Numerical Analysis of Diamond Retention in Cobalt and a Copper-Base Alloy

• Autorzy: Konstanty J. , Romanski A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0247

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna retencji kryształu diamentu w kobalcie i stopie miedzi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Why cobalt outperforms other matrix materials in its capacity for diamond retention in cutting tools is considered. To this end diamond loading conditions were modelled to establish the magnitude of stress and strain in the matrix surrounding a working diamond crystal. Only at 315 N did the contact force in Co result in plastic strain of 4-8%, which has a destructive influence on diamond retention. The strain field generated in a poorly performing Cu-40%Co-6%Sn matrix under a load of 190 N closely resembled that generated by 315 N in Co. It is postulated that diamond retention is related to the yield strength and work hardening characteristics of the metallic matrix.

PL

W artykule przedstawiono analizę czynników decydujących o bardzo dobrych własnościach retencyjnych kobaltu w odniesieniu do kryształów diamentu w spiekanych materiałach narzędziowych. W tym celu przygotowano komputerowy model kryształu diamentu osadzonego w osnowie i poddanego działaniu zewnętrznego obciążenia dla ustalenia wielkości naprężeń i odkształceń pojawiających się w osnowie. Stwierdzono, że siła 315 N działająca na diament umieszczony w kobalcie powoduje odkształcenie plastyczne osnowy w zakresie 4-8%, co ma negatywny wpływ na retencje. W przypadku stopu Cu-40%Co-6%Sn podobne wartości odkształceń zaobserwowano pod działaniem siły 190 N. Na podstawie otrzymanych wyników symulacji komputerowych można stwierdzić, że własności retencyjne materiału osnowy uzależnione są od jego granicy plastyczności oraz zdolności do umocnienia wywołanego odkształceniem plastycznym.

Słowa kluczowe

EN

matrix; wear; stress concentration; residual stress; finite element

PL

matryca; zużycie; koncentracja naprężeń; naprężenia; osnowa

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1457--1462
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konstanty J.

• AGH-University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Romanski A.

• AGH-University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] J. Konstanty, Theoretical analysis of stone sawing with diamonds, J. Mater. Process. Technol. 123, 146-154 (2002).
• [2] S. W. Webb, Diamond retention in sintered cobalt bonds for stone cutting and drilling, Diamond Relat. Mater. 8, 2043-2052 (1999).
• [3] D. Tabor, The hardness of metals. The Claredon Press, Oxford, 73 (1951).
• [4] D. N. Wright, H. Wapler, Investigations and prediction of diamond wear when sawing, Annals of the CIRP 35, 1, 239-244 (1986).
• [5] D. N. Wright, The prediction of diamond wear in the sawing of stone, Advances in Ultrahard Materials Application Technology, ed. C. Barrett, De Beers Industrial Diamond Division 4, 47-60 (1988).
• [6] J. Konstanty, Cobalt as a matrix in diamond impregnated tools for stone sawing applications, second ed., AGH UWND, Krakow, 2003.
• [7] J. Konstanty, Diamond bonding and matrix wear mechanisms involved in circular sawing of stone, Ind. Diamond Rev. 60, 55-65 (2000).
• [8] A. Romanski, Doctoral Thesis, AGH, Kraków, 2000.
• [9] A. Romanski, J. Lachowski, Effect of friction coefficient on diamond retention capabilities in diamond impregnated tools, Archives of Metallurgy and Materials 54, 4, 1111-1118 (2009).
• [10] A. Romanski, Factors affecting diamond retention in powder metallurgy diamond tools, Archives of Metallurgy and Materials 55, 4, 1073-1081 (2010).
• [11] G. Brauninger, Production and properties of synthetic diamond grit, Proc. International Workshop on Diamond Tool Production, Turin, Italy, 3-13, November 8-10 1999.
• [12] D. A. Akyuz, Doctoral Thesis, EPFL, Lausanne, 1999.
• [13] Metals Handbook , tenth ed., ASM International, USA 2, 324, 1109 (1999).
• [14] Properties of diamond, De Beers Industrial Diamond Division, Special publication K4000/5/89.
• [15] S. W. Webb, W. E. Jackson, Analysis of blade forces and wear in diamond stone cutting, J. Manuf. Sci. Eng. 120, 84-92 (1998).
• [16] W. Ertingshausen, Wear processes in sawing hard stone, Ind. Diamond Rev. 45, 254-258 (1985).
• [17] Z. Feng, J. E. Field, Dynamic strengths of diamond grits, Ind. Diamond Rev. 49, 104-108 (1989).