and sliding distance. A measuring device, an optical microscope, was used to take photographs and measure the diameters of the wear traces visible in the form of craters received after the performance of tribological tests. The experiments were carried out using the combination of tribological test parameters based on nine experiments (L9) of Taguchi orthogonal design with three variable test parameters: load, speed of ball rotation, and sliding distance. The results of the abrasive wear tests performed using ball-cratering method on duplex and non-duplex coatings were successfully verified by using the Taguchi optimisation program. Optimisation of the tribological test parameters based on the Taguchi method has been found to be very efficient and convenient for the investigation of the abrasive wear rate of the antiwear coatings.