Loading...

Test Methodology and Wear Characteristics of Material at Subzero Temperatures

Kazerani, Vessal | 2013

2186 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 44181 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Mechanical Engineering
  6. Advisor(s): Farrahi, Gholamhossein
  7. Abstract:
  8. Components in cryogenic milieu with relative motion, like seals and pumps cannot be lubricated by using oils or other lubricants. Therefore materials wear in cryogenic condition is a great concern. To earn valid data about the wear properties of common and super useful material in cryogenic tribosystems, reconstruction wear test apparatus at cryogenic temperature is needed. Investigations on metal-metal couple show that austenitic stainless steels have favorable and auspicious sliding properties at cryogenic temperature. This persuades us to survey the wear parameter of these prolific materials like austenitic stainless steels specifically. This research provides the wear parameters of austenitic stainless steel AISI type 304, AISI type 316, AISI type 321 and AISI type 420 in cryogenic environment. For this purpose two sets of test environment are prepared, room temperature (273K) and 77K with the sample immersed in LN2 using designed Pin-On-Disk cryogenic simulator. Specimens are submerged in hexane for overnight to clean surfaces from any foreign contaminant. Disks material is mentioned type of austenitic stainless steel and pin is bearing steel SAE 52100. Test is chosen to have 2 m/s sliding speed and pin normal force, 10N. Friction coefficient is recorded via a designed computer data logger during tests. Test results show reduction in friction coefficient and lower wear rate in cryogenic environment. Better wear resistance properties is achieved, because austenitic stainless steels have higher mechanical strength in cryogenic condition and the forming of nitride layer at worn surfaces which may enhances slipping of pin on the specimen. The wear rate in experiments reported to be approximately 4 – 10 (mm3/Nm). Like friction coefficient, the same trend has been observed on wear rate between specimen in room temperature and cryogenic condition. The major mechanism of wear is severe abrasion in room temperature, by considering SEM micrographs of worn surfaces. In averse, mild abrasive wear mechanism is observed in specimens tested under the cryogenic condition
  9. Keywords:
  10. Wear Properties ; Friction Coefficient ; Wear Test ; Cryogenic Environment

 Digital Object List

 Bookmark

  • پیشگفتار
  • 1 مفاهیم اولیه در سایش
    • 1-1 پیشگفتار
    • 1-2 تریبولوژی
      • 1-2-1 مکانیزم و فرآیندهای سایش
      • 1-2-2 سایش خراشان
        • 1-2-2-1 مکانیزم‏های سایش خراشان
      • 1-2-3 سایش چسبان
        • 1-2-3-1 انواع سایش چسبان
        • 1-2-3-2 عبور23F
        • 1-2-3-3 انتقال فلزات حین سایش چسبان
      • 1-2-4 سایش ورقهای
      • 1-2-5 سایش تریبوشیمی
      • 1-2-6 سایش نوسانی
        • 1-2-6-1 عوامل موثر بر سایش نوسانی
      • 1-2-7 سایش خستگی سطحی
      • 1-2-8 منحنی مشخصه سایش
    • 1-3 اثر توزیع تنش در سایش
      • 1-3-1 تئوری هرتز
        • 1-3-1-1 مثال هایی از نحوه توزیع تنش در سطوح تماسی
  • 2 مروری بر ادبیات موضوع
    • 2-1 پیشگفتار
    • 2-2 بررسی پژوهشهای انجام شده
    • 2-3 نتیجه گیری
  • 3 طراحی و نحوه ساخت دستگاه تست سایش
    • 3-1 پیشگفتار
      • 3-1-1 روش های استاندارد برای تست سایش چسبان
    • 3-2 دستگاه تست پیشنهادی
      • 3-2-1 موتور و بخش انتقال حرکت دوراني
      • 3-2-2 جک نيوماتيک و اجزاي توليد نيروي عمودي
      • 3-2-3 کمپرسور، رگلاتور و اجزا انتقال فشار نيوماتيک
      • 3-2-4 بازو اعمال نيروي عمودي
      • 3-2-5 لودسل به منظور بدست آوردن نیروی اصطکاک
      • 3-2-6 حوضچه نگهدارنده مايع سرمايشي
      • 3-2-7 بخش کنترل دماي حوضچه سرمايش
      • 3-2-8 راهنمای(گاید) پين
      • 3-2-9 نگهدارنده راهنمای پين
      • 3-2-10 پایه دستگاه
      • 3-2-11 نگهدارنده نمونه تست
      • 3-2-12 مدار الکتریکی تقویت کننده سیگنال آنالوگ لودسل و اندازهگیری دما
      • 3-2-13 نرم افزار داده برداری
      • 3-2-14 فيکسچر آماده سازي نمونه
    • 3-3 آنالیز المان محدود
    • 3-4 تصاویر دستگاه ساخته شده
  • 4 آماده سازی نمونهها و انجام تست سایش
    • 4-1 پیشگفتار
    • 4-2 آماده سازی نمونه دیسک
      • 4-2-1 آماده سازی پین
    • 4-3 مبرد و شرایط دمایی
    • 4-4 طراحی وانجام تست های سایش
      • 4-4-1 نحوه انجام تست
    • 4-5 نرخ سایش بعد از انجام تست
  • 5 نتایج تست های سایش
    • 5-1 پیشگفتار
    • 5-2 صحتسنجی دستگاه تست
    • 5-3 ضرایب اصطکاک بدست آمده در تستها
    • 5-4 نرخ سایش بعد از انجام تست
    • 5-5 مورفولوژی سطوح تحت سایش در دماهای گوناگون
  • 6 نتیجه گیری
    • 6-1 پیشگفتار
    • 6-2 تحلیل و نتیجهگیری نتایج
    • 6-3 پیشنهادهای پژوهشی
  • 7 فهرست مراجع
  • 8 ضمائم
  • LTWT-00-00-00.PDF
    • Sheet1
      • Drawing View2
      • Drawing View3
      • Section View A-A
      • Detail View B (2 : 5)
    • LTWT-TABLE-01.PDF
      • Sheet1
    • LTWT-TABLE-02.PDF
      • Sheet1
    • Srtucture.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Drawing View5
    • Top Plate.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
    • Base.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View4
        • Section View A-A
        • Detail View B (2 : 3)
    • Loading Arm.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Drawing View4
    • Pin Slider.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Section View A-A
    • Outer wall.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View2
        • Drawing View3
    • Load cell upper Gripper 2.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View2
        • Drawing View3
        • Drawing View4
    • Pin Gripper.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View2
        • Drawing View3
    • Pin Gripper Base C2.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View2
        • Drawing View3
        • Drawing View4
    • Load cell bed spacer.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
    • Electric Motor Base.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
    • Cap3.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
    • Pin Gripper C2.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Drawing View4
    • Bush Spacer.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Section View A-A
    • Cap4.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Section View A-A
    • rotating disc.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Section View B-B
        • Detail View C (2 : 1)
        • Detail View D (2 : 1)
    • Seal Cap 1.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Section View A-A
    • bearing housing.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Drawing View3
        • Section View A-A
    • Seal Cap 2.PDF
      • Sheet1
        • Drawing View1
        • Section View A-A
...see more