The use of the optical-mathematical method to describe the structure formation during friction

Abstract

The paper describes the two-periodicity of the compression and tension zones of the serial piston rings surfaces and hardened with a TiN/CrN multilayer ion-plasma coating after bench tests at a sliding speed of 1.3 m/s. The assessment is made from photographs of the microstructure of the surfaces of the rings. The periods of average values of negative, zero, and positive Laplacians were estimated for the columns and rows of photographs. The periods were analyzed by the initial surface and the friction zone, as well as by the general photograph of both ring variants. The result of the evaluation of individual zones revealed a significant difference between the surfaces of the ring with a multilayer ion-plasma coating, both in columns and in rows, which is associated with the wear of the effective coating layer and is confirmed by a decrease in nanohardness. Assessment of the overall photograph revealed a 30 % difference corresponding to a hardened piston ring with nanocoating with the same nature of the compression and tension zones formation, which reflects a sufficiently high resistance to plastic deformation and wear. В роботі виконано опис двухперіодічності зон стиснення і розтягування поверхонь серійних поршневих кілець і, зміцнених багатошаровим іоно-плазмовим покриттям TiN/CrN після стендових випробувань при швидкості ковзання 1,3 м/с. Оцінка виконана по фотографіях мікроструктури поверхонь кілець. Були оцінені періоди середніх значень негативних, нульових і позитивних лапласіанів по стовпцях і рядках фотографій. Аналіз періодів здійснювався по вихідній поверхні і зоні тертя, а також по загальній фотографії обох варіантів кілець. Результат оцінки окремих зон виявив істотну різницю між поверхнями кільця з багатошаровим іонно-плазмовим покриттям, як за стовпцями, так і по рядках, що пов'язано зі зносом ефективного шару покриття і підтверджується зниженням нанотвердості. Оцінка загальної фотографії виявила різницю 30%, що відповідає зміцненому поршневому кільцю нанопокриттям при однаковому характері формування зон стиснення і розтягування, що відображає досить високий опір пластичній деформації і зношуванню.