De Mechanismen van de Slijtage van PVD Met Een Laag Bedekte die HSS Endmills aan Machine 1045 Van gehard staal worden Gebruikt

Advertentie-TECHNOLOGIE van Copyright; vergunninghouder AZoM.com PTY Ltd.

De toepassing van dunne harde deklaaglagen op heeft hulpmiddelen HSS die techniek PVD gebruiken tot een revolutie in zich om metaal te snijden en het vormen geleid. Men begrijpt wijd dat de deklagen op het harkgezicht van het het draaien hulpmiddel wrijvingsinteractie tussen spaander en hulpmiddel veranderen, in het bijzonder in ononderbroken spaandervorming resulterend in het verkorten van spaander/hulpmiddelcontactlengte en het veranderen van temperatuurdistributie op het. Het Leven van het scherpe hulpmiddel stijgt daarom met tien keer [1, 2].

Volgens Loffler [3], zijn de temperatuur of de scherpe snelheid de belangrijkste factor die slijtagemechanismen beïnvloeden. Bij langzame scherpe snelheden, zijn de adhesie en de schuring de belangrijkste slijtagemechanismen. De Schuring en de chemische slijtage zijn essentieel bij hoge scherpe snelheden, vooral in ononderbroken spaandervorming. Banh et al. [4] bevestigde de rol van deklaaglaag in het verminderen van temperatuur en die de hitte beïnvloedde streek (HAZ) op harkgezicht van PVD-Tin het draaien van het Staal (HSS) van de Hoge Snelheid hulpmiddelen aan machine middelgrote koolstofstaal worden gebruikt de belangrijkste reden te zijn voor het langere hulpmiddelleven van de scherpe hulpmiddelen.

Soderberg et al. [5] voerde een studie van slijtagemechanismen om uit hulpmiddelen te malen gebruikend aan machine middelgrote koolstofstaal. Zij vonden dat een combinatie van hoge scherpe snelheid en de lage voertarieven voor het hulpmiddelleven schadelijk zijn. Dit is verenigbaar met studie van de vergelijking van het hulpmiddelleven voor met een laag bedekt Tin endmills waarin niet alleen de hoge scherpe snelheden maar ook de hoge voertarieven voor het langere hulpmiddelleven [2] verkieslijk zijn. Vijf slijtagemechanismen van de malenhulpmiddelen werden waargenomen met inbegrip van randscherf, plastic misvorming van de rand, slijtage door scheerbeurtbreuk, ononderbroken slijtage en slijtage door oppervlakkige plastic stroom. Zowel waren de flank als de slijtage van het harkgezicht duidelijk in de studie [5, 6].

In een verwant onderwerp, Medicus et al. [3] gebruikte zowel niet bekleed als Tin, TiCN, met een laag bedekte cementeerde TiAlN wolframcarbide endmills aan het brons van het machinealuminium aan hoge scherpe snelheden en voertarieven. De Afstompende snijkant en de vorming van een voorrandinkeping waren de belangrijkste soorten slijtage. Ismail et al. [7] bouwde een model voor oppervlaktevorming door endmill in relatie met slijtage van de werktuigen op flankgezicht.

Het doel van dit onderzoek is de rol van de deklaaglaag in de verhoging van het met een laag bedekte endmill leven te vinden. Voorts in dit werk, zal het effect van op hoge temperatuur (³ 600°) op de mislukking van het scherpe hulpmiddel bij hoge scherpe snelheden worden gericht.

De experimenten in dit onderzoek worden impliceerden het machinaal bewerken van groeven op een conventionele verticale die 6P12 malenmachine in Rusland wordt gemaakt uitgevoerd dat. Een Kistler dynamometer, type 9257BA werd gebruikt om componenten te meten om krachten op de vliegtuigloodlijn aan de as van niet beklede en met een laag bedekte HSS te snijden endmills. Een blokbeugel met de nauwkeurigheid van 2 mm werd gebruikt om de vermindering van hulpmiddeldiameter (DD) te meten wegens slijtage. Het de knipsel hulpmiddelen, werkstuk en het machinaal bewerken van voorwaarden zijn hieronder gedetailleerd:

De Commerciële endmillsdiameter werd 10 mm met twee fluiten gebruikt. De hulpmiddelen waren Tin PVD of TiCN aan 3 mm dik met een laag dat wordt bedekt dat. Niet Beklede endmills werden gebruikt als verwijzing. De hardheid van het fluitdeel was 62-65 Rockwell C (HRC). Het was duidelijk in vorige studies [3, 8] dat de de deklaaglaag van het Tin op het harkgezicht een belangrijkere die rol in de prestaties van het hulpmiddel speelt met de deklaaglaag worden vergeleken op flankgezicht. De deklaaglaag op het belangrijkste flankgezicht van werd met een laag bedekt endmills in deze studie gemalen weg om het bovengenoemde vinden in het geval van complexe hulpmiddelen te bewijzen. De parameters van de Meetkunde van de hulpmiddelen worden getoond in Lijst 1.

Lijst 1. De parameters van de Meetkunde van de hulpmiddelen.

Het werkstuk was 30 die mm diameter-assen aan de hardheid van 24-28 HRC worden verhard en worden aangemaakt. De chemische samenstellingen van de hulpmiddelen en de werkstukken die door spectrografische analyse werden verkregen worden getoond in Lijst 2. De Scherpe voorwaarden werden geselecteerd in waaiers: scherpe snelheden: 18.85 m/min aan 31.25 m/min; voer tarieven: F = 63 mm/min aan 100 mm/min; diepte van besnoeiing: D = 4 mm = const voor niet beklede hulpmiddelen en scherpe snelheden: 31.25 m/min aan 50.26m/min; voer tarieven: F = 100 mm/min aan 800 mm/min, diepte van besnoeiing: D = 4 mm = const voor met een laag bedekte hulpmiddelen. Allen zijn gedetailleerd in verwijzing [2]. De Slijtage van de werktuigen wordt geschat door de vermindering van de diameter van endmill (DD). Het met een laag bedekte hulpmiddel stond te ontbreken op het punt toen het DD ongeveer 60 µm bereikte.

Lijst 2. Chemische samenstellingen van de hulpmiddelen en de werkstukken

Het Droge knipsel werd toegepast in deze studie. De hulpmiddelen na machinaal bewerkt werden gesneden en werden onderzocht op het type JM6400 van Elektronenmicroscoop (SEM) van het Aftasten.

Figuur 1 toont een voorbeeld van gemeten componenten om krachten te snijden toen niet bekleed en met een laag bedekte het Tin endmills in de scherpe omstandigheden werd gebruikt: v = 31.25 m/min, F = 100 mm/min, D = 4 mm. In het geval van een niet bekleed hulpmiddel, waren de scherpe krachtcomponenten F_x = 0.48 KN en F_y = 0.276 KN. Nochtans, toen de Tin met een laag bedekte hulpmiddelen werden gebruikt, waren de twee het snijden gemeten componenten F_x = 0.424 KN en P_y = 0.163 KN. De voerkracht (f)_x door 12% wordt en F_y door 40% wordt verminderd verminderd die. Voorts aanzienlijk verminderde de trilling_y van F wanneer de met een laag bedekte hulpmiddelen werden gebruikt. Het effect van Tin bij de vermindering van scherpe krachten is daarom duidelijk.

Leven van het Hulpmiddel van niet beklede endmills die scherpe voorwaarden (v = 31.25 m/min, F = 100 mm/min, D = 4 mm) gebruiken was slechts 0.5 min. Het gebruik van PVD-Tin bedekte hulpmiddelen met een laag hun leven over 10 vouwen worden verhoogd die. Voorts bij optimale scherpe voorwaarden (v = 37 m/min, F = 160 mm/min, D = 4 mm) het leven van Tin met een laag bedekte hulpmiddelen was ongeveer 8.95 min.

Toen een met een laag bedekte PVD-TiCN endmill in de zelfde scherpe omstandigheden zoals met een laag bedekt Tin één die werd gebruikt, werden de scherpe krachten aanzienlijk verminderd als bewijsmateriaal in Figuur 2 (B) met die in Figuur 2 (a) wordt vergeleken (F_x y door ongeveer 24%). Voorts werd een vermindering van scherpe krachtentrilling ook waargenomen. TiCN is daarom superieur aan Tin in het intermitterende knipsel. Dit vinden is verenigbaar met publicaties van andere auteurs.

Het Leven van met een laag bedekt endmills in deze studie werd geregistreerd en werd toen geanalyseerd met de toepassing van een regressieprogramma in Matlab. Een vergelijking van het hulpmiddelleven in de second-order logaritmische vorm wordt afgeleid als volgt:

2 - 7.3196 (lnV)²

Een verbinding tussen het langere leven van het Tin bedekte M41 met een laag endmills en de slijtagemechanismen werden onderzocht. SEM van niet beklede M41 endmills na 0.3 min het snijden van zoals aangetoond in Figuur 3 (a) geopenbaarde slijtage van niet beklede endmills vond op zowel hoek als het gezicht van de hulpflank van de voorrand plaats. De breedte van slijtageland op de het gezicht en de hoekslijtage van de hulpflank is lichtjes verschillend. De Verdere onderzoeken van SEM van de hoekslijtage ontdekten bewijsmateriaal van ernstige zelfklevende slijtage met materiële overdracht zoals aangetoond in Figuur 3 (B). Analyse openbaarde de Verbrokkelde van de Röntgenstraal van de Energie (EDX) van de materiële overdracht werkstukmateriaal met Fe en weinig Mn, Cr, Al en Si zoals aangetoond in Figuur 6 (a).

Het slijtagepatroon van PVD- met een laag bedekte TiCN en Tin endmills was volledig verschillend van niet beklede hulpmiddelen. Dit is duidelijk in Figuur 4 (a) met Figuur 3 (a die) wordt vergeleken. De hoekslijtage heeft een driehoeksvorm en de breedte van de slijtage van de hulpflank is over een vierde van de hoekslijtage. De analyse EDX van de hoekslijtage op Figuur 6 (B) toont slechts weinig materiële overdracht. In andere hulpmiddelsteekproeven, werd de flankslijtage ook waargenomen samen met de slijtage van de hulpflank.

Figuur 5 (a) toont slijtagepatroon op het gezicht van de hulpflank van de voorrand van een TiCN endmill met een laag wordt bedekt na 2 min- knipsel dat. De deklaaglaag in de buurt van de snijkant werd uitgeput, maar er zijn geen duidelijk van bruto het werk materiële overdracht op dit gebied. De analyse EDX van het gebied van de snijkant ontdekte Ti en weinig Fe die het werk materiële overdracht op de deklaag verder tonen. Nochtans, werden de elementen in opneming in het staal niet gevonden in de materiële overdracht zoals in studie [4].

Figuur 5 (B) toont slijtage op het gezicht van de hulpflank van de voorrand van een Tin endmill met een laag wordt bedekt na 5 min- knipsel dat. De Schurende slijtage is duidelijk duidelijk op dit gebied. Het patroon van slijtageland is vrij gelijkaardig aan de kraterslijtage op het harkgezicht van het het draaien hulpmiddel. Niet wordt veel het werk materiële overdracht waargenomen op dit gebied. De analyse EDX ontdekte slechts hulpmiddelmateriaal met Fe, Cr, V, Mo, W en Al zoals aangetoond in Figuur 6 (B).

De het gezichtsslijtage van de Hark was duidelijk toen bij de hoek die harkhoek maken zoals aangetoond in Figuur 7 (a) en 7 (B) negatief. Derhalve op hoge temperatuur (³ °C) zich in de buurt van de snijkant zou kunnen ontwikkelen veroorzakend de mislukking van de scherpe hulpmiddelen [1, 9]. Het uitgangspunt van de gecontroleerde temperatuurmislukking werd waargenomen of de hoek of op een plaats op de voorrand waar het hulpmiddel in contacten met de oppervlakte van het werkstuk is.

Het is interessant om op te merken dat toen de hoge voertarieven werden toegepast, de hoge scherpe krachten werden geregistreerd en een oorzaak van breuk van de hoek en snijkant zoals aangetoond in Figuur 8 (a) waren. Bij de hoogste scherpe snelheid in de studie (50.26 m/min), Tin met een laag bedekte die hulpmiddelen onmiddellijk door een ander mechanisme, bruto plastic misvorming worden ontbroken toe te schrijven aan op hoge temperatuur nadat de breedte van slijtageland een kritieke waarde zoals aangetoond in Figuur 8 (B) bereikte. De Rode kleur werd waargenomen tijdens experiment alvorens het hulpmiddel het tegengehouden snijden was. Vlak alvorens de breedte van het slijtageland de kritieke waarde (“ 60µm van D_max van het D) bereikte de adhesie werd waargenomen op het harkgezicht van de hoek en de belangrijke snijkant.

Gebaseerd bij scherpe krachtmetingen, het hulpmiddelleven en de observatie van slijtage van de knipselhulpmiddelen in SEM, is het duidelijk dat de verschillende slijtagemechanismen op niet bekleed en met een laag bedekt endmills plaatsvonden.

In het geval van niet beklede endmills die bij langzame en normale scherpe snelheden snijden, was de adhesie een belangrijk slijtagemechanisme dat bij de hoek en het flankgezicht van zowel snijkant als belangrijke snijkant plaatsvond. Direct metaal - het metaalcontact tussen het werk en hulpmiddelmaterialen is reden voor materiële overdracht bij interfaces die in hoge scherpe krachten en hoge omvang van hun trillingen resulteren. De niet beklede hulpmiddelen daarom waren niet bekwaam aan machine bij hoge scherpe snelheden en ontbraken spoedig door breuk van de hulpmiddelen na slechts 0.5 min knipsel met scherpe voorwaarde (v = 31.25 m/min, F = 100 mm/min, D = 4 mm).

In het geval van met een laag bedekte hulpmiddelen die bij normale en hoge scherpe snelheden snijden, kon het hulpmiddelleven tot ongeveer 9 min bij de optimale scherpe die voorwaarde stijgen van de vergelijking van het hulpmiddelleven gegevens wordt verwerkt. De deklaaglaag bij achterflankslijtage vermindert ontwikkeling van het slijtageland toe te schrijven aan zijn lage adhesie met het werkmateriaal in dat gebied. De Hoge hardheid, de lage adhesie en de wrijving met het werk materiële en chemische traagheid van de deklaaglaag dragen tot een vermindering van slijtagetarieven en een verhoging van het hulpmiddelleven bij. De Schurende slijtage is duidelijk in Figuur 5 (B) en de hoge capaciteit deklagen verzet zich tegen dit type van slijtage zou resulteren in met lange levensuur van het hulpmiddel. De Adhesie wordt niet duidelijk waargenomen op de slijtage van de hulpflank. Dit is verenigbaar met de afhankelijkheid van slijtagemechanismen bij het snijden van snelheid [3]. De Hogere scherpe snelheden zijn gunstig voor schurende slijtage en het bestaan van de deklaag bij de grenzen van het slijtageland verhindert het adhesie. De Harde deeltjes in vormen van oxyden en carbide in van het het werkmateriaal en carbide deeltjes in hulpmiddelmateriaal worden verondersteld om de bron van schurende slijtagedeeltjes te zijn. Volgens Trent en Wright [9], bij hoge scherpe snelheid wordt het hoogste temperatuurpunt gevestigd bij een afstand van de snijkant op het luchtafweergeschutgezicht. Het is redelijk om te besluiten dat de temperatuur tot verdiept effect bij de achterslijtage van de hulpflank kan bijdragen.

Men aanvaardt wijd dat de hoge scherpe snelheden in lage scherpe krachten en op hoge temperatuur bij de interfaces tussen het werk en hulpmiddelmaterialen [9] resulteren. In deze studie, hebben de voertarieven belangrijke gevolgen voor verhogingen van scherpe krachten. De hogere voertarieven worden toegepast de hogere scherpe krachten worden gemeten. De Hoge scherpe krachten veroorzaken breuk van de hoek en de snijkant (mechanische mislukking). In tegenstelling, resulteren de hoge scherpe snelheden en de normale voertarieven in mislukking van het scherpe hulpmiddel toe te schrijven aan op hoge temperatuur zoals aangetoond in Figuur 8 (B). Wanneer de breedte van slijtageland zich aan een kritieke die waarde, temperatuur van min of meer 600°C ontwikkelt (waarbij HSS dramatisch) op het punt staat zijn zacht geworden tot hulpmiddelmaterialen bij de interface tussen het gesneden oppervlakte en gezicht van de hulpflank of de hulpmiddelhoek wordt en wordt ontwikkeld geproduceerd die in bruto plastic misvorming resulteren.

De harde deklaaglaag op de grenzen van de het gezichtsslijtage van de hulpflank houdt de ontwikkeling van de breedte van slijtageland op en elimineert aanzienlijk materiële overdracht die tot mogelijkheid om hogere scherpe snelheden leiden te gebruiken. Het gebruik van hoge scherpe snelheden is een factor om scherpe krachten te verminderen, maar produceert op hoge temperatuur. Daarom die kon het hulpmiddel door mechanismen ontbreken door temperatuur worden gecontroleerd.

Andere slijtagemechanismen zoals die in het inleidingsdeel konden worden vermeld tot slijtage van de scherpe hulpmiddelen in deze studie bijdragen. Nochtans, besteedden de auteurs aandacht op slechts belangrijke slijtagemechanismen veroorzakend de mislukking van de scherpe hulpmiddelen.

De Zelfklevende slijtage op hoek en flankgezichten is het belangrijkste slijtagemechanisme wanneer het gebruiken van niet beklede m41-HSS endmills aan machinegroeven op 1045 verharde werkstukken bij scherpe snelheden minder dan 20 m/min.

De Harde deklaaglaag verandert wrijvingscontactvoorwaarden tussen het werk en hulpmiddelmaterialen voortvloeiend zoals bepaald in veel hogere scherpe voorwaarden. De deklaag vermindert aanzienlijk scherpe krachten, bruto het werk materiële overdracht, en schurende slijtage zelfs wanneer de deklaag bij de nabijheid van de snijkant werd uitgeput. Het patroon van slijtageland bij de hoekslijtage van de met een laag bedekte hulpmiddelen is volledig verschillend van de niet beklede. De Schurende slijtage was duidelijk op flankgezichten.

Het Langere hulpmiddelleven wordt bereikt met de met een laag bedekte hulpmiddelen. De Bruto plastic die misvorming, wordt het mislukkingsmechanisme door op hoge temperatuur wordt gecontroleerd waargenomen aan hoge scherpe snelheden en voertarieven.

Erkenning

Dr. Q.T. Phan zou de financiële steun van het Vietnamese Ministerie van Opleiding En Onderwijs En de technische steun van Universiteit Suranaree van Technologie - Thailand tijdens de periode willen erkennen het werk werd uitgevoerd. De auteurs wensen om speciaal dankzij uit te drukken Lied Cong Diesel Company, vooral M. Nguyen Van Khoi, Directeur van het bedrijf voor zijn onschatbare hulp in het uitvoeren van onze experimenten.

1.       K. Holmberg en een Matthews, „Met Een Laag Bedekkend Wrijvingsleer - Eigenschappen, Technieken en Toepassingen in de Techniek van de Oppervlakte“, Elsevier, New York, (1994).

2.       Q.T. Phan, D.H. Nguyen, D.B. Nguyen en C.N.Tran, „de Vergelijking van het Leven van het Hulpmiddel voor Tin Met Een Laag Bedekte Endmills“, de Internationale Conferentie in Herdenking voor Verjaardag 50^th van de Nationale Universiteit van Chung Nam, 22-24 Mei (2002) 203-208.

3.       F.H.W. Loffler, „Systematische Benadering om de Prestaties van Deklagen PVD voor de Toepassingen van Hulpmiddelen“, Oppervlakte en Technologie van Deklagen, 68/69 (1994) 729-740 Te Verbeteren.

4.       T.L. Banh, Q.T. Phan en D.H. Nguyen, „Slijtage van PVD Met Een Laag Bedekte Hulpmiddelen HSS die Middelgroot Staal“ Gebruiken Machinaal Te Bewerken, het eerste Korea-Vietnam Internationale Gezamenlijke Symposium over Geavanceerde Materialen, de Nationale Universiteit van Chung Nam, (2002) 64-172.

5.       S. Soderberg, S. Hogmark, H. Haag en H. Wisell, de „Weerstand van de Slijtage van de Hulpmiddelen van het Malen van het Staal van de Hoge Snelheid“, de Technologie van het Metaal, 10(1983) 471-481.

6.       K. Eindigt M. Medicus, M.A. Davies, B.S. Dutterer, C.J. Evans en R.S. Veldspeler, „Slijtage van de werktuigen en Oppervlakte in het Malen van de Hoge Snelheid van Brons Aluminun“, Machinaal Bewerkend Wetenschap en Technologie, 5 (2001) 255-268.

7.       F. Ismail, M.A. Elbestawi, R. Du en K. Urbasik, „Generatie van Gemalen Oppervlakten Met Inbegrip Van de Dynamica en de Slijtage van het Hulpmiddel“, Dagboek van Techniek voor Industrie, 115 (1993) 245-252.

8.       Q.T. Phan, een „Onderzoek van Tribological Contact tussen Spaander en het Gezicht van de Hark van PVD-Tin met een laag bedekte Hulpmiddelen HSS“, HoofdThesis, Universiteit Swinburne van Technologie Australië, (1996).

9.       E.M. Trent en P.K. Wright, „Om metaal te snijden“, butterworth-Heinemann, de V.S., (2000).