Crack initiation and growth in circular saw made of tool steel

• Autorzy: Ucun I. , Colakoglu M. , Tasgetiren S.

Warianty tytułu

PL

Inicjacja i wzrost pęknięcia w pile tarczowej wykonanej ze stali narzędziowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fatigue of a circular saw made of tool steel and used in metal industry to cut, in particular, metal bars and pipes is investigated in this study. Due to having a small tooth root radius, the circular saw is much more likely to get crack damage at the tooth root region. Radial and tangential forces are also effective at this region for fatigue crack initiation. In high cutting speeds and feed rates of the circular saw, higher stress concentration occurs particularly at that region. To examine the fatigue and failure in the circular saw, specimens used in an experiment are prepared from a damaged circular saw are subjected to different mechanical tests. In the theoretical study, stress and fracture behaviour of the saw is determined by the finite element method. Results and causes of the failure are assessed and compared.

PL

Przedmiotem badań jest wytrzymałość zmęczeniowa piły tarczowej wykonanej ze stali narzędziowej i przeznaczonej do pracy w przemyśle metalurgicznym, w szczególności do cięcia prętów i rur. Z powodu niewielkiego promienia zaokrąglenia podstawy zęba tarczy, piły narażone są na pęknięcia właśnie w tym obszarze. Na rozwój procesu pękania mają wpływ obciążenia promieniowe i styczne zęba. Tu występuje największa koncentracja naprężeń przy znacznych prędkościach obrotowych tarczy i dużego tempa posuwu. Do przeanalizowania procesu zmęczenia piły użyto próbek wypreparowanych ze zniszczonego narzędzia i poddano je licznym testom mechanicznym. Równolegle przeprowadzono symulacje teoretyczne za pomocą Metody Elementów Skończonych. Przyczyny i wyniki ilościowe dotyczące zniszczenia zmęczeniowego wyznaczono na podstawie obydwu metod badawczych i następnie je porównano.

Słowa kluczowe

EN

circular saw; failure analysis; crack; tool steel; finite element analysis

PL

piła tarczowa; niszczenie zmęczeniowe; stal narzędziowa; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 46 nr 2
• Strony: 291--303
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ucun I.

autor

Colakoglu M.

autor

Tasgetiren S.

• Departament of Mechanics, Afyon Kocatepe University, Afyonkarahisar, Turkey,

Bibliografia

• 1. Akkurat M., 1996, Tala¸s kald?rma metotlar? ve tak?m tezgahlar? (Chip removing methods and tool machines), Birsen publishing, Istanbul, Turkey
• 2. Andersson C., 2001, Bandsawing Part III: Stress analysis of saw tooth microgeometry, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 41, 255- 263
• 3. Aslantas¸ K., Tas¸getiren S., 2004, Modelling of spall formation in a plate made of austempered ductile iron having a subsurface-edge crack, Computational Materials Science, 29, 29-36
• 4. ASM Specialty Handbook; Carbon and alloy steels, 1996, ASM International, p. 19
• 5. Bootroyd G., 1989, Fundamentals of Metals Machining and Machine Tools, Mcgraw Hill, United State of America, New York
• 6. Erdoˇgan F., Sih G.C., 1963, On the crack extension in plates under plane loading and transverse shear, J. Basic Eng., 85, 519-527
• 7. Ergun E., Aslantas¸ K., Tas¸getiren S., Topc¸u M., 2006, Fracture analysis of resistance welded L-shaped and straight sheets, Materials and Design, 27, 2-9
• 8. FRANC2D, User’s Manual, Available in www.cfg.cornell.edu
• 9. Fukaura K., Yokoyama Y., Yokoi D., Tsujii N., Ono K., 2004, Fatigue of cold-work tool steels: effect of heat treatment and carbide morphology on fatigue crack formation, life, and fracture surface observation, Metallurgical and Materials Transactions A, 35(04A), 1289
• 10. Glodez S., Sraml M., Kramberger J., 2002, A computational model for determination of service life of gears, International Journal of Fatigue, 24, 1013-1020
• 11. Heat Treaters Guide: Practices and procedures for irons and steels, 1995, ASM International, 313-340 and 889
• 12. Nordstr¨om J., Bergstr¨om J., 2001, Wear testing of saw teeth in timber cutting, Wear, 250, 19-27
• 13. Paris P.C., Erdoˇgan F., 1961, A critical analysis of crack propagation laws, J. Basic Eng., 85, 528-534
• 14. Tan C.L., Gao Y.L., 1990, Treatment of bimaterial interface crack problems using the boundary element method, Eng. Fract. Mechanics, 36, 6, 919-932
• 15. Topbas M.A., 1998, C¸ elik el kitab? ve ?s?l ˙ I¸slem (Steel handbook and heat treatment), October Press, Istanbul [in Turkish]
• 16. Yesildal R., Sen S., Kaymaz I., 2003, Fatigue behaviour of X40CrMoV 51 at high temperatures, Journal of Materials Engineering and Performance, 12, 2, p. 215