Identyfikacja pęknięć zmęczeniowych elementów z powłokami PVD, pracujących w systemach tribologicznych

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu nowych technologii (PVD) konstytuowania warstw wierzchnich wysokoobciążonych elementów maszyn na ich powierzchniową trwałość zmęczeniową. Zbadano typowe powłoki stosowane na narzędzia skrawające TiN, CrN oraz powłoki niskotarciowe o złożonej strukturze WC/C, MoS2, MoS2/Ti. We wszystkich przypadkach badania skojarzeń powłoka naniesiona była tylko na jeden z elementów testowych (stożek). Badane styki smarowane były olejami: mineralnym wzorcowym, syntetycznym oraz roślinnym. Stwierdzono, że w przypadku smarowania olejem mineralnym praktycznie każdy rodzaj powłoki naniesiony na próbkę obniżał powierzchniowa trwałość zmęczeniową. W przypadku smarowania badanego styku olejami syntetycznym i roślinnym najwyższą trwałość zmęczeniową odnotowano dla węzłów tarcia z elementami z naniesioną powłoka niskotarciową MoS2/Ti, porównywalną z trwałością węzła stalowego smarowanego olejem mineralnym. Ponadto stwierdzono, że na powierzchniową trwałość zmęczeniową badanych skojarzeń bardzo istotny wpływ miał rodzaj oleju bazowego, którym skojarzenia było smarowane, a także fakt, że w przypadku pokrycia powłoką PVD wysokoobciążonego elementu pittingowi ulega element z powłoką, a nie sama powłoka.

The paper presents the results on the effect of application of new PVD technologies deposited on the surface layer of heavy-loaded machine parts on the rolling contact fatigue life. Two kinds of coatings were tested: single TiN, CrN used for cutting tools and low-friction with multilayer structure WC/C, MoS2 and MoS2/Ti. In all tests the coating was deposited only for one rolling element - a cone. The investigated tribosystems were lubricated with mineral base oil, synthetic base oil and refined rapeseed oil. It was stated that for mineral base oil for all coated specimens the fatigue life were shorter than for uncoated parts. In case of lubrication with synthetic oil and vegetable oil the highest fatigue life were measured for MoS2/Ti coating. The durability of the coating was comparable to uncoated parts lubricated with mineral base oil. It was also stated that in case of coated elements the kind of oil base is very important factor influencing the pitting life. Furthermore, in case of heavy-loaded coated element the pitting wear concerns the whole element not only the coating layer.