Forming of silumins with the addition of carbide phase – the analysis of inserts temperatures during the cutting process

Abstract

Określono trwałość narzędzi z PCD w procesie obróbki skrawaniem odlewanych materiałów kompozytowych z zawartością fazy ceramicznej. Próby skrawania przeprowadzono narzędziami z polikrystalicznego diamentu z wykorzystaniem centrum tokarsko-frezarskiego Mori Seiki NL2000SY. Sprawdzano charakter zużycia VBB zgodnie z normą PN-ISO 3685:1996. Ustalono wpływ parametrów skrawania (prędkości obrotowej, posuwu, głębokości skrawania) na temperaturę ostrzy z PCD. Przeanalizowano mechanizm kształtowania wióra w trakcie obróbki z różnymi parametrami skrawania. Badania zrealizowano z zastosowaniem kamery termowizyjnej FLIR A655 oraz szybkiej kamery Phantom MIRO M310. SŁOWA KLUCZOWE: materiały kompozytowe, obróbka skrawaniemThe stability of PCD inserts in the machining of cast composite materials containing 10 vol.% of ceramic phase is presented. Tests were carried out using a polycrystalline diamond cutting tool and the turning and milling center Mori Seiki NL2000SY. The VBB wear parameters of inserts according to the standard PN-ISO 3685:1996 were determinated. The influence of the cutting parameters (speed, feed rate, depth of the cut) on the temperature of PCD inserts was investigated. The analysis of chip formation mechanism during the processing at different cutting parameters was performed. The study was carried out using the FLIR A655 thermal camera and the high speed camera Phantom MIRO M310. KEYWORDS: composite materials, cutting processMateriały metaliczne wzmacniane fazami ceramicznymi są coraz częściej wykorzystywane w nowoczesnych konstrukcjach inżynierskich. Powstają poprzez wprowadzenie do osnowy stopu fazy wzmacniającej ceramicznej lub międzymetalicznej [1,2]. Takie umocnienie pozwala zwiększyć wytrzymałość, twardość, sztywność i odporność na zużycie cierne materiałów kompozytowych. Jako cząstki umacniające stosuje się np.: węgliki, tlenki, azotki i borki [3][4][5].Kompozyty o osnowie z aluminium zbrojone cząstkami ceramicznymi (np. Al 2 O 3 , SiC) są stopniowo wdrażane do produkcji w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym czy lotniczym -przede wszystkim ze względu na dużą odporność na zużycie w warunkach tarcia. Na skalę przemysłową wytwarzane są kompozytowe elementy pracujące pod dużym obciążeniem ciernym, takie jak tłoki, bębny czy tarcze hamulcowe [6]. Technologie wytwarzania tych materiałów bazują głównie na metodach metalurgii proszków, infiltracji porowatych preform ceramicznych, odlewania ciśnieniowego czy też prasowania w stanie ciekłym [7,8]. Uzyskanie materiałów o podwyższonych właściwościach mechanicznych wymaga zastosowania zbrojenia in situ, które jest stabilne termodynamicznie, ma mniejszą skłonność do pękania, a ze względu na brak warstw pośrednich jest dobrze połączone z osnową [9,10].Jedną z ważniejszych zalet kompozytów jest możliwość uzyskania odpowiednich właściwości materiału poprzez ukształtowanie jego struktury w procesie technologicznym. Dobór zarówno materiału osnowy, rodzaju, wielkości oraz udziału objętościowego faz zbrojących, jak i parametrów technologicznych pozwala na zaprojek...