Choo, Tai Ho;Kwak, Kil Sin;Yun, Gwan Seon;Yoon, Hyeon Cheol
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.4
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pp.2868-2875
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2015
Both the friction velocity and the friction coefficient have to be estimated to determine flow characteristic in an open channel. In spite of the importances in an open channel, the complete interpretation is highly difficult because of free water surface, the complex of cross section and the various hydraulic parameters. The researches related to the friction factor are based on empirical outcome. Therefore, the equations are difficult to be generally applied. For that reason, the new friction factor estimation equation using the entropy concept was proposed in the present study, and the data measured in rectangular and trapezoid cross sections was used to verify the accuracy of equation. The advantage of the proposed equation dose not use the energy slope term which is difficult to be measured and to be estimated in an open channel. In addition, the proposed method showed that the accurate friction factor f can be estimated on the Basis of theoretical background.
A magnetorheological (MR) fluid is a smart material whose rheological behavior can be controlled by varying the parameters of the applied magnetic field. Because the damping force and shear force of an MR fluid can be controlled using a magnetic field, it is widely employed in many industrial applications, such as in vehicle vibration control, powertrains, high-precision grinding processes, valves, and seals. However, the characteristics of friction caused by iron particles inside the MR fluid need to be understood and improved so that it can be used in practical applications. Surface process technologies such as polytetrafluoroethylene (PTFE) coatings and diamond-like carbon (DLC) coatings are widely used to improve the surface friction properties. This study examines the friction characteristics of an MR fluid with different surface process technologies such as PTFE coatings and DLC coatings, by using a reciprocating friction tester. The coefficients of friction are in the following descending order: MR fluid without any coating, MR fluid with a DLC coating, and MR fluid with a PTFE coating. Scanning electron microscopy is used to observe the worn surfaces before and after the experiment. In addition, energy dispersive X-ray spectroscopy is used to analyze the chemical composition of the worn surface. Through a comparison of the results, the friction characteristics of the MR fluid based on the different coating technologies are analyzed.
Song, Hyunjun;Lim, Hyeongwoo;Seong, Kwon Il;Ahn, Hyo Sok
Tribology and Lubricants
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v.35
no.5
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pp.286-293
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2019
In friction and wear tests that use friction force microscopy (FFM), the wear debris transfer to the tip apex that changes tip radius is a crucial issue that influences the friction and wear performances of films and coatings with nanoscale thicknesses. In this study, FFM tests are performed for bilayer $MoS_2$ film to obtain a better understanding of how geometrical and chemical changes of tip apex influence the friction and wear properties of nanoscale molecular layers. The critical load can be estimated from the test results based on the clear distinction of the failure area. Scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy are employed to measure and observe the geometrical and chemical changes of the tip apex. Under normal loads lower than 1000 nN, the reuse of tips enhances the friction and wear performance at the tip-sample interface as the contact pair changes with the increase of tip radius. Therefore, the reduction of contact pressure due to the increase of tip radius by the transfer of $MoS_2$ or Mo-dominant wear debris and the change of contact pairs from diamond/$MoS_2$ to partial $MoS_2$ or Mo/$MoS_2$ can explain the critical load increase that results from tip reuse. We suggest that the wear debris transfer to the tip apex should be considered when used tips are repeatedly employed to identify the tribological properties of ultra-thin films using FFM.
In order to reduce resistance torque and energy loss, minimizing friction between race surface and rolling elements of a bearing is necessary. Recently, to reduce friction in bearing element, solid lubricant coating for the bearing raceway surface has been receiving much attention. Considering the operating conditions of real bearings, verifying the effect of solid lubricant coatings under extreme conditions of high load that is more than 1 GPa is necessary. In this study, we evaluated the friction and wear characteristics of SUJ2 bearing steels deposited by carbon-based coatings (Si-DLC, ta-C), $MoS_2$ and graphite. In case of $MoS_2$ and graphite coatings, different surface treatments were applied to the coatings to verify the effect of surface treatment. A pin-on-disc type tribotester was used to evaluate the tribological characteristics of the coatings. It was possible to quantitatively estimate the friction and wear characteristics of solid lubricant under dry and lubrication conditions. The carbon-based coatings improved the friction and wear properties of SUJ2 bearing steels under the high load condition, but $MoS_2$ and graphite coatings were not suitable for high load conditions due to its low hardness. Different friction and wear behaviors were found for different substrate surface treatment method. Also, it was confirmed that solid lubricant coatings had a more positive effect than just applying the lubricant for improving the tribological characteristics.
Since the discovery of single-layer graphene, exploiting graphene's excellent physical/chemical properties in tribology systems has been a topic of interest in academia over the last few decades. There is no doubt that understanding the underlying friction mechanism of graphite should precede this. Even now, new properties of graphene are being reported in academia, and based on this, studies exploring the origins of graphene's surface properties and friction characteristics in a wide range of scales are also being performed. From the perspective of lubrication engineering, graphene research can be largely divided into studies that 1) reveal its basic friction mechanism at the nanoscale and 2) explore its application in macroscale sliding systems. At the nanoscale, the basic friction mechanism of graphene is mainly due to its atomic thickness. In this paper, the various research on the nanoscale friction and surface characteristics of graphene is reviewed. Graphene surface properties, such as wettability and surface energy and the basic friction mechanisms of graphene attributed to adhesion, electronphonon scattering, bending stiffness, and the underlying substrate, are summarized. Further, we provide the research outcomes on the superlubricity of graphene. Finally, the potential application and challenges of the superlubricity of graphene are highlighted. Through this, we intend to provide summarized information to researchers interested in the tribological properties of graphene and help set the direction of future research.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.4
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pp.929-940
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1995
The fatigue strength and fracture topography in the friction welded interface of high speed steel (HSS-Co) to SM55C carbon steel have been investigated through the fatigue test, SEM fractograph and EDS (energy dispersive spectrometer) analysis. Three kinds of specimens used in this research are the friction welded joints, HSS-Co and SM55C carbon steel with circumferential notch, saw notch and smooth, respectively. The notch sensitivity factor, .eta. of the friction welded joints is lower than that of the base materials, and that represents a superiority of the joint performance of FRW. Fracture topography of the FRW specimens with a notch showed a cleavage or brittle appearance, while that of the FRW smooth specimen appeared to be ductile. Furthermore, although fatigue crack likely initiated near the weld interface of the FRW smooth specimen, crack propagation continued into the HAZ of SM55C steel. Finally, fatigue fractures of the base materials were associated primarily with the inclusions located at the outer periphery of the specimen.
Friction and wear affect all processes involved in the extraction of materials and their conversion into finished products in the die applications such as drawing, extrusion etc. Originating phenomenon from the contact surface between the tool and workpiece, they are usually a hindrance to materials process operations which usually result in damaging the tools, increasing energy consumption, the contamination of processed material by wear particles and also some problems associated with technologies to control friction and wear. The most well established method to control friction and wear is by the application of lubricant such as fluorocarbon. Besides, a surface technique so-called surface modification can be applied to solve the tribology problems of the die applications for both the economical and ecological reasons. In this article, we applied DLC(diamond-like carbon) thin film on alumina ceramic for HT test using the PIID(plasma ion immersion deposition), 4 groups of test specimens were tested up to $200^{\circ}C$ which is a little higher than the normal working temperature of die application. Pin-on-disc tribo-tester was used to test the friction and surfaces were characterized by SEM and EDS and else, the morphology changes of DLC coatings were studied. The present work indicated that the DLC had a great potential to reduce the friction and wear in the alumina die application without lubricants.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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2004.11a
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pp.149-157
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2004
A Piston assembly is very important because it directly receives the energy generated during combustion process. Surely, the friction and lubrication of piston ring pack do an important role in the performance and fuel economy of an engine. in fact, the friction loss in piston ring pack is the biggest portion to the whole engine friction. Therefore, the improvement of lubrication quality and friction loss in piston ring pack will be directly related with the improvement in the performance and fuel economy of an engine. Meanwhile, the oil consumption and blow-by gas through piston-cylinder-ring crevices have to be controlled as less as possible. In these two aspects, the study on the optimized design of piston ring pack has to be carried out. In this study, for the efficient design of piston ring pack, it is focused to develop a basic computer program that predicts the inter-ring pressure, the motion of ring and the blow-by gas through a crevice volume model between adjacent rings, and the oil film thickness and the friction computed by lubrication theories.
Kim, Sung-Kwon;Lee, Hi-Sung;Kwon, Seok-Jin;Kwon, Sung-Tae
Tribology and Lubricants
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v.27
no.2
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pp.95-100
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2011
The brake disc materials for railway vehicle have been mainly used cast-iron. The brake disc and pad should be light, resist to a thermal crack and absorb enough friction energy. In order to satisfy this requirement, aluminum alloy brake disc for railway vehicle has been newly developed. The aluminum itself has not been considered the friction material for railway vehicle. However, in the case of aluminum composite with dispersed ceramic particles, friction characteristics, resistance to wear and heat are much improved. In the present study, aluminum composite brake disc of 20% ceramic particle and three kinds of organic pads have been tested in dynamometer. The results show that Al MMC brake disc and pad have good friction coefficient and wear rate, and thermal cracks in brake disc have not been initiated. Also, the Al MMC brake disc can be applied to railway vehicle of 150 km/h.
Friction welding was performed to investigate mechanical properties for Ni-base superalloy with 15 mm diameter solid bar. The main friction welding parameters were selected to endure good quality welds on the basis of visual examination, tensile tests, impact energy test, Vickers hardness surveys of the bond of area and heat affected zone. And then, the nondestructive technique to evaluate the weld quality was carried out by acoustic emission(AE) and ultrasonic attenuation coefficient. The tensile strength of the friction welded joint was shown up to 90 % of the Alloy718 base metal under the condition of the heating time over 5 sec. The optimal welding conditions were n=2,000 rpm, $P_1=200$ MPa, $P_2=200$ MPa, $t_1=8$ sec and $t_2=5$ sec when the total upset length was 4.4 mm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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