Numeryczne modelowanie rozpływu ciepła w strefie skrawania dla stali C45

• Autorzy: Bartoszuk M.

Warianty tytułu

EN

Numerical simulation of heat propagation in the cutting zone for C45 steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu przepływu ciepła w czasie skrawania ortogonalnego stali C45 ostrzem węglikowym bez powłok ochronnych. W badaniach modelowych, do wyznaczenia zmian rozkładu temperatury oraz wartości średniej i maksymalnej temperatury kontaktu, zastosowano zmodyfikowaną metodę różnic skończonych. Badano zmiany dystrybucji temperatury w strefie skrawania wynikające z różnej konfiguracji kształtu strumienia ciepła generowanego na płaszczyźnie poślizgu oraz na długości kontaktu wiór-powierzchnia natarcia. Symulacje rozpływu ciepła prowadzono w oparciu o uproszczony model przepływu ciepła zakładający liniowe źródła ciepła o zmiennej intensywności wzdłuż całej swojej długości. Wyniki symulacji porównywano z danymi literaturowymi oraz wynikami eksperymentalnymi uzyskanymi na drodze pomiaru termoparą naturalną. Otrzymano akceptowalną dokładność średniej oraz maksymalnej temperatury kontaktu, potwierdzając tym samym poprawność modeli symulacyjnych.

EN

The paper concerns heat propagation while orthogonal cutting of C45 steel by means of the carbide cutting tool without protective coating. In the model tests, the modified finite difference method was applied for determination of changes of temperature distribution, the mean and maximum contact temperatures. The tests concerned changes of temperature distribution in the cutting zone, resulting from different shape configurations of the heat flux generated on the shear plane and at the contact length between the chip and the tool rake face. Simulations of heat propagation were based on the simplified model of the heat flow assuming linear heat sources of variable intensity along its whole length. The results of simulations were compared with the data from literature and experimental data obtained from measurements by means of natural thermocouple. Acceptable accuracy of the mean and maximum contact temperature was obtained, so correctness of the simulation models was proved.

Słowa kluczowe

PL

obróbka skrawaniem; skrawanie ortogonalne; temperatura kontaktu; dystrybucja ciepła; symulacje MRS

EN

machining; orthogonal cutting; contact temperature; heat distribution; FDM simulation

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 62, nr 1
• Strony: 79--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Bartoszuk M.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, 45-271 Opole, ul. Mikołajczyka 5,

Bibliografia

• [1] A. J. R. Smith, E. J. A. Armarego, Temperature Prediction in Orthogonal Cutting with a Finite Difference Approach, Annals of the CIRP, 1981, 9-13.
• [2] D. Ulutan, I. Lazoglu, C. Dinc, Three-dimensional temperature predictions in machining process using finite difference method, Journal of Materials Processing Technology, 209, 2009, 1111-1121.
• [3] C. L. Chan, A. Chandra, A Boundary Element Method Analysis of the Thermal Aspects of Metal Cutting Processes, Journal of Engineering for Industry, 113, 1991, 311-319.
• [4] E. Du, M. R. Lovell, T. W. Wu, Boundary element method analysis of temperature fields in coated cutting tools, International Journal of Solids and Structures, 38, 2001, 4557-4570.
• [5] D. C. Ko, S. L. Ko, B. M. Kim, Rigid-thermoviscoplastic finite element simulation of non-steady-state orthogonal cutting, Journal of Materials Processing Technology, 130-131, 2002, 345-350.
• [6] Y. Dogu, E. Aslan, N. Camuscu, A numerical model to determine temperature distribution in orthogonal metal cutting, Journal of Materials Processing Technology, 171, 2006, 1-9.
• [7] V. Ostafiev, A. Kharkevich, K. Weinert, S. Ostafiev, Tool Heat Transfer in Orthogonal Metal Cutting, Journal of Manufacturing Science and Engineering, 121/4, 1999, 541-549.
• [8] H. T. Young, T. L. Chou, 1994, Modelling of Tool-Chip Interface Temperature Distribution in Metal Cutting, International Journal of Mechanical Science, 36/10, 1994, 931-943.
• [9] M. Bartoszuk, W. Grzesik, Numerical predistion of the interface temperature using updated Finite Difference Approach, 13th CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations, May 12-13, Sintra, Portugalia, 2011, 231-239.
• [10] W. Grzesik, M. Bartoszuk, P. Nisłony, Finite difference analysis of thermal behaviour of coated tools in orthogonal cutting of steels, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 44, 2004, 1451-1462.