Characterization of interfacial friction in orthogonal cutting when using heat isolating coatings.

• Autorzy: Grzesik W. , Niesłony P.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka tarcia w strefie kontaktu podczas skrawania ortogonalnego ostrzami z powłokami o zwiększonej izolacji cieplnej.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper provides a comprehensive knowledge on the frictional bahaviour exhibited during the cutting process resulting from the influence of so-called heat isolating coatings deposited on a WC-Co carbide substrate. For this purpose orthogonal end-turning tests with medium carbon and austenitic stainless steels when using tools treated with both multilayer coatings with intermediate Al2O3 ceramic layer and a monolayer (Ti,Al)N hard film, were performed. As a result, the fundamental frictional characteristics the friction force, the mean friction coefficient, the specific frictional energy and the corresponding thermal effects, the everage interface temperature and the frictional heat flux were determined. The mechanical, energy-based and thermal approaches to the frictional behaviour occurring in the carbide/ceramic coating-steel tribo-pairs were distinguished and quantified in terms of the process variables.

PL

W pracy omówiono możliwe rodzaje tarcia podczas skrawania ortogonalnego stali węglowej i austenitycznej ostrzami pokrywanymi twardymi warstwami o zwiększonej izolacji cieplnej. Badano ostrza z trój-- i czterowarstwowymi powłokami z przejściową warstwą ceramiczną oraz monowarstwą (Ti,Al)N. Dokonano analizy modyfikacji procesu tarcia na podstawie zmian pola i długości styku, siły i współczynnika tarcia, energii właściwej tarcia oraz temperatury kontaktowej i strumienia ciepła tarcia. Wykazano istotne zmiany mechanicznego, energetycznego i cieplnego charakteru warunków kontaktu w strefie styku substrat/powłoka-wiór prowadzące do zmniejszenia tarcia.

Słowa kluczowe

EN

cutting; steel; heat isolating coating; friction; orthogonal cutting; austenitic steel; carbon steel

PL

skrawanie; stal; powłoka cieplnoizolacyjna; tarcie; skrawanie ortogonalne; stal austenityczna; stal węglowa

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 27, nr 2
• Strony: 5--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzesik W.

• Technical University of Opole, Department of Manufacturing Engineering and Production Automation, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

autor

Niesłony P.

• Technical University of Opole, Department of Manufacturing Engineering and Production Automation, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

Bibliografia

• [1] F. KLOCKE, Т. KRIEG: Coated tools for metal cutting-features and applications. Annals CIRP, 48(1999)2, 1-11.
• [2] H.G. PRENGEL, W.R. PFOUTS, A.T. SANTHANAM: State of the art in hard coatings for cutting tools. Surf. Coat. Technol., 102(1998), 183-190.
• [3] M.F. HUSTON, G.W. KNOBELOCH: Cutting materials, tools, market trends in USA. VDI Berichte, 1399(1998), 21-52.
• [4] C.A. VAN LUTTERVELT, T.H.C. CHILDS, LS. JAWAHIR, F. KLOCKE, P.K. VENUVINOD: Present situation and future trends in modelling of machining operations. Annals CIRP, 47(1998)2, 587-626.
• [5] W. GRZESIK: An investigation of the thermal effects in orthogonal cutting associated with multilayer coatings. Annals CIRP, 50(2001)1, 53-56.
• [6] W. GRZESIK: The role of coatings in controlling the cutting process when turning with coated indexable inserts. J. Mater. Proc. Technol., 37(1998), 133-143.
• [7] W. GRZESIK: The influence of thin hard coatings on frictional behaviour in the orthogonal cutting process. Tribol. Int., 33(2000)2, 131-140.
• [8] W. KÖNIG, R. FRITSCH, D. KAMMERMEIER: New approaches to characterizing the performance of coated cutting tools. Annals CIRP, 41(1992)1,49-54.
• [9] F. KLOCKE, T. KRIEG, К. GERSCHWILER, R. FRITSCH, V. ZINKANN, M. PӦHLS, G. EISENBLÄTTER: Improved cutting processes with adapted coating systems. Annals CIRP, 47(1998)1, 65-68.
• [10] T. CSELLE: Carbide drills: at the peak of development? Gühring OHG, Albstadt 1998.
• [11] W. GRZESIK: Experimental investigation of the cutting temperature when turning with coated indexable inserts. Int. J. Mach. Tools Manuf, 39(1999)3, 355.
• [12] K. TÖNSHOFF, A. MOHLFELD, T. LEYENDECKER, H.G. FUSS, G. ERKENS, R. WENKE, T. CSELLE, M. SCHWENCK: Wear mechanisms of (Ti1-xAlx)N coatings in dry drilling. Surf. Coat. Technol., 94-95(1997), 603-609.
• [13] W. KÖNIG, R. FRITSCH, D. KAMMERMEIER: Physically vapor deposited coatings on tools: performance and wear phenomena. Surf. Coat. Technol., 49 (1991), 316-324.
• [14] E.O. EZUGWU, K.A. OLAJIRE, A. JAWAID: Wear performance of multilayer-coated carbide tools. Mach. Sci. Technol., 5(2001)1, 115-129.
• [15] W. GRZESIK, P. NIESŁONY, Z. ZALISZ: Friction and wear testing of multilayer coatings on carbide substrate for dry machining applications. Surf. Coat. Technol., 155(2002), 37-45.