Mikroudarowe pękanie zmęczeniowe powłok tribologicznych

W układach powłoka–podłoże pola naprężeń wywołane cyklicznymi mikroudarowymi obciążeniami powodują złożone skutki zarówno w materiale powłoki, jak i w połączeniu powłoki z podłożem (interfejs) oraz w materiale podłoża. Ich następstwem jest inicjacja i propagacja pęknięć zmęczeniowych prowadząca do ubytków materiału. Narzędziem do przybliżonej, teoretycznej analizy pól naprężeń w tych trzech ośrodkach jest zmodyfikowana teoria Hertza, wykorzystana do określenia głębokości zalegania punktu maksymalnej koncentracji naprężeń oraz promienia styku układu powłoka/podłoże w kontakcie z kulą. Wyznaczony analitycznie promień styku układu powłoka/podłoże w kontakcie z kulą został zweryfikowany eksperymentalnie. Dla celów projektowania oraz właściwej eksploatacji narzędzi i elementów maszyn z powłokami estymowano położenie zbioru punktów maksymalnej koncentracji naprężeń stykowych względem interfejsu. Przedstawiona analiza teoretyczna procesu zmęczenia układu powłoka/podłoże została zweryfikowana w badaniach eksperymentalnych.

The stress field in the coating/substrate system causes combined effects on both the coating and substrate materials due to cyclic loads. The consequence is the initiation and propagation of fatigue cracks leading to a loss of materials. A theoretical means of the analysis of the stress field in these systems is the modified Hertz theory, which is used to determine the depth of the point of maximum stress concentration and the contact radius of coating/substrate system in contact with the ball. The analytically contact radius of the coating/substrate system in contact with a ball was determined and experimentally verified. For the purposes of design and the proper operation of tools and machine parts with coatings, the points of maximum contact stress concentration were estimated. The analysis of the theoretical fatigue process of coating/substrate systems was verified in the experimental research.