An investigation of fretting wear in aerospace applications
Date
2011-12
Authors
Nortje, Hermann
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Fretting wear results in the loss of fit and tolerance at contact interfaces. The aerospace and aircraft industry
is severely impacted by fretting wear and fretting fatigue that frequently occurs in turbo machinery and
riveted structural connections. There have been numerous studies, investigating the fretting phenomenon for
these aerospace applications.
Literature available in regard to fretting wear encountered in these aerospace applications is limited. This
study is therefore aimed at investigating the fretting wear encountered in aerospace application. An in-house
fretting test apparatus was specially designed and developed in order to perform the fretting wear
experiments. Ti-6Al-4V and Al7075-T6 are the two aerospace materials that were tested using the fretting
test apparatus. An extensive experimental study was conducted in order to investigate the effect of the
normal force on the fretting wear and friction behaviour of the two aerospace materials. The most severe of
these experiments were identified and then repeated for up to 106 fretting cycles. Additional fretting wear
experiments were also conducted between the two aerospace materials and cemented carbides, since the
carbides are currently being utilized as coatings in some aerospace contacts that are prone to fretting induced
damage.
The experimental study revealed that a decrease in the normal force resulted in an increase in the severity of
the fretting wear of both aerospace materials. The additional fretting wear experiments involving
carbide-metal contact couples found that Ti-6Al-4V and Al7075-T6 were prone to adhesive wear.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Knaagslytasie veroorsaak materiaalverlies by die kontakoppervlakke. Die lugvaart industrie is erg geraak deur knaagslytasie en knaaguitputting wat dikwels voorkom in turbo-enjin toepassings en strukturele verbindings. Daar was al talle studies gedoen oor die effek van knaag op lugvaart toepassings. Literatuur met betrekking tot knaagslytasie in lugvaart toepassings is egter beperk. Hierdie studie was dus gemik daarop om knaagslytasie in sekere lugvaart toepassings te ondersoek. Tydens die studie is ʼn toetsopstelling ontwerp en ontwikkel om knaagslytasie eksperimente uit te voer. Ti-6Al-4V en Al7075-T6 is die twee lugvaartmateriale wat ondersoek is met behulp van die toetsopstelling. ʼn Omvattende eksperimentele studie is gedoen om die effek van die normaal krag op knaagslytasie en die wrywings gedrag van die lugvaartmateriale te ondersoek. Die eksperimente wat die ergste slytasie en hoogste wrywing getoon het, is herhaal vir 106 siklusse. Bykomende knaag eksperimente was ook tussen die twee lugvaartmateriale en sekere karbiede gedoen, aangesien karbiede tans as deklae in sommige lugvaart kontakte gebruik word. Die eksperimentele studie het getoon dat 'n afname in die normale krag gelei het tot 'n toename in wrywing vir beide lugvaartmateriale. Die bykomende knaagslytasie eksperimente op karbied metaal pare het getoon dat Ti-6Al-4V en Al7075-T6twee lugvaart materiale nie in staat was om enige van die karbide te beskadig nie. Die lug-en Ruimte-materiaal aan die ander kant ervaar het kwaadaardige dra.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Knaagslytasie veroorsaak materiaalverlies by die kontakoppervlakke. Die lugvaart industrie is erg geraak deur knaagslytasie en knaaguitputting wat dikwels voorkom in turbo-enjin toepassings en strukturele verbindings. Daar was al talle studies gedoen oor die effek van knaag op lugvaart toepassings. Literatuur met betrekking tot knaagslytasie in lugvaart toepassings is egter beperk. Hierdie studie was dus gemik daarop om knaagslytasie in sekere lugvaart toepassings te ondersoek. Tydens die studie is ʼn toetsopstelling ontwerp en ontwikkel om knaagslytasie eksperimente uit te voer. Ti-6Al-4V en Al7075-T6 is die twee lugvaartmateriale wat ondersoek is met behulp van die toetsopstelling. ʼn Omvattende eksperimentele studie is gedoen om die effek van die normaal krag op knaagslytasie en die wrywings gedrag van die lugvaartmateriale te ondersoek. Die eksperimente wat die ergste slytasie en hoogste wrywing getoon het, is herhaal vir 106 siklusse. Bykomende knaag eksperimente was ook tussen die twee lugvaartmateriale en sekere karbiede gedoen, aangesien karbiede tans as deklae in sommige lugvaart kontakte gebruik word. Die eksperimentele studie het getoon dat 'n afname in die normale krag gelei het tot 'n toename in wrywing vir beide lugvaartmateriale. Die bykomende knaagslytasie eksperimente op karbied metaal pare het getoon dat Ti-6Al-4V en Al7075-T6twee lugvaart materiale nie in staat was om enige van die karbide te beskadig nie. Die lug-en Ruimte-materiaal aan die ander kant ervaar het kwaadaardige dra.
Description
Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2011.
Keywords
Fretting, Aerospace related applications -- Wear, Dissertations -- Industrial engineering, Theses -- Industrial engineering, Aerospace materials