Determination of Temperature of Maximum Working Capacity of Tool Hard Alloys

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Nowadays cutting modes for metal processing are specified according to reference data or according to recommendations of tool manufacturers. Often this information does not provide optimal cutting modes. The situation is aggravated in the case of modern automated metal-working equipment, where a premature failure of the tool entails high economic losses due to damage of the workpiece surface, i.e. manufacturing issue. Studying the changes in performance of metalworking tools under the influence of temperatures arising during processing will prevent its premature failure. The subject of the study is replaceable cutting inserts made of tool hard alloys. The object of the study is to determine (by means of a shortcut method) a temperature of maximum working capacity of the replaceable cutting inserts according to relations of electrical conductivity of tool hard alloys relevant to WC-TiC-Co group in all temperature ranges of metal cutting. Research technique. The paper contains an analysis of existing methods of determination of maximum working capacity temperatures of replaceable cutting inserts made of THA (tool hard alloys). Existing plants for tests performance are analyzed. A new plant for accelerated determination of temperature of maximum working capacity of the replaceable cutting inserts made of THA are developed as a result of the analysis. This new plant excludes the discovered deficiencies. The paper contains a description of the developed method for accelerated determination of temperature of maximum working capacity for changing the electrical conductivity of replaceable cutting inserts made of instrumental hard alloys relevant to WC-TiC-Co group. Results and discussions. The results of the study of electrical conductivity as a function of the test temperature of the WC-TiC-Co group alloys are obtained. On the basis of the data obtained, the temperatures of maximum working capacity of alloys 5%TiC+85%WC+10%Co 730-780°С, 15%TiC+79%WC+6%Co 860-970°С are determined. The applicability of the developed method on alloys of the WC-TiC-Co group is proved. On the basis of the evidence, it can be stated with reliable accuracy that the resulting temperature intervals, where the values of electrical conductivity have minimal values, correspond to the optimum cutting temperature at which there is minimal surface wear on the back surface, and correspond to the temperatures of the maximum operability of the THA in the author's interpretation.

About the authors

E. V. Artamonov

Email: evgart2014@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Professor; Tyumen Industrial University, 38 Volodarskogo st., Tyumen, 625000, Russian Federation; evgart2014@mail.ru

A. M. Tveryakov

Email: tveryakov@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor; Tyumen Industrial University, 38 Volodarskogo st., Tyumen, 625000, Russian Federation; tveryakov@mail.ru

A. S. Shtin

Email: shtin92@mail.ru
Tyumen Industrial University, 38 Volodarskogo st., Tyumen, 625000, Russian Federation; shtin92@mail.ru

References

  1. Артамонов Е.В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин сборных режущих инструментов. – Тюмень: Вектор Бук, 2003. – 190 с. – ISBN 5-88465-416-2.
  2. Процессы формообразования и инструментальная техника: учебное пособие / В.А. Гречишников, Н.А. Чемборисов, В.Б. Ступко, Д.Т. Сафаров, О.Б. Кучина, С.Н. Григорьев, А.Г. Схиртладзе. – Старый Оскол: ТНТ, 2012. – 328 с. – ISBN 978-5-94178-326-7.
  3. Energy efficient process planning based on numerical simulations / R. Neugebauer, C. Hochmuth, G. Schmidt, M. Dix // Advanced Materials Research. – 2011. – Vol. 223. – P. 212–221. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.223.212' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.223.212.
  4. Murthy K.S. Rajendran I. Optimization of end milling parameters under minimum quantity lubrication using principal component analysis and grey relational analysis // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2012. – Vol. 34, iss. 3. – P. 253–261. – doi: 10.1590/S1678-58782012000300005.
  5. Internally cooled tools and cutting temperature in contamination-free machining / C. Ferri, T. Minton, S.B. Ghani, K. Cheng // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. – 2014. – Vol. 228, iss. 1. – P. 135–145. – doi: 10.1177/0954406213480312.
  6. High performance composite materials created through advanced techniques / I. Carceanu, G. Cosmeleata, B. Ghiban, M. Balanescu, I. Nedelcu // Materiale Plastice. – 2007. – Vol. 44, iss. 4. – P. 321–325.
  7. Robot based deposition of WC-Co HVOF coatings on HSS cutting tools as a substitution for solid cemented carbide cutting tools / W. Tillmann, C. Schaak, D. Biermann, R. Abmuth, S. Goeke // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 181, iss. 1. – P. 012011. – doi: 10.1088/1757-899X/181/1/012011.
  8. Zhang H., Fang Z.Z., Lu Q. Characterization of a bilayer WC-Co hardmetal using Hertzian indentation technique // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2009. – Vol. 27, iss. 2. – P. 317–322. – doi: 10.1016/j.ijrmhm.2008.07.014.
  9. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1976. – 278 с.
  10. Study on micro texturing of uncoated cemented carbide cutting tools for wear improvement and built-up edge stabilization / J. Kümmel, D. Braun, J. Gibmeier, J. Schneider, C. Greiner, V. Schulze, A. Wanner // Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – Vol. 215. – P. 62–70. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.07.032.
  11. Артамонов Е.В., Василега Д.С., Тверяков А.М. Определение температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин на основе электрической проводимости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2014. – Т. 80, № 9. – С. 36–39.
  12. Srithar A., Palanikumar K., Durgaprasad B. Experimental investigation and surface roughness analysis on hard turning of AISI D2 steel using coated Carbide insert // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 97. – P. 72–77. – doi: 10.1016/j.proeng.2014.12.226.
  13. Vasilega D.S., Zyryanov V.A. Analysis of possible application of temperature dependences of processed materials' physical and mechanical properties to define the maximum workability temperature // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 737. – P. 114–118. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.737.114' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.737.114.
  14. Патент 172959 Российская Федерация, МПК B 23 B 1/00. Установка для определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин / Е.В. Артамонов, А.М. Тверяков, А.С. Штин. – № 2016130884; заявл. 26.07.2016; опубл. 02.08.2017. – Бюл. № 22.
  15. Ostapenko M.S., Vasilega D.S. Method of evaluation of quality of metal-cutting tool // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 379. – P. 49–55. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.379.49' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.379.49.
  16. Vasilega D.S., Ostapenko M.S. Efficiency improvement of metal lathing by using of an evaluation technique of abembly machine tools quality // Key Engineering Materials. – 2016. – Vol. 684. – P. 421–428. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.684.421' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.684.421.
  17. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. – М.: Машиностроение, 1993. – 336 с. – (Библиотека инструментальщика). – ISBN 5-217-01482-2.
  18. Zorev N.N., Uteshev M.H. Untersuchung der Kintakt-spannunger auf den Arbeits-flachen des Werkzeugs miteiner Schneidenabrundung // Berichte der Internationalen Forschungesgemein-schaft fur mechanische produktionstechniktionstechnik. – 1971. – Vol. 20-1. – P. 31–32.
  19. Shalamov V.G. Savel'ev D.A., Smetanin S.D. Producing powder by rotary grinding // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33, iss. 3. – P. 133–135. – doi: 10.3103/S1068798X13030167.
  20. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер B.C. Резание материалов: термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: учебник для технических вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 448 с. – ISBN 5-7038-1823-0.
  21. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. – М.: Машиностроение, 1982. – 320 с.
  22. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. – М.: Машиностроение, 1990. – 288 с.
  23. Петрушин С.И., Даниленко Б.Д., Ретюнский О.Ю. Оптимизация свойств материала в композиционной режущей части лезвийных инструментов: учебное пособие. – Томск: ТПИ, 1999. – 96 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».