Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeid Sabzehali
سعید سبزه علی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Enhancement of Tribological Behavior of Tapered Roller Bearing by TiN/ TiAlN/ TiAlSiN Multilayer Coatings By physical Vapor Deposition
The wear and tear of parts due to abrasion and costs associated with stopping the equipment of the production line are among the problems caused by wear in the industry. The purpose of this study was to investigate the change in the tribological behavior of roller bearings by applying TiN / TiAlN / TiAlSiN multilayered coatings by vapor deposition of cathodic arc. In this research, after multi-layered TiN / TiAlN / TiAlSiN coating, an elemental analysis test was carried out using EDS. Fuzzy analysis was performed by XRD. The thickness of the layers was then evaluated by scanning electron microscopy. To evaluate the mechanical properties of the coating, the nanofluent was used. This test showed that the hardness and modulus values of Yang for TiN, TiAlN and TiAlSiN coatings have gradually increased. Mechanical roughness was used to determine the roughness of each layer and substrate. The nominal load required for the bearing test was 11949, according to ISO 281 standard, and the performance test with the FE8 device at nominal load [1] (central axle KN 5/3 and radial KN 3/3), 1.25 times the nominal load It was measured 1.5 times the nominal load. Then, after each test, the roughness of the surface was measured and the profile of the grooves created for depth and width was evaluated. The scanning electron microscope was also used to study surfaces in contact with each other. The result of the elemental analysis showed that the amount of Si in the coating of TiAlSiN coating was 85.1%. This amount of silicon does not lead to the formation of Si3N4 and increases the solids solubility. The result of the fuzzy analysis performed by the XRD device confirmed the absence of the amorphous phase and Si3N4 in the coating. The nanofluid test showed that the hardness and modulus of Yang have found different layers by adding elements of Al and Si. The results obtained from the roughness indicate that the roughness of the layers increases with the addition of Al and Si, due to the low melting point of aluminum and the formation of fine droplets in the morphology of the coating. Using microscopic and macroscopic studies, the degradation mechanism was evaluated in different nominal loads, and it was determined that in the nominal load the damping mechanism was covered for both specimens and had no abrasion coating, and the coating had a good tribological properties at this time. However, in the above loads, due to the dominance of the sliding contact fatigue mechanism, the mass loss in the coated samples increased and did not cover the good tribological properties.
از بین رفتن و فرسوده شدن قطعات در اثر سایش و هزینه‌های مربوط به توقف تججهیزات خط تولید از جمله مشکلات ناشی از سایش در صنعت می باشد. هدف از این تحقیق بررسی تغییر ایجادشده در رفتار تریبولوژیکی رولبرینگ‌ها در اثر اعمال پوشش چندلایه‌TiN/ TiAlN/ TiAlSiN به وسیله رسوب‌گذاری بخار فیزیکی قوس کاتدی می‌باشد. در این تحقیق پس از ایجاد پوشش چندلایه‌TiN/ TiAlN/ TiAlSiN بر روی زیرلایه آزمون‌ آنالیز عنصری به وسیله EDS انجام شد آنالیز فازی توسط دستگاه XRD انجام شد. سپس ضخامت مربوط به لایه‌ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت ارزیابی خواص مکانیکی پوشش از نانوفرورونده استفاده شد این آزمون نشان داد مقادیر مربوط به سختی و مدول یانگ برای پوشش‌های TiN، TiAlN و TiAlSiN به تدریج افزایش پیدا کرده است. جهت تعیین میزان زبری هر لایه و زیر لایه از دستگاه زبری سنج مکانیکی استفاده شد. بار اسمی لازم برای آزمون یاتاقان مخروطی به شماره 11949 بر اساس استاندار ISO 281 محاسبه گردید و آزمون عملکرد با دستگاه FE8 در بار اسمی [1] (نیروی محوری KN 5/6 و شعاعی KN 3/3)، 25/1 برابر بار اسمی و در 5/1 برابر بار اسمی انجام شد سپس بعد از هر آزمون زبری سطح اندازه‌گیری شد و پروفیل شیارهای ایجاد شده از نظر عمق و عرض مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه سطوح در تماس با یکدیگر استفاده شد. نتیجه آزمون آنالیز عنصری نشان داد مقدار Si در پوشش TiAlSiN 85/1 % به دست آمد این مقدار از سیلیسیوم منجر به تشکیل Si 3 N 4 نمی‌شود و به صورت محلول جامد سختی را افزایش می‌دهد. نتیجه مربوط به آنالیز فازی که توسط دستگاه XRD انجام شد نیز عدم وجود فاز آمورف و Si 3 N 4 را در پوشش تایید کرد. آزمون نانوفرورونده نشان داد سختی و مدول یانگ لایه‌های مختلف با افزودن عناصر Alو Si پیدا کرده است. نتایج به دست آمده از زبری‌سنجی حاکی از افزایش میزان زبری لایه‌ها با افزودن عناصر Alو Si می باشد که علت آن پایین بودن دمای ذوب آلومینیوم و ایجاد ریز قطرات در مورفولوژی پوشش است. با استفاده از بررسی‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی مکانیزم تخریب در بارهای اسمی متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص گردید در بار اسمی مکانیزم تخریب برای هر دو نمونه پوشش دهی شده و فاقد پوشش سایش بوده است و پوشش مذکور در این بار خواص تریبولوژیکی خوبی از خود نشان داد لیکن در بارهای مذکور بیشتر به دلیل حاکم شدن مکانیزم خستگی تماسی لغزشی افت جرم در نمونه‌های پوشش‌دهی شده بیشتر شد و پوشش خواص تریبولوژیکی خوبی از خود نشان نداد. کلمات کلیدی پوشش چندلایه، ‌TiAlSiN، رسوب‌گذاری بخار فیزیکی، سایش رولبرینگ [1] Nominal load

ارتقاء امنیت وب با وف بومی