Computer modelling of the properties of a diamond particle in a metal matrix

• Autorzy: Lachowski J. , Borowiecka-Jamrozek J.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie komputerowe właściwości cząstki diamentu w osnowie metalicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of computer simulation of properties of diamond particle in metallic-diamond segments has been presented in the paper. The segments constitute the working elements of a saw are produced by means of the technology of powder metallurgy. The effective use of diamond impregnated tools is strongly depended on the retentive properties of the metal matrix, which must hold diamond grits firmly. The diamond retentive capability in a matrix is a complex property, affected by mechanical interactions during hot pressing and then cooled to room temperature. Due to mismatch between thermal expansion coefficients of the matrix and diamond, the stress/strain field is generated in the matrix at diamond surroundings, which plays a major role when retentive properties are considered. It is postulated that the potential retentive capability of a matrix can be associated with the amount of elastic and plastic deformation energy which occurs in the matrix around diamond particles. The stress and the strain field generated in the diamond particle and in a matrix have been obtained using the Abaqus software. It was attempted to find any relationship between energy of elastic and plastic deformation of the matrix and its retentive capabilities.

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowych właściwości cząstki diamentu w segmencie metaliczno-diamentowym. Segmenty stanowią elementy skrawające pił diamentowych i są wytwarzane za pomocą technologii metalurgii proszków. Istotną właściwością materiału osnowy jest retencja, czyli utrzymywanie cząstek diamentu przez otaczającą osnowę podczas pracy narzędzia metaliczno-diamentowego. Cząstki diamentu są utrzymywane w osnowie w wyniku połączenia mechanicznego podczas procesu prasowania na gorąco. Połączenie mechaniczne jest wynikiem różnicy współczynnika rozszerzalności termicznej pomiędzy diamentem, a materiałem osnowy. Cząstka diamentu jest zakleszczana przez otaczającą osnowę, która ulega odkształceniu sprężystemu i plastycznemu. Uzyskanie odpowiedniego połączenia mechanicznego zależy od własności sprężystych i plastycznych materiału osnowy. Analiza retencji cząstki diamentu w zależności od właściwości mechanicznych osnowy została przeprowadzona metodą elementów skończonych z wykorzystaniem programu Abaqus. Wyznaczono pola mechaniczne naprężeń i odkształceń w cząstce diamentu oraz w osnowie otaczającej cząstkę. Obliczono energię sprężystą i plastyczną osnowy, jako parametry retencji cząstki diamentu.

Słowa kluczowe

EN

computer simulation; diamond particles; retention; finite element method; Abaqus program; mechanical field; stresses; deformation

PL

symulacja komputerowa; cząstki diamentu; retencja; metoda elementów skończonych; program Abaqus; pole mechaniczne; naprężenia; odkształcenia

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 19, nr 9
• Strony: 1005--1013, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Lachowski J.

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach

autor

Borowiecka-Jamrozek J.

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach

Bibliografia

• 1. Borowiecka-Jamrozek J.: Praca doktorska, PŚk Kielce, 2008.
• 2. Borowiecka-Jamrozek J., Konstanty J.; Struktura i własności materiałów osnowy w narzędziowych kompozytach metaliczno-diamentowych. HUTNIK - Wiadomości-Hutnicze, Rok 2010, Nr 10, Wyd SIGMA-NOT, s. 593-596.
• 3. Borowiecka-Jamrozek J., Konstanty J.; Properties of hot pressed Fe-50%-Co materiale. Inżynieria Materiałowa nr 6/2010, s. 1429-1432.
• 4. Xiao-Gang Lu, Selleby M., Sundman B.: Theoretical modelling of molar volume and thermal expansion. Acta Materialia, vol. 53, 2005, p. 2259-2272.
• 5. Encyclopedic Dictionary of Condensed Matter Physics. Ed. Ch. P. Poole jr., Elsevier Academic Press, London 2004.
• 6. Romański A., Lachowski J., Konstanty J.: Diamond retention capacity - evaluation of stress field generated in a matrix by a diamond crystal. Industrial Diamond Review, vol. 66, No. 3, 2006, p. 43-45.
• 7. Romański A., Lachowski J., Effect of friction coefficient on diamond retention capabilities in diamond impregnated tools, Archive of Metallurgy and Materials, vol. 54, No 4, 2009.
• 8. Lachowski J., The operational and economic aspects of using cobalt in metallic-diamond tools, in Selected problems of mechanical engineering and maintence, ed. N. Radek, Kielce University of Technology, Kielce 2012, p. 36-41.
• 9. Romański A., Lachowski J., Frydrych H.: Is energy of plastic deformation a good estimator of the retentive properties of metal matrix in diamond impregnated tools?.2nd International Industrial Diamond Conference, 19-20th April 2007, Rome, Italy.
• 10. Romański A., Lachowski J., Frydrych H., Energy of plastic deformation as an estimator of the retentive properties of the metal matrix in diamond impregnated tools. Diamond Tooling Journal, vol. 1, 2009, p. 28-36.