OKREŚLENIE KORELACJI POMIĘDZY TWARDOŚCIĄ POWŁOK A

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN – ODDZIAà W POZNANIU
Vol. 29 nr 2
Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
2009
MACIEJ KUPCZYK, PRZEMYSàAW LIBUDA, PIOTR SIWAK
OKREĝLENIE KORELACJI POMIĉDZY TWARDOĝCIĄ POWàOK
A TRWAàOĝCIĄ POWLECZONYCH WIERTEà
W WARUNKACH DOMINACJI ZUĩYCIA ĝCIERNEGO
W artykule przedstawiono badania korelacji pomiĊdzy mikrotwardoĞcią twardych powáok
osadzonych na wiertáach krĊtych metodą áukowo-plazmową a trwaáoĞcią powleczonych wierteá
w warunkach dominacji zuĪycia Ğciernego. Zastosowano powáoki typu (Ti,Al)N, TiN i CrN.
Sáowa kluczowe: powáoki przeciwzuĪyciowe, mikrotwardoĞü, ostrza skrawające
1. ZAKRES I WARUNKI BADAē
1.1. Zakres pracy
Przedstawione w niniejszym artykule wyniki są wynikami badaĔ prowadzonych w Pracowni Podstaw Technologii, a poĞwiĊconych poszukiwaniom moĪliwoĞci oceniania wáaĞciwoĞci eksploatacyjnych ostrzy skrawających z twardymi
powáokami przeciwzuĪyciowymi, pracujących w warunkach dominacji zuĪycia
Ğciernego, na podstawie wybranych parametrów jakoĞci technologicznej [10 –
14]. SpoĞród parametrów jakoĞci technologicznej wybrano mikrotwardoĞü powáoki, a jako parametr jakoĞci uĪytkowej (eksploatacyjnej) trwaáoĞü ostrza
skrawającego z powáoką przeciwzuĪyciową w procesie skrawania (wiercenia
otworów). Wybierając mikrotwardoĞü jako parametr jakoĞci technologicznej,
kierowano siĊ tym, Īe dla olbrzymiej wiĊkszoĞci materiaáów konstrukcyjnych
i narzĊdziowych stwierdzono wystĊpowanie liniowej zaleĪnoĞci miĊdzy wzglĊdną odpornoĞcią na zuĪycie Ğcierne a ich twardoĞcią. Samsonow, Wiereszczaka
i Trietiakow [17 – 19] potwierdzili m.in. wystĊpowanie tej zaleĪnoĞci dla borków, tlenków i krzemków metali przejĞciowych, a Young, Chruszczow i Babiczew [4 – 6] dla czystych metali i róĪnych gatunków stali.
Prof. dr hab. inĪ.
Instytut Technologii Mechanicznej Politechniki PoznaĔskiej.
Dr inĪ.
Mgr inĪ. – doktorant Wydziaáu Budowy Maszyn i Zarządzania Politechniki PoznaĔskiej.
124
M. Kupczyk, P. Libuda, P. Siwak
1.2. Powáoki przeciwzuĪyciowe i metoda ich wytworzenia
Na wiertáach krĊtych ze stali szybkotnącej HS6-5-2 NWKa I10 osadzono nastĊpujące powáoki jednowarstwowe: (Ti,Al)N, TiN i CrN. Powáoki dobrano tak,
aby róĪniáy siĊ w istotny sposób twardoĞcią: najbardziej miĊkka jest powáoka
CrN, mająca twardoĞü zbliĪoną do twardoĞci ostrzy z wĊglików spiekanych,
duĪo twardsze są od niej powáoka TiN oraz azotek stopu tytanu i glinu (Ti,
Al)N, zaliczany do materiaáów z pogranicza twardych i supertwardych. Wedáug
danych firmy Oerlikon Balzers Coatings Poland oraz VTT Koszalin Techniki
i Technologie PróĪniowe powáoki te naleĪą do najczĊĞciej obecnie produkowanych [12].
Do wytwarzania powáok TiN, (Ti,Al)N oraz CrN zastosowano metodĊ áukowo-plazmową. Polega ona na wykorzystaniu zjawiska lokalnego odparowania
nanoszonego materiaáu w wyniku wytworzenia silnoprądowego áuku elektrycznego (35÷100 A, gĊstoĞü prądu 106÷108 A/cm2 [1, 10, 12, 13]). Do istotniejszych
etapów procesu wytwarzania powáok naleĪy zaliczyü: uzyskanie wysokiej próĪni
(86·10–7 Pa), stopniowe grzanie wsadu (od 150 do 500ºC), oczyszczanie jonowe
podáoĪa – trawienie z wsadem jako katodą (napiĊcie 1500 V), wytworzenie par,
zakoĔczenie procesu (ostudzenie wsadu, wyrównanie ciĞnienia) [10, 12].
Metoda ta jest obecnie coraz powszechniej stosowana ze wzglĊdu na zapewnianie znakomitej adhezji powáok do ostrzy skrawających. Wadą metody áukowo-plazmowej jest wystĊpowanie na powierzchni powáok fazy mikrokropelkowej, utrudniającej m.in. pomiar mikrotwardoĞci.
1.3. Metodyka pomiaru mikrotwardoĞci powáok
Przed osadzeniem powáok na wiertáach krĊtych zeszlifowano je w celu uzyskania páaskiej powierzchni potrzebnej do badaĔ mikrotwardoĞci (rys. 1). Po
naáoĪeniu powáok wykonano wytarcia metodą Kalotest w miejscu wczeĞniejszego szlifowania. Wytarcia te umoĪliwiáy równieĪ pomiar mikrotwardoĞci powáok
w funkcji ich gruboĞci.
NaleĪy nadmieniü, Īe dodatkowo powáoki osadzano na prostopadáoĞciennych
páytkach o wymiarach, 12,7u12,7u4,76 mm ze stali szybkotnącej HS6-5-2, które
posáuĪyáy do badaĔ weryfikacyjnych na mikroskopie skaningowym.
Do pomiaru mikrotwardoĞci zastosowano metodĊ Vickersa [12]. Odciski
wykonano w temperaturze (23±5)ºC za pomocą urządzenia PMT-3 w miejscu
wytarü wykonanych metodą Kalotest [10, 12, 13] (rys. 2). Stosowano obciąĪenia
F = 30, 40, 50, 60, 80 i 100 G, tj. 0,29; 0,39; 049; 0,58; 0,78; 0,98 N (zgodnie
z normą [15]) wedáug zaleceĔ normy [16]. Wykonano po szeĞü odcisków
w miejscu kaĪdego wytarcia dla wymienionych obciąĪeĔ.
OkreĞlenie korelacji pomiĊdzy twardoĞcią powáok ...
125
Rys. 1. Miejsca wytarcia na: a) wiertle krĊtym, b) páytce prostopadáoĞciennej [11 – 13]
Fig. 1. Places of the abrasion on; a) twist drill, b) perpendicular plate [11 – 13]
Rys. 2. Obraz odcisków wgáĊbnika Vickersa w miejscu wytarcia wykonanego metodą Kalotest [10, 12]
Fig. 2. Image of indents of Vickers indenter in the place of wipe obtained by Calotest method [10, 12]
Ze wzglĊdu na mikrometryczną gruboĞü powáok do wáaĞciwej oceny ich
twardoĞci zastosowano zmodyfikowany model Korsunsky’ego, eliminujący
w znacznym stopniu wpáyw bardzo miĊkkiego podáoĪa na wynik pomiaru mikrotwardoĞci znacznie twardszych powáok. Zastosowanie modeli Bücklego,
Jönssona i Hogmarka oraz Korsunsky’ego w wersji pierwotnej nie daáo zadowalających rezultatów [3, 7, 9]. Na podstawie wyników badaĔ wáasnych [10 – 13]
uznano za celowe wprowadzenie zmiany w istniejącym modelu Korsunsky’ego,
polegającej na uniezaleĪnieniu wspóáczynnika k z tego modelu od zbyt trudnych
do poprawnej oceny zmiennych Į i GC :
HC
HS H f HS
1 kE 2
,
(1)
gdzie: ȕ – parametr zaleĪny od gáĊbokoĞci wnikania wgáĊbnika D oraz gruboĞci
powáoki t, ȕ = D/t,
k = t/Į, przy czym Į – parametr uzaleĪniony od wartoĞci GC /HS lub Hf/HS
oraz t w przypadku odksztaácenia plastycznego podáoĪa (w praktyce
przyjmuje siĊ wartoĞü zmiennej k od 4 do 12), a GC – parametr opisujący odpornoĞü powáoki na pĊkanie na wskroĞ.
M. Kupczyk, P. Libuda, P. Siwak
126
Na podstawie badaĔ [11 – 13] zaproponowano, aby wspóáczynnik k zastąpiü
wspóáczynnikiem kx obliczonym z zaleĪnoĞci:
kx
§D· ,
x
¨
© t ¹̧
(2)
stąd
HC
HS H f HS
1 kxE 2
,
(3)
gdzie x jest wartoĞcią wyznaczaną doĞwiadczalnie dla poszczególnych obciąĪeĔ.
Wyznaczone wartoĞci wspóáczynnika x dla wszystkich badanych powáok
z azotków metali przedstawiono na rys. 3.
Wspóáczynnik x
250
x = 0,4725(D/t)-2,3417
x = 0,8526(D/t)-2,1245
x = 1,0553(D/t)-2,2862
200
x = 2,3847(D/t)-2,3239
150
x = 7,2585(D/t)-2,4918
0,29N
0,39N
0,49N
0,58N
0,78N
0,98N
x = 29,827(D/t)-2,4533
100
50
0
0
0,5
1
1,5
2
D/t
Rys. 3. WartoĞci wspóáczynnika x dla badanych powáok osadzonych na stali HS 6-5-2 w zaleĪnoĞci
od obciąĪenia oraz stosunku D/t (opracowano na podstawie [11 – 13])
Fig. 3. Values of x coefficient for investigated coatings deposited on HS 6-5-2 steel in dependence
on loading and D/t ratio (elaborated on the base of [11 – 13])
1.4. Metodyka badania zuĪycia i trwaáoĞci ostrzy wierteá krĊtych
JakoĞü uĪytkową ostrzy skrawających powleczonych powáokami przeciwzuĪyciowymi okreĞlono na podstawie badaĔ eksploatacyjnych (badania trwaáoĞci
ostrza) w procesie wiercenia na frezarce JAFO FNF-40. Badaniom poddano po
5 sztuk wierteá NWKa I10 mm z powáokami kaĪdego rodzaju.
Na potrzeby prezentowanych badaĔ trwaáoĞü ostrza okreĞlono jako sumaryczną dáugoĞü drogi skrawania do chwili stĊpienia wedáug kryterium geome-
OkreĞlenie korelacji pomiĊdzy twardoĞcią powáok ...
127
trycznego. Parametry procesu dobrano na podstawie normatywów oraz zaleceĔ
normy PN-ISO 3685.
Kierując siĊ wstĊpnymi wynikami badaĔ krzywych zuĪycia oraz zaleceniami
norm PN-83/M-58350 i PN-ISO 3685, za wskaĨnik stĊpienia przyjĊto najwiĊkszą szerokoĞü pasma starcia na powierzchni przyáoĪenia VBBmax = 0,8 mm. WartoĞci VBBmax mierzono na mikroskopie warsztatowym.
Z uwagi na liczbĊ wierteá przyjĊtych do badaĔ do istotnoĞci róĪnicy pomiĊdzy
wartoĞciami Ğrednimi zastosowano test nieparametryczny Wilcoxona [8, 14].
Ze wzglĊdu na zachowanie jednakowych wáaĞciwoĞci materiaáu obrabianego
w caáym jego przekroju (podobnej twardoĞci) do badaĔ wybrano stal 38HMJ,
poniewaĪ charakteryzuje siĊ ona bardzo dobrą hartownoĞcią, a w przypadku
podwyĪszonej twardoĞci lub w stanie tzw. twardym jest materiaáem trudno
skrawalnym [12, 14]. Materiaá obrabiany miaá postaü krąĪków o Ğrednicy I80
mm, wysokoĞci 50 mm i twardoĞci 28 ± 2 HRC. Otwory wiercono przelotowo.
W czasie wiercenia stosowano páyn cháodząco-smarujący (sulfofrezol 1), zgodnie z zaleceniami normy PN-ISO 3685:1996 dotyczącej badania ostrzy ze stali
szybkotnących. W tych warunkach dominowaáo zuĪycie Ğcierne ostrzy bez istotnego udziaáu zuĪycia cieplnego, chemicznego i adhezyjnego.
1.5. Metodyka okreĞlania korelacji
pomiĊdzy wartoĞciami mikrotwardoĞci i trwaáoĞci
W celu okreĞlenia korelacji pomiĊdzy wynikami badaĔ mikrotwardoĞci powáok osadzonych na stali szybkotnącej a wynikami badaĔ trwaáoĞci wierteá
z powáokami przeciwzuĪyciowymi zastosowano test Pearsona. Wspóáczynnik
korelacji r miĊdzy wartoĞciami z (mikrotwardoĞci) i y (trwaáoĞci) wyznaczono
na podstawie zaleĪnoĞci [8]:
r
Ȉzi zĞr yi yĞr Ȉzi zĞr 2
Ȉ yi yĞr 2
.
(4)
Wspóáczynnik r przybiera wartoĞci z przedziaáu [–1, 1]. Znak wskazuje na
kierunek korelacji, a wartoĞü liczbowa na jej siáĊ. Gdy r = 1 lub r = –1, wówczas
miĊdzy zmiennymi z i y zachodzi caákowita korelacja (w tym przypadku punkty
empiryczne ukáadają siĊ dokáadnie na linii prostej). Gdy ¨r¨>0,9, 1), istnieje
silna korelacja miĊdzy zmiennymi. Gdy ¨r¨>0,2; 0,9), istnieje wspóázaleĪnoĞü
miĊdzy zmiennymi (wiĊksza lub mniejsza w zaleĪnoĞci od wartoĞci r). Natomiast gdy ¨r ¨< 0,2, przyjmuje siĊ, Īe brak jest zaleĪnoĞci miĊdzy zmiennymi
(nie są one ze sobą skorelowane) [8, 11, 12, 20].
M. Kupczyk, P. Libuda, P. Siwak
128
2. WYNIKI BADAē
2.1. Wyniki badaĔ mikrotwardoĞci
Chcąc okreĞliü zbliĪone do rzeczywistych wartoĞci mikrotwardoĞci powáok
oraz oceniü przydatnoĞü zaproponowanej modyfikacji modelu Korsunsky’ego,
obliczono wartoĞci mikrotwardoĞci z uwzglĊdnieniem wspóáczynnika kx na podstawie uzyskanych uprzednio wyników pomiarów mikrotwardoĞci. Na rysunku 4
w formie graficznej przedstawiono wybrane wartoĞci mikrotwardoĞci obliczone
wedáug zmodyfikowanego modelu, które zestawiono porównawczo ze zmierzonymi wartoĞciami mikrotwardoĞci oraz z wartoĞciami otrzymanymi wedáug
modeli Korsunsky’ego, Bücklego oraz Jönssona-Hogmarka (rys. 4).
HS 6-5-2 +TiN
Hf B
Hf JH
Hf K
Hf Kx
28
23
18
38
38
33
33
ĝrednia mikrotwardoĞü [GPa]
Hc
ĝrednia mikrotwardoĞü [GPa]
ĝrednia mikrotwardoĞü [GPa]
33
HS 6-5-2 + CrN
HS 6-5-2 + (Ti, Al)N
38
28
23
Hc
Hf B
18
Hf JH
Hf K
Hc
Hf B
Hf JH
28
Hf K
Hf Kx
23
18
Hf Kx
13
13
8
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
ObciąĪenie wgáĊbnika [N]
a)
1
13
8
8
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
ObciąĪenie wgáĊbnika [N]
b)
1
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
ObciąĪenie wgáĊbnika [N]
1
c)
Rys. 4. Zmierzone wartoĞci mikrotwardoĞci ukáadu powáoka – podáoĪe (Hc) w funkcji obciąĪenia oraz
obliczone wedáug poszczególnych modeli (Hf B – model Bücklego, Hf JH – model Jönssona-Hogmarka,
Hf K – model Korsunsky’ego, Hf Kx – wáasny model wedáug zaproponowanej zmiany) dla powáok:
a) TiN, b) (Ti,Al)N, c) CrN osadzonych na stali HS6-5-2 (opracowano na podstawie [11 – 13])
Fig. 4. Measured values of microhardness coating – substrate system (Hc) as a function of loading
and calculated values for particular microhardness models (Hf B – Bückle’s model, Hf JH –
Jönsson-Hogmark’s model, Hf K – Korsunsky’s model, Hf Kx – own model according to proposed
modification) for a) TiN, b) (Ti,Al)N, c) CrN coatings deposited on HS6-5-2 steel substrate
(elaborated on the base of [11 – 13])
Wyniki badaĔ wykazaáy istotną róĪnicĊ pomiĊdzy zmierzonymi wartoĞciami
mikrotwardoĞci a obliczonymi na podstawie zmodyfikowanego modelu Korsunsky’ego niezaleĪnie od przyjĊtego obciąĪenia. Stwierdzono tym wiĊkszą
róĪnicĊ pomiĊdzy wartoĞciami, im wiĊksze byáo obciąĪenie podczas pomiaru.
OkreĞlenie korelacji pomiĊdzy twardoĞcią powáok ...
129
Z wykresów zamieszczonych na rys. 4 wynika równieĪ, Īe pozostaáe analizowane modele oceny mikrotwardoĞci nie kompensują w wystarczającym stopniu
wpáywu bardzo miĊkkiego podáoĪa na obliczoną wartoĞü mikrotwardoĞci powáoki.
2.2. Wyniki badaĔ zuĪycia ostrzy
JakoĞü uĪytkową ostrzy skrawających powleczonych powáokami przeciwzuĪyciowymi okreĞlono na podstawie badaĔ eksploatacyjnych (badania zuĪycia
i trwaáoĞci ostrzy wierteá) w procesie wiercenia z nastĊpującymi parametrami:
f = 0,1 mm/obr, n = 500 obr/min, vc = 15,7 m/min. Materiaáem obrabianym byáa
stal 38HMJ.
Na rysunku 5 w sposób graficzny przedstawiono wyniki badaĔ zuĪycia ostrzy
wierteá krĊtych (krzywe obrazują zaleĪnoĞü zmierzonej wartoĞci wskaĨnika zuĪycia od drogi skrawania). Na podstawie uzyskanych krzywych zuĪycia dla
wszystkich badanych grup wierteá okreĞlono wartoĞci trwaáoĞci dla wskaĨnika
stĊpienia VBBmax = 0,8 mm (rys. 6).
1,8
Wykresy zuĪycia
1,6
HSS
VBB max [mm]
1,4
TiN
1,2
(Ti, Al)N
CrN
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Droga skrawania l [mm]
Rys. 5. Krzywe zuĪycia badanych ostrzy niepowleczonych wierteá krĊtych ze stali HS6-5-2 oraz
z powáokami przeciwzuĪyciowymi TiN, (Ti, Al)N i CrN uzyskane podczas wiercenia stali 38HMJ
(opracowano na podstawie [11, 12])
Fig. 5. Wear curves of investigated edges for uncoated twist drills made of HS6-5-2 steel and
coated with TiN, (Ti, Al)N and CrN coatings obtained during boring of 38HMJ steel (elaborated
on the base of [11, 12])
M. Kupczyk, P. Libuda, P. Siwak
130
Porów naw cze zestaw ienie trw aáoĞci ostrzy
TrwaáoĞü ostrza l [mm]
300
250
200
HSS
TiN
(Ti, Al)N
CrN
150
100
50
0
Rys. 6. Porównawcze zestawienie trwaáoĞci ostrzy wierteá podczas wiercenia stali 38HMJ dla
VBBmax = 0,8 mm (opracowano na podstawie [11, 12])
Fig. 6. Comparative setting-up of durability for twist drills edges during boring 38HMJ steel for
VBBmax = 0.8 mm (elaborated on the base of [11, 12])
IstotnoĞü róĪnicy Ğrednich wartoĞci trwaáoĞci zbadano za pomocą testu nieparametrycznego Wilcoxona na podstawie algorytmu przedstawionego w pracach
[8, 14] dla n1 d n2 d 10 . PrzyjĊto poziom istotnoĞci Į = 0,05. WartoĞü krytyczną testu wn,m(Į) odczytano z tablic pracy [20]. Otrzymane wyniki wykazaáy, Īe
we wszystkich badanych przypadkach róĪnica pomiĊdzy wartoĞciami Ğrednimi
obu populacji jest istotna, tzn. wn,m (Į) < W [12].
W uzupeánieniu naleĪy podkreĞliü, Īe mikroskopowe obserwacje ostrzy wierteá krĊtych po obróbce wykazaáy dominacjĊ zuĪycia Ğciernego, bez widocznych
objawów zuĪycia cieplnego i wytrzymaáoĞciowego.
2.3. OkreĞlenie korelacji
pomiĊdzy wynikami badaĔ mikrotwardoĞci i trwaáoĞci
OcenĊ korelacji pomiĊdzy wartoĞciami mikrotwardoĞci (oznaczonymi z)
i trwaáoĞci (oznaczonymi y) podjĊto w celu potwierdzenia lub odrzucenia tezy
o moĪliwoĞci oceny trwaáoĞci powleczonych ostrzy skrawających, eksploatowanych w warunkach dominacji zuĪycia Ğciernego, na podstawie wyników pomiarów mikrotwardoĞci powáok. Wspóáczynnik korelacji r obliczono na podstawie
zaleĪnoĞci (4). W obliczeniach uwzglĊdniono wartoĞci mikrotwardoĞci (wyraĪone w gigapaskalach) okreĞlone na podstawie zmodyfikowanego modelu Korsunsky’ego.
W tablicy 1 oprócz wartoĞci mikrotwardoĞci zamieszczono otrzymane wyniki
trwaáoĞci ostrzy okreĞlane jako sumaryczna dáugoĞü drogi skrawania (w milimetrach) do chwili stĊpienia wedáug podanego wczeĞniej kryterium geometrycznego. PoniewaĪ wspóáczynnik korelacji r = 0,99, wystĊpuje silna korelacja miĊdzy
OkreĞlenie korelacji pomiĊdzy twardoĞcią powáok ...
131
zmiennymi z i y. Na rysunku 7 widoczne jest, Īe punkty empiryczne ukáadają siĊ
niemal na linii prostej.
Tablica 1
OkreĞlenie korelacji pomiĊdzy mikrotwardoĞcią a trwaáoĞcią (na podstawie [11, 12])
Determination of the correlation between microhardness and durability (on the base of [11, 12])
Oznaczenia
HSS
TiN
(Ti, Al)N
CrN
WartoĞci Ğrednie
z [GPa]
9,5
24,3
34,3
19,0
21,8
y [mm]
106,25
192,85
232,35
150,00
170,36
r
0,99
TrwaáoĞü y [mm]
250
200
150
100
50
0
0
10
20
30
40
MikrotwardoĞü z [GPa]
Rys. 7. ZaleĪnoĞü miĊdzy mikrotwardoĞcią z a trwaáoĞcią y (opracowano na podstawie [11, 12])
Fig. 7. Dependence between microhardness (z) and durability (y) (on the base of [11, 12])
3. WNIOSKI KOēCOWE
Przeprowadzone badania pozwoliáy na sformuáowanie nastĊpujących wniosków:
PoniewaĪ zachodzi liniowa zaleĪnoĞü pomiĊdzy trwaáoĞcią powleczonych
wierteá eksploatowanych w warunkach dominacji zuĪycia Ğciernego a mikrotwardoĞcią azotków metali przejĞciowych wytworzonych metodą áukowo-plazmową, istnieje moĪliwoĞü oceny wáaĞciwoĞci uĪytkowych ostrzy skrawających ze stali szybkotnących powleczonych tymi związkami na podstawie pomiaru mikrotwardoĞci metodą Vickersa. Wykazano to na podstawie analizy korelacji pomiĊdzy obliczonymi wartoĞciami mikrotwardoĞci wedáug zmodyfikowanego modelu Korsunsky’ego a wartoĞciami trwaáoĞci wierteá w procesie wiercenia w stali 38HMJ.
Zmodyfikowanie modelu Korsunsky’ego, sáuĪącego do oceny mikrotwardoĞci cienkich, twardych powáok, pozwoliáo wyeliminowaü w znacznym stopniu
M. Kupczyk, P. Libuda, P. Siwak
132
wpáyw bardzo miĊkkiego podáoĪa (stali szybkotnącej) na pomiar mikrotwardoĞci.
Badania wymagają kontynuacji w zakresie:
rozszerzenia obszaru badawczego o inne niĪ azotki rodzaje powáok przeciwzuĪyciowych ze szczególnym uwzglĊdnieniem borków i wĊglików metali
przejĞciowych,
rozszerzenia obszaru badawczego o inne narzĊdzia skrawające pracujące
w warunkach dominacji zuĪycia Ğciernego,
opracowania modelu oceny mikrotwardoĞci powáok z uwzglĊdnieniem
metody Knoopa (korzystnej do badania cienkich powáok ze wzglĊdu na wiĊkszą
przekątną odcisku przy mniejszym zagáĊbieniu wgáĊbnika).
PODZIĉKOWANIA
Autorzy skáadają podziĊkowanie zespoáom firm VTT Techniki i Technologie
PróĪniowe z Koszalina oraz Oerlikon Balzers Coatings Poland za pomoc
w przygotowaniu próbek.
LITERATURA
[1] Burakowski T., WierzchoĔ T., InĪynieria powierzchni metali, Warszawa, WNT 1995.
[2] Burnett P. J., Rickerby D. S., The mechanical properties of wear-resistant coatings, Thin
Solid Films, 1987, 148, s. 41.
[3] Bückle H., Progress in micro-indentation hardness testing, Metallurgical Reviews, 1959,
4/13.
[4] Hebda M., Wachal A., Trybologia, Warszawa, WNT 1980.
[5] Hrušþov M., Babiþev M., Abrazivnoe iznašivanie, Moskva 1970.
[6] Janecki J., Hebda M., Tarcie, smarowanie i zuĪycie czĊĞci maszyn, Warszawa, WNT
1972.
[7] Jönsson B., Hogmark S., Hardness measurements of thin films, Thin Solid Films, 1987,
114, s. 257.
[8] Kacew P. G., Kontrola narzĊdzi skrawających metodami statystycznymi, Warszawa, WNT
1978.
[9] Korsunsky A. M., McGurk M. R., Bull S. J., Page T. F., On the hardness of coated systems, Surface and Coatings Technology, 1998, 99, s. 171.
[10] Kupczyk M., Cieszkowski P., Libuda P., Jakrzewski D., Problematyka oceny mikrotwar-
doĞci cienkich powáok wytworzonych metodą áukowo-plazmową, Zeszyty Naukowe Politechniki PoznaĔskiej, Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją, 2005, nr 2,
s. 43 – 52.
[11] Kupczyk M., Libuda P., Siwak P., Ocena korelacji pomiĊdzy twardoĞcią powáok osadzonych na ostrzach ze stali szybkotnącej a ich trwaáoĞcią w warunkach dominacji zuĪycia
Ğciernego, raport z badaĔ wáasnych, Pracownia Podstaw Technologii ZPT PP, PoznaĔ 2007
(niepublikowana).
OkreĞlenie korelacji pomiĊdzy twardoĞcią powáok ...
133
[12] Libuda P., Ocena wáaĞciwoĞci uĪytkowych ostrzy skrawających ze stali szybkotnącej po-
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
wleczonych wybranymi azotkami metali, eksploatowanych w warunkach dominacji zuĪycia
Ğciernego, rozprawa doktorska, Politechnika PoznaĔska, Wydziaá Budowy Maszyn i Zarządzania 2007.
Libuda P., Kupczyk M., Cieszkowski P., Siwak P., Ocena i propozycja modyfikacji modeli wyznaczania mikrotwardoĞci cienkich, twardych powáok osadzonych na ostrzach skrawających ze stali szybkotnącej, Zeszyty Naukowe Politechniki PoznaĔskiej, Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją, 2007, nr 7, s. 59 – 70.
Misiak W., Wpáyw parametrów wytwarzania powáok z azotku boru metodą impulsowo-plazmową na ostrzach skrawających na ich jakoĞü technologiczną i uĪytkową, rozprawa
doktorska, Politechnika PoznaĔska, Wydziaá Budowy Maszyn i Zarządzania 2003.
PN-EN ISO 4516 Badanie mikrotwardoĞci metodą Vickersa i Knoopa. Powáoki metalowe
i inne nieorganiczne.
PN-EN ISO 6507:2002 Pomiar twardoĞci metodą Vickersa.
Samsonov G. V., Bovkunov G. A., Prisevok A. F., Iznosostojkost’ razliþnyh klassov materialov pri abrazivnom iznašivanii, Kiev, Naukova Dumka 1973.
Samsonov G. V., Lûtaâ M. D., Gonharuk A. B., Himia i fizika nitridov, Kiev, Naukova
Dumka 1968.
Verešþaka A. S., Tretâkov I. P., Režušþie instrumenty s iznosostojkimi pokrytiâmi, Moskva, Mašinostroenie 1986.
ZieliĔski R., Tablice statystyczne, Warszawa, PWN 1972.
Praca wpáynĊáa do redakcji: 3.11.2008
Recenzent: prof. dr hab. inĪ. Marian Szczerek
ESTIMATION OF CORRELATION BETWEEN HARDNESS OF COATINGS
AND DURABILITY OF COATED EDGES IN ABRASIVE WEAR CONDITIONS
Summary
In the paper the investigations of the correlation between hardness of hard coatings deposited
on cutting edges by arc plasma methods and tool life of coated edges in abrasive wear conditions
are presented. In the investigations the modified Korsunsky’s model has been applied.
Key words: wear resistant coatings, microhardness, cutting edges