Stress in contact area of gear teeth with coatings deposited on elastic substrate

Analizowano możliwość zastosowania teorii Hertza do przypadku styku skoncentrowanego elementów pokrytych powłoką osadzoną na sprężystym podłożu. Badano rozkład naprężeń w miejscu styku elementów, których powierzchnie zostały umocnione poprzez obróbkę powierzchniową. Gradient twardości i moduł sprężystości materiału w głąb warstwy wierzchniej wyznaczono w badaniach indentacyjnych. Na potrzeby analizy zostały wprowadzone założenia: powłoka idealnie przylega do podłoża, właściwości materiału powłoki w miejscach równo oddalonych od powierzchni są jednakowe, grubość powłoki na obydwu stykających się elementach jest jednakowa, styk odbywa się bez poślizgu. Wyniki badań dowodzą, że teorię Hertza można stosować do przypadku materiałów warstwowych poprzez połączenie rozwiązań analitycznych z eksperymentem numerycznym.Due to the increased interest amongst teeth gear manufacturers for an adequate method of controlling the stress field, this paper presents an analysis of the applicability of the Hertz theory to the case of the contact of elements with coated material. The proposed method to determine the contact stress field in this case of contact was developed based on the classic Hertz theory and a specific numerical model. The gradient of hardness and elastic modulus in the material of the surface layer was measured by indentation. The following assumptions were made: the graded surface layer adheres perfectly to the substrate, the properties of surface layer material in the same distance from the surface are the same, the thickness of surface layer of the both surfaces in contact is the same, and the contact is without sliding. The results show that, by extending the combination of numerical experiments, the Hertz theory can be applied to the case of layered materials