Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods

• Опубліковано в: : Проблемы прочности
• Дата: 2013
• Автори: Kashvzadeh, K.R., Arghavan, A.
• Формат: Стаття
• Мова: Англійська
• Опубліковано: Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2013
• Теми: Научно-технический раздел
• Онлайн доступ: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112668
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods / K.R. Kashvzadeh, A. Arghavan // Проблемы прочности. — 2013. — № 6. — С. 152-163. — Бібліогр.: 13 назв. — англ.

This article is aimed at analyzing the effects of
 industrial coatings of hardened chromium, trim
 chromium, hardened nickel and warm-galvanization
 with a thin structure and dimensions in micron
 scale, on fatigue endurance limit of
 components. In order to do this, using the plating
 process and the analyzed coatings with the
 thickness of 13 and 19 m under the operation
 conditions, the components of CK45 steel were
 plated. An attempt was made to analyze the fatigue
 of components by modeling the interface
 phase between the base metal and coating more
 accurately, using the linear spring elements. The
 S–N curves obtained via the proposed finite element
 model (including 3 different phases) and
 other finite element models in which the shell element
 was used to model the intermediate phase,
 are compared to the experimental results. The
 findings indicate that, considering the difference
 between the S–N curves constructed via the present
 finite element model and via test results, this
 model is improved in comparison to the earlier
 one, and yields more reliable results. Taking
 into account the environmental and operating
 conditions of components, the galvanized coating
 is the most appropriate among low-thickness
 coatings, but with significant increase in coating
 thickness, the best choice becomes hardened
 chromium coating. Increase in coating thickness
 by 6 m reduces the fatigue limit by 14.96 and
 4.37% for galvanized and hardened chromium
 coatings, respectively. Анализируется влияние промышленных покрытий из упрочненного хрома, износостойкого хрома
 и упрочненного никеля, полученных методом горячего цинкования, на предел выносливости
 деталей. Предпринята попытка более точно проанализировать усталость деталей посредством моделирования границы раздела между основным металлом и покрытием, используя
 при этом упругие элементы. Проведено сравнение кривых усталости, полученных представленным методом конечноэлементного моделирования (включая три различные фазы) и известными методами конечноэлементного моделирования, в которых для моделирования промежуточной фазы использовали элемент оболочки, с кривыми усталости, построенными по
 данным экспериментальных исследований. Результаты показали, что данная модель является
 усовершенствованной по сравнению с другими моделями и позволяет получить более надежные результаты. С учетом условий окружающей среды и эксплуатационных условий в качестве наиболее приемлемого покрытия представлено тонкое цинковое покрытие. При значительном увеличении толщины покрытия наилучшим вариантом является упрочненное хромовое покрытие. Увеличение толщины оцинкованных и упрочненных хромовых покрытий на 6 мкм
 приводит к уменьшению значения предела выносливости на 14,96 и 4,37% соответственно. Аналізується вплив промислових покриттів із зміцненого хрому, зносостійкого хрому та зміцненого нікелю, отриманих методом гарячого цинкування,
 на границю витривалості деталей. Зроблено спробу більш точно проаналізувати втому деталей за допомогою моделювання границі поділу між основним
 металом і покриттям, використовуючи при цьому пружні елементи. Проведено порівняння кривих утоми, отриманих описаним методом скінченноелементного моделювання (включаючи три різних фази) і відомими методами скінченноелементного моделювання, в яких для моделювання проміжної фази використовували елемент оболонки, з кривими утоми, побудованими за даними експериментальних досліджень. Результати показали, що
 дана модель є удосконаленою порівняно з іншими моделями і дозволяє
 отримати більш надійні результати. З урахуванням умов оточуючого середовища й експлуатаційних умов як найбільш прийнятне покриття представлено тонке цинкове покриття. Зі значним збільшенням товщини покриття
 найкращим є зміцнене хромове покриття. Зі збільшенням товщини оцинкованих і зміцнених хромових покриттів на 6 мкм значення границі витривалості зменшується на 14,96 і 4,37% відповідно.