Hyeonggeun Jo;Ilkwang Jang;Yeong Gil Jo;Dae Ha Kim;Yong Hoon Jang
Tribology and Lubricants
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제39권3호
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pp.118-122
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2023
In our study, we develop a finite element model based on Archard's wear law to predict the cumulative wear and the evolution of the tool profile in friction stir welding (FSW) applications. Our model considers the rotational and translational behaviors of the tool, providing a comprehensive description of the wear process. We validate the accuracy of our model by comparing it against experimental results, examining both the predicted cumulative wear and the resulting changes to the tool profile caused by wear. We perform a detailed comparison between the predictions of the model and experimental data by manipulating non-dimensional coefficients comprising model parameters, such as element sizes and time increments. This comparison facilitates the identification of a specific non-dimensional coefficient condition that best replicates the experimentally observed cumulative wear. We also directly compare the worn tool profiles predicted by the model using this specific non-dimensional coefficient condition with the profiles obtained from wear experiments. Through this process, we identify the model settings that yield a tool wear profile closely aligning with the experimental results. Our research demonstrates that carefully selecting non-dimensional coefficients can significantly enhance the predictive accuracy of finite element models for tool wear in FSW processes. The results from our study hold potential implications for enhancing tool longevity and welding quality in industrial applications.
The development of eco-friendly alternative energy sources has become a global priority owing to the depletion of fossil fuels and an increase in environmental concerns. Hydrogen energy has emerged as a promising clean energy source, and hydrogen compressors play a crucial role in the storage and distribution of compressed hydrogen. However, harsh operating conditions lead to the rapid deterioration of conventional lubricants in hydrogen compressors, thereby necessitating the development of advanced lubrication technologies. This study introduces micrometer-sized silicone rubber powders as lubricant additives to enhance the lubrication performance of hydraulic oils in hydrogen compressors. We prepare silicone rubber powders by varying the ratio of the silicone rubber base to the curing agent and investigate their effects on interfacial properties, friction behavior, and wear characteristics. The findings reveal that the incorporation of silicone rubber powders positively influences the surface affinity, wettability, friction reduction, and wear resistance of the lubricants on the 304SS substrate. Moreover, we identify the optimal lubricant formulations, with a 15:1 ratio demonstrating the most effective friction reduction and a 5:1 ratio exhibiting the highest wear resistance. The controlled surface modification by the silicone rubber powder and the enhanced interfacial characteristics of the powder-containing lubricants synergistically contribute to the improved lubrication performance. These results indicate the potential of silicone rubber powder additives for the development of long-life lubrication solutions for hydrogen compressors and related applications, ultimately contributing to the advancement of sustainable energy technologies.
The effect of oxidation in SAE 5W30 engine oils on friction and wear characteristics was investigated using reciprocating bench tester and shell 4-ball tester. Commercial engine oils were collected and oxidized using the KS M 2021 method modifying the oxidation time. Kinematic viscosity, total acid number(TAN), FT-IR spectrum and total base number(TBN) also measured to examine the chemical change of oils with oxidation. The results showed that TAN was slightly changed and Kinematic viscosity was suddenly increased during the oxidation stage. however, TBN results keep a constant slope after TBN linearly decreased with oxidation time. Spectroscopy results showed that spectrums were orderly increased at $1710cm^{-1}$ during the oxidation time. Friction test results showed that oxidation of oils formed unstable friction layers causing higher fluctuating friction. however, the wear resistance was independent of oxidized time due to the different friction characteristics by oxidation. We found several factors in relation to lubrication properties with oxidation time. This factors were Viscosity, TBN, change of FT-IR spectrum, friction coefficient using reciprocating bench tester and wear scar.
Machines that normally operate under fluid film lubricated condition also experience surface damage. This is largely due to the failure of the lubricant film which leads to boundary lubrication. Thus, it is important to have a good understanding of boundary lubrication behavior. In this paper the major tribological parameters that influence the boundary lubrication properties are evaluated. It is shown that disk roughness, hardness and normal load affect the friction and wear of metals in boundary lubrication. Also, the mechanism of surface damage is attributed to abrasion and wear particle interaction.
In this work the tribological characteristics were compared between ZnO coatings on glass substrate prepared by sputtering and sol-gel methods. In order to assess the effects of processing method on the tribological characteristics, the friction and wear properties of the coatings were measured by using a reciprocating type of micro-tribotester. The sputtered ZnO coatings were prepared on a glass substrate at room temperature, $150^{\circ}$, and $300^{\circ}$. The ZnO coatings prepared by sol-gel method were heat-treated in air atmosphere at $550^{\circ}$ for one hour. The crystal structure and surface morphology of the coatings were measured by X-ray diffraction (XRD) and Atomic Force Microscope (AFM), respectively. The experimental results showed that overall the sputtered coatings exhibited better friction and wear properties than coatings prepared by sol-gel method. The sputtered coating grown at room temperature had a relatively low friction coefficient of 0.14 and superior wear resistance compared with the other coatings. Nevertheless, sol-gel method of coating ZnO on glass is beneficial for economical coating of a large surface area.
세라믹을 실링, 펌프부품, 미터계 부품 등에 이용할 때 마찰마모 특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는 알루미나를 기계적 및 마찰마모의 특성에 미치는 영향을 고찰 하였다. 미끄럼거리와 미끄럼 속도, 그리고 마모량과 마찰계수 등을 서로 다른 순도에 따라 측정하고, 결정상 분석과 미세구조는 각각 XRD와 SEM으로 조사하였다. 알루미나의 순도 95$\%$가 상대적으로 마모량이 가장 크고, 순도 99.7$\%$가 마찰계수와 마찰마모 저항성이 우수하였다.
DLC (Diamond Like Carbon) films show very desirable surface interactions with high hardness, low friction coefficient, and good wear-resistance properties. The friction behavior of hydrogenated DLC film is dependent on tribological environment, especially surrounding temperature. In this work, the tribological behaviors of DLC (Diamond-like carbon) films, prepared by the radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) method, were studied in elevated temperatures. The ball-on-disk tests with DLC films on steel specimens were conducted at a sliding speed of 60 rpm, a load of 10N, and surrounding various temperatures of $25^{\circ}C,\;40^{\circ}C,\;55^{\circ}C\;and\;75^{\circ}C$. The results show considerable dependency of DLC tribological parameters on temperature. The friction coefficient decreased as the surrounding temperature increased. After tests the wear tracks of hydrogenated DLC film were analyzed by optical microscope, scanning electron spectroscopy (SEM) and Raman spectroscopy. The surface roughness and 3-D images of wear track were also obtained by an atomic force microscope (AFM).
CNTs were added to Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) to improve the tribological properties of UHMWPE. CNTs which have a diameter of about 10-50nm, while their length is about 3-5nm were produced by the catalytic decomposition of tile C$_2$H$_2$ using a tube furnace. UHMWPE/CNTs composites were fabricated by hot pressing method. It is shown that friction coefficient was increased and wear resistance was improved as CNTs were added to UHMWPE because of excellent mechanical properties of CNTs located on UHMWPE surface.
The lubricational characteristics about friction wear has an effect on the material quality of surface. In this paper, we studied the lubricational characteristics through the surface modification experiment by spray coating the surface with $MoS_{2}$ and PTFE solid lubricants. In the case of $MoS_{2}$ and PTFE coating, the friction coefficient of Journal is lower than that for noncoating so the friction characteristics is excellent. In particular, the beginning characteristics of $MoS_{2}$ coating is excellent, and in the case of PTFE coating, seizure dose not appear seizure. $MoS_{2}$ and PTFE coating are excellent in the extreme pressure at high load. The wear characteristics is excellent in the following order; PTFE < $MoS_{2}$ < Non Coating. For Non coating, seizure appears at the beginning due to the heat, but in the case of $MoS_{2}$ and PTFE coating, it will have the excellent heat stability even at high temperature.
한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
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pp.245-246
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2002
The objective of this study is to evaluate corrosive wear resistance of metals used for bearings and gears in seawater. Sliding wear test of ferrous and copper materials against $Al_2O_3$ were carried out in artificial seawater using an electrochemical potentiostat. As the results, the wear rate and the coefficient of friction of the copper materials are lower than those of the ferrous materials. The corrosive wear of stainless steel is remarkably affected by normal load and sliding speed in view of tribological characteristics including adhesion and corrosion products.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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