Analysis of wear mechanisms of hot forging tools protected with hybrid layers performed by nitriding and PVD coatings deposition

Gronostajski, Z.; Kaszuba, M.; Widomski, Paweł; Smolik, J.; Ziemba, Jacek; Hawryluk, Marek

doi:10.1016/j.wear.2019.01.003

Cited by 35 publications

(19 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Attempts made for this purpose concerned the use of hybrid layers such as a nitrided layer/PVD coating, where the purpose of the coating, apart from increasing resistance to abrasive wear, is also insulation protecting the material against tempering under the influence of high temperature. Because of the very small thickness, the insulating effect is very short and, moreover, when the PVD coating is damaged, the tool material is no longer protected [ 12 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Advanced Complex Analysis of the Thermal Softening of Nitrided Layers in Tools during Hot Die Forging

2021

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

This article is devoted to the issues of thermal softening of materials in the surface layer of forging tools. The research covers numerical modeling of the forging process, laboratory tests of tempering of nitrided layers, and the analysis of tempering of the surface layer of tools in the actual forging process. Numerical modeling was supported by measuring the temperature inside the tools with a thermocouple inserted into the tool to measure the temperature as close to the surface as possible. The modeling results confirmed the possibility of tempering the die material. The results of laboratory tests made it possible to determine the influence of temperature on tempering at different surface layer depths. Numerical analysis and measurement of surface layer microhardness of tools revealed the destructive effect of temperature during forging on the tempering of the nitrided layer and on the material layers located deeper below the nitrided layer. The results have shown that in the hot forging processes carried out in accordance with the adopted technology, the surface layer of working tools is overheated locally to a temperature above 600 °C and tempering occurs. Moreover, overheating effects are visible, because the surface layer is tempered to a depth of 0.3 mm. Finally, such tempering processes lead to a decrease in the die hardness, which causes accelerated wear because of the abrasion and plastic deformation. The nitriding does not protect against the tempering phenomenon, but only delays the material softening process, because tempering occurs in the nitrided layer and in the layers deeper under the nitrided layer. Below the nitrided layer, tempering occurs relatively quickly and a soft layer is formed with a hardness below 400 HV.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Advanced Complex Analysis of the Thermal Softening of Nitrided Layers in Tools during Hot Die Forging

2021

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…37,000 forgings. Work carried out with the use of other hybrid layers with various PVD coatings, including monoblock and multilayer [89][90][91][92][93][94][95][96] including: AlCrTiN monoblock , AlCrTiSiN monoblock , (CrN/TiN) × 3 multilayer, and "Triple Coatings" [97][98][99] incl. : Cr/CrN/CrN-AlCrN multilayer / AlCrN-TiSiN multinanolayer , Cr/CrN monoblock /AlCrTiN nanocomposite , CrN/AlCrN monoblock / AlCrTiSiN nanocomposite , confirmed in each case the highest efficiency of NL + (Cr/CrN) × 8 hybrid layers.…”

Section: Hybrid Layer Nl + Cr/(crn-craln) Multilayer /Alcrtin Nanocompositementioning

confidence: 99%

Hard Protective Layers on Forging Dies—Development and Applications

Smolik

2021

Coatings

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The article presents a summary of many years of activities in the area of increasing the durability of forging dies. The results of comprehensive research work on the analysis of the destructive mechanisms of forging dies and the possibility of increasing their durability with the use of modern surface engineering methods are presented. Great possibilities in terms of shaping operational properties of forging dies by producing hybrid layers of the “Nitrided Layer + PVD Coating” (NL + PVD coating) type were confirmed. An analysis of changes in forging dies durability under various operating conditions was performed, i.e., forging—die—forging press—pressures. It has been shown that the variety of parameters of the forging process, including forgings’ geometry and weight, materials, precision, pressures applied, and, what is very important, quality of machines, makes it very difficult to compare the effectiveness of various PVD coating solutions in the process of increasing the durability of forging dies. Hybrid layers of the “NL + PVD coating” type create great possibilities in shaping the operational properties of tools and machine elements. However, in each application a precise diagnosis of the wear mechanism and the design of an individual PVD coating material solution is required.

show abstract

“…Şekil 2'de de görüldüğü üzere kalıplarda görülen baskın aşınma mekanizması abrazif aşınmadır. Dövme parçasında pullanma nedeniyle kopan parçalar, kalıp yüzeyinde abrazif aşınmayı yoğunlaştırmaktadır [42]. Söz konusu abrazif aşınma birincil çatlakların ağı içerisinde malzeme akışı yönünde ilerleyen olukların oluşmasına yol açmaktadır.…”

Section: şEkil 2 Mevcut Durumda Kullanılan Ve Hasar Görmüş Kalıpların Görüntüleriunclassified

Dövme Kaliplarinda Aşinma Mekani̇zmalari

Sert

Yeşilyurt

Günaydın

et al. 2021

El-Cezeri Fen Ve Mühendislik Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

Dövme yöntemi, tarihte bilinen en eski üretim yöntemlerinden biri olmakla birlikte günümüzde de imalat endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadır. 2019'da dünya geneline bakıldığında, dövme endüstrisinin gayri safi milli hasılaya etkisinin %20 olduğu görülmektedir. Dövme işleminin endüstriyel ekonomi, toplum ve ulusal güvenlik gibi kritik öneme sahip, yüksek mukavemet isteyen üretimi zorlu parçalar için kullanılan bir işlem olarak popülerliğini artıracağı öngörülmektedir. Dolayısıyla sektördeki firmaların imalat hatlarını, performanslarını ve ürün gamlarındaki kalitelerini geliştirmesi gerekmektedir. Dövme işleminde üretim performansını ve kalitesini etkileyen en önemli unsur ise dövme kalıplarında görülen hasarlardır. Literatür incelemelerinde dövme kalıplarındaki hasar sebeplerinin başında aşınmanın geldiği belirlenmiştir. Dolayısıyla kalıp malzemelerinin aşınma dayanımlarını geliştirmenin, sektör için elzem olduğu yadsınamaz bir gerçektir. Bu kapsamda geliştirilen en önemli yöntem malzeme yüzeylerinin sert bir tabaka ile kaplanması işlemidir. Özellikle Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) işlemi ile yüzeye kaplanan nitrür esaslı tabakaların, malzemelerin aşınma özelliklerine eşsiz katkılar sunduğu belirlenmiştir. Kaplanmış malzemenin aşınma performansı, laboratuvar ortamında üretimin çalışma prensibini yansıtacak şekilde aşınma düzenekleri kullanılarak belirlenmektedir. Ancak değerlendirmelerde, bu düzeneklerin dövme işlemini yansıtmada yetersiz kaldığı, dolayısıyla bulguların, mevcut işlem koşullarında değerlendirilmesinin uygun olmadığı düşünülmektedir. Bu doğrultuda, tespit edilen bu önemli eksikliğin giderilmesi amacıyla patent başvurusu da gerçekleştirilen, aşınma test cihazı tasarlanmış ve diğer düzeneklerin eksikliklerini nasıl gidereceği konusunda detaylı analiz verilmiştir.

show abstract

Analysis of wear mechanisms of hot forging tools protected with hybrid layers performed by nitriding and PVD coatings deposition

Cited by 35 publications

References 17 publications

Advanced Complex Analysis of the Thermal Softening of Nitrided Layers in Tools during Hot Die Forging

Advanced Complex Analysis of the Thermal Softening of Nitrided Layers in Tools during Hot Die Forging

Hard Protective Layers on Forging Dies—Development and Applications

Dövme Kaliplarinda Aşinma Mekani̇zmalari

Contact Info

Product

Resources

About