Studium faktorů ovlivňujících odolnost proti opotřebení kovových materiálů

Ing. Jiří Cieslar

Doctoral thesis

Assessment of Factors Influencing Wear Resistance of Metallic Materials

Abstract:

Disertační práce se zabývá vhodným chemickým složením slitin železa se zvýšenou odolností proti abrazivnímu opotřebení. Za účelem experimentálních ověření byly vyrobeny unikátní sady slitin s přesně odstupňovaným chemickým složením. V laboratorních podmínkách bylo následně studováno jejich chování v definovaném abrazivním prostředí. Odolnost proti opotřebení byla zjišťována na přístroji s pevně vázanými částicemi. Získané výsledky byly vždy doplněny o závěry vyplývající ze zkoumání struktury materiálu. Získané výsledky byly srovnány s výsledky, kterých dosáhly komerčně dostupné návarové materiály, určené pro použití v abrazivním prostředí. Tyto materiály byly podrobeny shodným laboratorním zkouškám a dále byly jejich vlastnosti určovány v provozních podmínkách. Z práce vyplývají nové poznatky o vztahu tvrdosti a struktury materiálu ve vztahu k jeho odolnosti proti opotřebení. Výsledky také vypovídají o míře, do jaké hodnoty odolnosti proti abrazivnímu opotřebení stanovené v laboratorních podmínkách odpovídají hodnotám stanovených v provozu, opět s přihlédnutím k tvrdosti a struktuře daného materiálu. V závěru práce jsou získané poznatky aplikovány na konkrétní aplikaci životnost plužních ostří. Na základě poznatků je argumentován vhodný přístup k renovaci ostří a dále je navržen nový materiál, který bez zvýšených nároků na finance výrazně prodlouží životnost ostří v provozních podmínkách.

Abstract:

This thesis investigates the suitable chemical composition of a iron alloy with improved wear resistance. A unique set of alloys with a specifically designated chemical composition was manufactured for experiments. Their properties in defined abrasive conditions was studied in laboratory conditions. Wear resistance was determined on an experimental bench with bound particles. Material properties description was always complemented with information gained during material metallographic structure investigations. All the results were compared with results achieved for commercially available weld deposition materials (specifically designated for abrasion conditions). These (weld deposition) materials were subjected to an identical set of laboratory experiments and additionally to a set of experiments under inservice conditions.This thesis offers new knowledge about the relationship between material hardness, material structure and wear resistance. The outlined results also give evidence about the correlation between results gained under laboratory conditions and those gained under in-service conditions (in relation to material structure and hardness). At the end of the thesis the knowledge gained from these experiments is applied to a specific application the service life extension of plough blade segments. On this basis a new material is designed which will extend service life without additional demands on the costs, and the approach to the renovation of worn plough blade segments is justified.

Keywords

tvrdost, Odolnost proti abrazivnímu opotřebení, chemické složení, slitina, návarový materiál

Keywords

Wear resistance, hardness, chemical composition, iron alloy, hard facing

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Milan Brožek, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Doctoral programme / field:
Special Technology / Quality and Reliability of Machines and Devices