Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods
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 t...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112668 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | 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. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112668 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Kashvzadeh, K.R. Arghavan, A. 2017-01-25T20:04:57Z 2017-01-25T20:04:57Z 2013 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. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112668 539.4 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. en Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods Исследование влияния разных промышленных покрытий микроразмерной толщины на сталь СК45 с помощью экспериментального и конечноэлементного методов Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods |
| spellingShingle |
Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods Kashvzadeh, K.R. Arghavan, A. Научно-технический раздел |
| title_short |
Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods |
| title_full |
Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods |
| title_fullStr |
Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods |
| title_full_unstemmed |
Study of the Effect of Different Industrial Coating with Microscale Thickness on the CK45 Steel by Experimental and Finite Element Methods |
| title_sort |
study of the effect of different industrial coating with microscale thickness on the ck45 steel by experimental and finite element methods |
| author |
Kashvzadeh, K.R. Arghavan, A. |
| author_facet |
Kashvzadeh, K.R. Arghavan, A. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2013 |
| language |
English |
| container_title |
Проблемы прочности |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Исследование влияния разных промышленных покрытий микроразмерной толщины на сталь СК45 с помощью экспериментального и конечноэлементного методов |
| description |
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.
|
| issn |
0556-171X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112668 |
| citation_txt |
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. |
| work_keys_str_mv |
AT kashvzadehkr studyoftheeffectofdifferentindustrialcoatingwithmicroscalethicknessontheck45steelbyexperimentalandfiniteelementmethods AT arghavana studyoftheeffectofdifferentindustrialcoatingwithmicroscalethicknessontheck45steelbyexperimentalandfiniteelementmethods AT kashvzadehkr issledovanievliâniâraznyhpromyšlennyhpokrytiimikrorazmernoitolŝinynastalʹsk45spomoŝʹûéksperimentalʹnogoikonečnoélementnogometodov AT arghavana issledovanievliâniâraznyhpromyšlennyhpokrytiimikrorazmernoitolŝinynastalʹsk45spomoŝʹûéksperimentalʹnogoikonečnoélementnogometodov |
| first_indexed |
2025-12-07T19:47:48Z |
| last_indexed |
2025-12-07T19:47:48Z |
| _version_ |
1850880156862775296 |