Modelowanie własności materiałów stosowanych na osnowy w narzędziach metaliczno-diamentowych

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

Warianty tytułu

EN

Modelling of properties of materials used as a matrix in metallic-diamond tools

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono modelowanie właściwości materiałów, używanych jako osnowy dla narzędzi metaliczno-diamentowych. Trzy materiały zostały wytworzone metodą metalurgii proszków z kombinacji proszków kobaltu (Co Extrafine), żelaza korbonylkowego (Fe CN) i wolframu (WP30). Zastosowano prasowanie na gorąco do produkcji materiałów. Próbę rozciągania i pomiar twardości wykonano dla próbek materiałów. Istotną właściwością materiału osnowy jest retencja, czyli utrzymywanie cząstek diamentu przez otaczającą osnowę podczas pracy narzędzia metalicznodiamentowego. Retencja silnie zależy od mechanicznych właściwości osnowy. Mechaniczne pola wokół cząstki diamentu w osnowie były otrzymane przez symulacje komputerowe. Obliczenia przeprowadzono dla powierzchniowej cząstki po prasowaniu na gorąco i następnie obciążonej siłą zewnętrzną. Analiza właściwości mechanicznych osnowy została przeprowadzona metodą elementów skończonych z wykorzystaniem programu Abaqus. Przyjęto, że retencja cząstki diamentu jest zależna od sprężystej i plastycznej energii odkształcenia osnowy. Przeprowadzono analizę wydobycia, produkcji i cen kobaltu w latach 2000-2012.

EN

The paper presents modelling mechanical properties of materials used as matrices in metallicdiamond tools. Three powder metallurgy materials were manufactured by the hot press process from combinations of cobalt (Co Extrafine), carbonyl iron (Fe CN) and tungsten (WP30) powders. The specimens of the materials were tested for tensile properties and hardness. The effective use of metallic-diamond tools strongly depends on mechanical properties of the matrix, which has to hold the diamond grits firmly. The mechanical fields around a diamond particle in a matrix were been obtained by computer simulations. Computer simulations were performed for the protruding diamond particle after hot pressing and after loading with an external force. The mechanical fields generated in the matrix were calculated using the Abaqus software. It was assumed diamond retention in a matrix can be associated with the amount of the elastic and plastic deformation energy. The analysis of dynamics of mining, production and prices of cobalt was performed during 2000-2012 years.

Słowa kluczowe

PL

osnowa metaliczna; kobalt; retencja; narzędzia metaliczno-diamentowe; spieki narzędziowe metaliczno-diamentowe

EN

metallic matrix; cobalt; retention; PM diamond tools; metal-diamond sintered compacts

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 20, nr 10
• Strony: 931--940, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il. kolor., fot., 1 rys., wykr.

Twórcy

autor

Lachowski J.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Zarządzania i Modelowania Komputerowego, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

autor

Borowiecka-Jamrozek J.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

Bibliografia

• 1. Borowiecka-Jamrozek J., Konstanty J., Struktura i własności materiałów osnowy w narzędziowych kompozytach metaliczno-diamentowych, HUTNIK, Rok 2010, Nr 10, Wyd SIGMA-NOT, s. 593-596.
• 2. Borowiecka-Jamrozek J., Konstanty J., Properties of hot pressed Fe-50%-Co materials, Inżynieria Materiałowa nr 6/2010, s1429-1432.
• 3. Borowiecka-Jamrozek J., Engineering structure and properties of materials used as a matrix in diamond impregnated tools, Archives of metallurgy and materials, Volume 58/2013 issue 1, pp 5-8
• 4. Konstanty J., Powder metallurgy diamond tools: a review of manufacturing routes, Materials Science Forum, vols 534-536 (2007) 1121-1124.
• 5. Konstanty J., Powder Metallurgy Diamond Tools, Elsevier, Oxford, 2005.
• 6. Konstanty J., Production of diamond sawblades for stone sawing applications, Key Engineering Materials, 250 (2003) 1-12.
• 7. Konstanty J., Production parameters and materials selection of powder metallurgy diamond tools: technology review, Powder Metallurgy, 49 (2006) 299-306.
• 8. Lachowski J., The Operational and Economic Aspects of Using Cobalt in Metallic-Diamond Tools, in Selected Problems of Mechanical Engineering and Maintenance, ed. Radek N., Kielce University of Technology, M29, Kielce 2012.
• 9. Romański A., Lachowski J., Konstanty J., Diamond retention capacity - evaluation of stress field generated in a matrix by a diamond crystal, Industrial Diamond Review, 66 (2006) 43-45.
• 10. 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
• 11. 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
• 12. 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, pp 28-36
• 13. Encyclopedic Dictionary of Condensed Matter Physics, Ed. Ch. P. Poole jr, Elsevier Academic Press, London 2004.
• 14.Handbook of Condensed Matter and Materials Data, eds. W. Martienssen & H. Warlimont, Springer Berlin Heidelberg 2005.
• 15. Properties of Diamond, de Beers Industrial Diamond Division, Special publication K4000/5/89.
• 16. SIMULIA Dassault System, Abaqus analysis user’s manual, Version 612 (2012).
• 17. http//minerals/.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cobalt, retrieved 30 september 2013.