Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kompleksowe rozwiązania zapewniają przewagę na rynku. Wywiad z Dr. Helen Blomqvist, prezes i dyrektor zarządzającą Sandvik Coromant.

Blomqvist Helen, Kaczmarczyk Monika

Mechanik

|

2021

|

R. 94, nr 12

16--18

PL

Helen Blomqvist jest związana z firmą Sandvik Coromant od 2003 r. Pracę rozpoczęła w dziale badań i rozwoju oraz zarządzania produktem. Zaczynała jako inżynier ds. badań w zakresie charakterystyki materiałów i rozwoju powłok. Od 2010 r. zajmowała stanowiska kierownicze, m.in. kierownika wielofunkcyjnych projektów produktowych w Szwecji i we Włoszech. Na swoim koncie ma dwa patenty. W 2015 r. przeszła z działu badań i rozwoju do działu sprzedaży i przez prawie cztery lata kierowała tym obszarem działalności Sandvik Coromant w Europie Północnej. W 2019 r. awansowała na stanowisko wiceprezesa ds. zarządzania produktem oraz badań i rozwoju, a także weszła w skład grupy zarządzającej Sandvik Coromant. Od grudnia 2020 r. jest prezesem Sandvik Coromant, a tym samym liderem największego oddziału firmy i segmentu biznesowego Sandvik Machining Solutions. Helen ma tytuł doktora chemii strukturalnej Uniwersytetu Sztokholmskiego.

2

Modyfikowane materiały WC-Co wytwarzane metodą Spark Plasma Sintering

Laszkiewicz-Łukasik Jolanta, Reszka Grzegorz, Klimczyk Piotr, Putyra Piotr, Wyżga Piotr, Figiel Paweł, Kalinka Andrzej, Jaworska Lucyna

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 2

77--90

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań ceramicznych materiałów o osnowie węglika wolframu, wytwarzanych metodą spiekania prądem impulsowym – Spark Plasma Sintering. Przedmiotem badań była ceramika o osnowie WC-Co przeznaczona na narzędzia skrawające lub matryce. Celem badań było opracowanie składów materiałów oraz zastosowanie metody SPS w małoseryjnym procesie produkcyjnym elementów maszyn. Badano właściwości spieków otrzymywanych zarówno z komercyjnych mieszanek WC-Co, jak również z nowoopracowanych mieszanek kompozytowych na bazie komercyjnych, modyfikowanych dodatkami faz metalicznych (stop kowar Fe/Ni/Co, Co), ceramicznych (wiskery SiC, włókna Al2O3, TiB2, B4C, Ti3SiC2), supertwardych (cBN) i grafenu. Dla każdego materiału zoptymalizowano parametry spiekania pozwalające na otrzymanie wymaganych właściwości fizycznych i mechanicznych (w tym gęstości pozornej, modułu Younga, twardości, odporności na pękanie i odporności na zużycie ścierne). Najlepszymi właściwościami odznaczał się materiał węglikowy G35N z dodatkiem 4% mas. włókien Al2O3. Taki dodatek włókien Al2O3 spowodował zwiększenie twardości węglika G35N z 1190 HV30 do 1510 HV30 przy zachowaniu jego odporności na pękanie na poziomie 16-17 MPa•m1/2. Natomiast zastosowanie fazy metalicznej Fe-Ni-Co jako modyfikatora węglika H10 spowodowało zwiększenie odporności na pękanie KIC z 9,7 MPa•m1/2 do 16,4 MPa•m1/2.

EN

The paper presents the results of research on ceramic materials with a tungsten carbide matrix produced by the method of sintering with pulse current – Spark Plasma Sintering. The subject of the research was ceramics with a WC matrix designed for cutting tools or dies. The aim of the research was to develop material compositions and to use SPS method in the production process of a small batch of machine parts. The properties of the sinters obtained from commercial WC-Co and from newly-designed composite materials based on commercial mixtures modified with the addition of metallic (Fe/Ni/Co, Co), ceramic (SiC whiskers, Al2O3 fibres, TiB2, B4C, Ti3SiC2), and super-hard (cBN) phases, and graphene were investigated. For each material, the sintering parameters were optimized to obtain the required physical and mechanical properties (including apparent density, Young’s modulus, hardness, fracture toughness and abrasion resistance). The best properties were obtained for the G35N carbide material with the addition of Al2O3 fibres (4 wt%). Such an addition of Al2O3 fibres increased the hardness of G35N carbide from 1190 HV30 to 1510 HV30 while maintaining its fracture toughness at 16-17 MPa•m1/2. In the case of H10 carbide material, the use of the metallic phase Fe-Ni-Co as a modifier resulted in the increase in fracture toughness KIC from 9.7 MPa•m1/2 to 16.4 MPa•m1/2.

3

Hardfacing of metal-cutting tools by arc welding in vacuum

Ferdinandov N. V., Gospodinov D. D.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 99, nr 2

49--56

EN

Purpose: To present a technology for hardfacing of metal-cutting tools by arc welding in vacuum. Design/methodology/approach: The experiments were carried out using an installation for arc welding in vacuum. Objects of research were metal cutting tools (lathe knives), made of high-speed steel HS6-5-2 on a base metal of structural steel C45. The structure, hardness and wear resistance after hardfacing and after a triple tempering at 560°C have been determined. The heat resistance of the obtained instruments has been examined. Findings: The microstructural analysis showed that the structure of the built-up layer consisted of martensite, retained austenite and carbides. This was confirmed by the values of measured hardness after welding which were about 63-64 HRC. The triple tempering led to an increase in hardness by 3-4 HRC. It was found that the built-up layers (cutting edges of tools) retain their hardness (HRC=63-65) up to a temperature of 615-620°C, which shows that the heat resistance of the build-up layers was similar to that of the hardened and tempered tools of the same steel. The built-up work-pieces (excluding heat treated) and the reference knife showed the same cutting qualities at cutting speeds in the range of 55 to 120 m/min. It has been found that triple tempering after hardfacing led to increased wear resistance and consequently the durability of the tool also increased due to the higher hardness. Practical implications: The practical application is related to the production of metalcutting tools. Originality/value: The proposed technological method allows to produce defects free built-up layers. The cutting properties of the built-up in vacuum layers are comparable to or better than those of new tools made of steel HS 6-5-2.

4

Adhesion of PVD and CVD hard coatings as an essential parameter that determines the durability of coated tools

Pancielejko M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 96, nr 1

5--21

EN

Purpose: The work is connected with the current trend related to the modification of tool surfaces with PVD and CVD methods through the deposition of coatings to increase their durability. The research results of coated tools tests that are carried out in industrial conditions are presented in details. Design/methodology/approach: Structure, chemical and phase composition investigations related to the mechanical and tribological properties of coatings produced on tool substrates and analysis of the results are included. Investigations of the properties of deposited coatings on the following tool materials were made: high speed steels, hot work tool steel, sintered carbides and SiAlON tool ceramics. Findings: Interpretation of production tests results of coated tools and an analysis of the wear mechanisms of tool blades in relation to the properties of coatings and their adhesion, in particular characterized in the scratch test, were described. Research limitations/implications: Adhesion scratch test cannot be the only and final method of such evaluation. For example a direct comparison of the results of the scratch tests of coatings is possible when adhesion is being examined of different coatings yet on the same type of the substrate. Practical implications: Based on the adhesion test results using the scratch test, the suitability of the coatings produced on the cutting tools can be quickly assessed. Originality/value: It was sought those parameters which characterize the properties of coatings, ones which would permit to effectively/practically assess the performance of tools with coatings produced, with an exclusion or limitation of long-term and expensive durability tests of tools that are carried out in industrial conditions.

5

Narzędzia w procesach obróbki skrawaniem

Sałaciński T., Chrzan J.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2017

|

nr 9-10

17--23

PL

W artykule poruszono zagadnienia związane z konstrukcją narzędzi skrawających we współczesnych procesach technologicznych, ze szczególnym uwzględnieniem materiałów narzędziowych, płytek skrawających, powłok, narzędzi modułowych, zespołowych, wielozadaniowych, mechatronicznych oraz narzędzi do obróbki kół zębatych. Wskazano trendy i innowacyjne rozwiązania konstrukcji narzędzi w odniesieniu do strategii wytwórczych, takich jak HSC (High Speed Cutting – skrawanie z dużymi prędkościami) oraz HPC (High Performance Cutting – skrawanie wysokoproduktywne).

EN

The article deals with issues related to the design of cutting tools in modern technological processes, with particular emphasis on tool materials, cutting inserts, coatings, modular tools, assemblies, multitasking, mechatronics and tools for gears. Trends and innovative tooling solutions for manufacturing strategies, such as HSC (High Speed Cutting) and HPC (High Performance Cutting), are indicated.

6

Development and manufacturing of customized milling cutters for individual tool-making industry

Kopač J., Pušavec F.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2017

|

Vol. 82, nr 1

26--32

EN

Purpose: Purpose of this paper is to present results obtained during developing new cutting tools for individual tool industry. The aim of the research was to develop customized ball end milling tools with longer tool-life. Design/methodology/approach: to this study of development of new tools was over four successive sets of experiments, where the tool material, cutting edge preparation (cutting edge radius), rake angle and coating were selected for achieving longer tool-life. Tool-life was monitored over measuring tool wear on the flank face of the tool; maximum allowed tool wear was set to VB = 0.3 mm. Findings: of this study are showing that with right combination of the tool material, cutting edge radius, rake angle and appropriate coating, tool-life can be prolonged significant. Research (and practical) implications: implications are reflected in the substituting of all used milling tools from renowned manufacturers with these newly developed tools in this tool industry. Originality/value: of this paper is visible over significant improvement in tool-life of milling tools, especially for the company who will be using these tools in their production.

7

Influence of solution heat treatment on the microstructure and hardness of a high carbon alloy from the Ni-Co-Cr-Ta-Al system

Biała P.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 87, nr 1

5--11

EN

Purpose: The main purpose of this paper was to determine the influence of the temperature of solution heat treatment on the microstructure and hardness of the newly designed model alloy, intended for working at high temperatures. Design/methodology/approach: A mass weighing approx. 1 kg was test melted in a vacuum furnace and cast into a ceramic mould. Samples for investigations were solution heat treated at the temperature range of 1020-1170°C. After heating to the desired temperature, the samples were held at this temperature for 2 hours and then water-cooled. Findings: The main constituents of the microstructure of the Ni-Co-Cr-Ta-Al-C alloy in as-cast state are: the γ phase, which constitutes the matrix, the γ’ phase (γ’ phase occurs as fine globular precipitates) as well as primary TaC and Cr7C3 carbides. Irregularly shaped primary carbides are uniformly distributed and do not form agglomerates. Solution heat treatment of the investigated alloy at exceedingly higher temperatures causes a slow decrease of chromium primary carbides. Research limitations/implications: Taking into account the chemical composition of the investigated alloy, it is reasonable to expect the heat treatment should improve its properties. At 1020°C, γ’ phase precipitations dissolve and it is possible to achieve a super saturated solid solution matrix. Next, correct aging treatment should by applied. Practical implications: A new model alloy which allows to design a new material for high temperature applications. Originality/value: New chemical compositions and microstructure of Ni-based materials for high temperature application with high carbon contents. Additionally, the new alloy is strengthened not only by a high carbon volume fraction but also by intermetallic phases.

8

Formation of Hard Composite Layer on Tool Steel by Laser Alloying

Bonek M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

719--724

EN

Investigations include alloying the PMHSS6-5-3 steel surface layer with carbide and ceramic powders WC, VC, TiC, SiC, Si3N4 and Al2O3, using the high power diode laser (HPDL). Laser treatment is especially promising for solving contemporary surface engineering problems making it possible to focus precisely the delivered energy in the form of heat in the surface layer. The structural mechanism was determined of surface layers development, effect was studied of alloying parameters, method on structure refinement and influence of these factors on the mechanical properties of surface layer, and especially on its abrasive wear resistance. The fine grained martensite structure is responsible for hardness increase of the alloyed layer. The tribological wear relationships were determined for laser treated surface layers, determining friction coefficient, and wear trace shape developed due to the abrasive wear of the investigated surfaces. Comparison of the laser treatment parameters and tribological properties of surface layer after remelting and alloying with hard particles of the PMHSS6-5-3 steel using the high power diode laser to obtain the optimum service properties is the outcome of the investigations carried out.

9

Sekwencyjna technologia modyfikacji warstwy wierzchniej stali narzędziowych do obróbki plastycznej na zimno

Toboła D., Wantuch E., Rusek P., Zybura-Skrabalak M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2015

|

nr 90

116--116

PL

W pracy podjęto problematykę oddziaływania dwóch powszechnie stosowanych w praktyce przemysłowej obróbek wykończeniowych na właściwości narzędzi przeznaczonych do obróbki plastycznej na zimno. Określono wpływ nagniatania ślizgowego kompozytem diamentowym i azotowania gazowego na wybrane właściwości użytkowe typowych dla nowoczesnej technologii obróbki plastycznej stali narzędziowych Sverker 21 i Vanadis 6. Tematykę badań uzasadniono małymi kosztami proponowanej sekwencyjnej technologii wykończeniowej oraz wieloletnim doświadczeniem Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (IZTW) w prowadzeniu badań nad procesem nagniatania ślizgowego kompozytem diamentowym. W pracy przedstawiono aktualny stan wiedzy dotyczący sekwencyjnych procesów obróbki powierzchniowej obejmujących proces deformacji plastycznej warstwy wierzchniej (WW) i azotowanie, dyfuzyjną obróbkę cieplno-chemiczną. W ramach optymalizacji procesu nagniatania przeprowadzono pomiary struktury geometrycznej powierzchni (SGP) próbek z badanych stali – określono wpływ nagniatania na mikrostrukturę warstwy wierzchniej. Przeprowadzono analizę mikrostruktury i składu chemicznego składników strukturalnych w badanych warstwach osobno po toczeniu i azotowaniu oraz po obróbce sekwencyjnej toczenie-nagniatanie-azotowanie. Określono właściwości mikromechaniczne, takie jak moduł sprężystości i mikrotwardość na zgładach poprzecznych po przeprowadzonych procesach obróbki powierzchniowej. Badania przy użyciu mikroskopii XRD wraz z identyfikacją faz wykonano dla obu badanych stali, po obróbce cieplnej i po wybranych procesach obróbki powierzchniowej. Analiza obejmowała także wpływ obróbek na poziom naprężeń w warstwie przypowierzchniowej dla obu badanych stali poddanych czterem wariantom obróbki (toczenie, toczenie-nagniatanie, toczenie-azotowanie, toczenie-nagniatanie-azotowanie). Oceny właściwości użytkowych dokonano na podstawie badań tribologicznych metodą kula-tarcza (ang. ball-on-disc). Udowodniono, że oddziaływanie procesu nagniatania ślizgowego i azotowania gazowego sprzyja wzrostowi oraz ujednorodnieniu warstwy azotowanej, podnosi mikrotwardość warstw powierzchniowych badanych stali narzędziowych, zapewnia korzystny stan naprężeń ściskających i w efekcie podwyższa ich odporność na zużycie ścierne. Przedstawione w pracy wyniki wskazują na istnienie synergii procesów nagniatania ślizgowego i azotowania gazowego.

EN

The effects of the interaction of two commonly used industrial finishing treatments, slide diamond burnishing and gas nitriding, on two tool steels, Sverker 21 and Vanadis 6, are reported. The research topics was justified by the low costs of the proposed sequential finishing technologies and long experience of the Institute of Advanced Manufacturing Technology (IAMT) in slide diamond burnishing. The current state of knowledge concerning the combined surface treatment processes, including plastic deformation of the surface layer (SL) and thermochemical treatment are presented. In order to optimize the burnishing process, measurements of surface geometrical structure (SGP) of the steel samples were made to determine the effect of burnishing on the microstructure of SL. Analysis of the microstructure and chemical composition of structural components in the studied layers, separately after turning and nitriding and after sequential treatment: turning-burnishing-nitriding, were carried out. Micromechanical properties, modulus of elasticity and microhardness, were determined on metallographic section after the surface treatments. Microscopic studies and XRD for the identification of phases were performed for both steels after heat treatment and after selected surface treatment processes. The effects of treatments on internal stresses in the surface layer for both steels, subjected to four variants of treatment (turning, turning-burnishing, turning-nitriding, turning-burnishing-nitriding) were also analyzed. Assessing the performance was made, inter alia, by tribological testing by the ball-on-disc method. It was proved that the synergistic interaction of slide diamond burnishing and gas nitriding promotes the growth and homogenization of the nitrided layer, increases the microhardness of tool steels surface layer, provides beneficial compressive stress state and consequently increases the wear resistance of tool steels. The work results indicate a synergistic interaction of slide burnishing and gas nitriding processes.

10

Modyfikacja warstwy wierzchniej części roboczych narzędzi

Czechowski K., Toboła D., Wronska I., Jarosz R., Bąk M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 11

866--869

PL

Przedstawiono wybrane nowoczesne materiały, z których produkuje się narzędzia do obróbki wiórowej i plastycznej na zimno. Omówiono zalety stosowania opracowanej sekwencyjnej metody obróbki nagniataniem i azotowaniem, umożliwiającej poprawę jakości warstwy wierzchniej narzędzi, zwłaszcza przeznaczonych do obróbki plastycznej na zimno. Zaprezentowano w skrócie tendencje w rozwoju powłok i przykładowe wyniki badań dotyczących nanoszenia powłok PVD na części robocze narzędzi.

EN

A selection of the up to date tool materials used for cutting and for cold forming tools are presented. Discussed are advantages of application of the tools with working faces suitably modified in the process of consequent burnishing and nitride case hardening, to have the quality of the surface layer of tools, and in particular those intended for cold forming operations improved. Also, briefly discussed are current trends in development of the PVD coatings and results of exemplary tests performed on PVD coats applied on working faces of the tools are presented.

11

Nowe staliwo ledeburytyczne na narzędzia do przetwórstwa materiałów

Pacyna J., Dziurka R.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

329--333

PL

W pracy zaprojektowano skład chemiczny nowego staliwa ledeburytycznego przeznaczonego na walce do walcowania na gorąco. Ma ono zastąpić dotychczasowe staliwo gatunku G200CrNiMo4-3-3 powszechnie stosowane na walce w dużych i średnich walcowniach. Dotychczasowy materiał charakteryzował się siatką ledeburytu przemienionego na granicach pierwotnych ziaren austenitu. Ledeburyt przemieniony w tym staliwie tworzy cementyt chromowy oraz perlit, a cementyt drugorzędowy często występuje w układzie Widmanstättena. Nowe staliwo ledeburytyczne zostało opracowane na bazie składu chemicznego stali nierdzewiejącej, umacnianej wydzieleniowo, o średnim składzie 0,07% C, 1,40% Cr, 5,50% Ni, 1,60% Mo, 0,40% Nb i 1,60% Cu, oznaczane według PN-EN 10088-1:1998 jako X5CrNiMoCuNb14-5. Skład ten uzupełniono dodatkiem 1,00% C i 4,25% V. Proporcja dodatku wanadu i węgla wynikała z ciężarów atomowych tych dwóch pierwiastków. Nowe tworzywo powinno charakteryzować się bardzo dobrą odpornością na ścieranie (węgliki V) i dużą wytrzymałością osnowy umocnionej wydzieleniowo. Nowe staliwo powinno również charakteryzować się większą odpornością na pękanie i mniejszą skłonnością do pękania wzdłuż siatki ledeburytu przemienionego.

EN

As part of this work a chemical composition designed of the new ledeburitic cast steel intended for hot rolling mill rolls was presented. It shall replace the existing cast grade G200CrNiMo4-3-3 commonly used for large and medium rolling mills. The existing material has a net of transformed ledeburite on the primary austenite grains boundaries. Transformed ledeburite consist of the iron and chromium carbides, perlite and secondary cementite often occur in the Widmanstätten system. The new ledeburitic cast steel was developed on the base of chemical composition of precipitation hardened stainless steel with an average composition of 0.07% C, 1.40% Cr, 5.50% Ni, 1.60% Mo, 0.40% Nb and 1.60% Cu identified according to PN EN 10088-1:1998 as X5CrNiMoCuNb14-5. This composition has been supplemented of 1.00% C, 4.25% V. The ratio of the coal additive is a result from the atomic weights of these two elements. The new material should have a very good wear resistance (vanadium carbides) and high strength through precipitation hardening matrix. The new cast steel should also have a greater resistance to cracking and less tendency to cracking along the net of transformed ledeburite.

12

Structure And Properties Of PVD Coatings Deposited On Cermets

Żukowska L., Mikuła J., Staszuk M., Musztyfaga-Staszuk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

727--733

EN

The main aim of the research is the investigation of the structure and properties of single-layer and gradient coatings of the type (Ti,Al)N and Ti(C,N) deposited by physical vapour deposition technology (PVD) on the cermets substrate. The structural investigations include the metallographic analysis on the transmission and scanning electron microscope. Examinations of the chemical compositions of the deposited coatings were carried out using the X-ray energy dispersive spectrograph EDS, and using the X-ray diffractometer. The investigations include also analysis of the mechanical and functional properties of the materials: substrate hardness tests and microhardness tests of the deposited coatings, surface roughness tests, evaluation of the adhesion of the deposited coatings as well as cutting properties. The results of the investigations carried out confirm the advantages of PVD coatings deposited onto cermets substrate especially in case of (Ti,Al)N. Coatings deposited onto the investigated substrates are characterised by good adhesion, high microhardness, taking effect in very high increasing of wear resistance. Deposition of hard, thin, gradient coatings on materials surface by PVD method features one of the most intensely developed directions of improvement of the working properties of materials. Equally important is the development of tool materials with respect to the fabrication of thin coatings resistant to wear in PVD process. It is of considerable importance, since through the selection of appropriate components, we can obtain a tool material of better properties. This area of tool material development is a priority nowadays, since it is the main route leading to the acquisition of machining tools of suitable properties. The results of the investigation provide useful information on microstructure, adhesion characterized in a scratch test, wear resistant properties of the gradient and single-layer coatings deposited onto cermet.

PL

Celem artykułu było zbadanie struktury i właściwości jednowarstwowych i gradientowych powłok typu (Ti,Al)N oraz Ti(C,N) naniesionych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) na podłożu z cermetali narzędziowych. Badania strukturalne obejmują transmisyjną i skaningową mikroskopię elektronową. Analizę składu chemicznego i fazowego badanych powłok wykonano metodą spektroskopii energii rozproszonego promieniowania rentgenowskiego (EDS) oraz metodą dyfrakcji rentgenowskiej za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Badania obejmują również analizę właściwości mechanicznych i funkcjonalnych badanych materiałów: badanie twardości podłoża z cermetalu i testy mikrotwardości naniesionych powłok, badania chropowatości powierzchni, ocena przyczepności naniesionych powłok, jak również właściwości skrawne. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają zalety powłok PVD osadzanych na podłożu z cermetalu, zwłaszcza w przypadku powłok typu (Ti,Al)N. Powłoki osadzone na badanych podłożach charakteryzują się dobrą przyczepnością, wykazują wysoką mikrotwardość, co wpływa na wzrost odporności ściernej. Istoty jest rozwój materiałów narzędziowych w zakresie wytwarzania cienkich powłok odpornych na zużycie w procesie PVD. Ma to duże znaczenie, ponieważ wykorzystując cechy odpowiednio dobranych składników można uzyskać materiał narzędziowy o lepszych własnościach. Ta dziedzina rozwoju materiałów narzędziowych stanowi w obecnych czasach priorytet, ponieważ jest główną drogą, wiodącą do uzyskania narzędzi skrawających o odpowiednich własnościach. Wyniki przeprowadzonych badań dostarczają przydatnych informacji na temat mikrostruktury oraz adhezji, odpornych na zużycie gradientowych i jednowarstwowych powłok naniesionych na podłoże z cermetalu.

13

The Effect of PVD and CVD Coating Structures on the Durability of Sintered Cutting Edges

Staszuk M., Dobrzański L.A., Tański T., Kwaśny W., Musztyfaga-Staszuk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

269--274

EN

In the work it was demonstrated that the exploitative stability of edges from tool ceramics and sintered carbides coated with gradient and multilayer PVD and CVD coatings depends mainly on the adherence of the coatings to the substrate, while the change of coating microhardness from 2300 to 3500 HV0.05, the size of grains and their thickness affect the durability of the edges to a lesser extent. It was found that some coatings showed a fine-grained structure. The coatings which contained the AlN phase with hexagonal lattice showed a considerably higher adhesion to the substrate from sialon ceramics rather than the coatings containing the TiN phase. Better adherence of the coatings containing the AlN phase with hexagonal lattice is connected with the same kind of interatomic bonds (covalent) in material of both coating and ceramic substrate. In the paper the exploitative properties of the investigated coatings in the technological cutting trials were also determined. The models of artificial neural network, which demonstrate a relationships between the edge stability and coating properties such as: critical load, microhardness, thickness and size of grains were worked out.

PL

W pracy wykazano, że trwałość eksploatacyjna ostrzy skrawających z ceramiki narzędziowej i węglików spiekanych pokrytych gradientowymi i wielowarstwowymi powłokami PVD oraz CVD zależy głównie od przyczepności powłok do podłoża, natomiast zmiana mikrotwardości w zakresie od 2300 do 3500 HV0.05. wielkości ziarn oraz ich grubości w mniejszym stopniu wpływają na trwałość ostrzy. Powłoki wykazują drobnoziarnistą strukturę. Powłoki zawierające fazę AlN o sieci heksagonalnej wykazują lepszą przyczepność do sialonowego podłoża niż powłoki zawierające fazę TiN. Lepsza przyczepność powłok zawierających fazę A1N o sieci heksagonalnej związana jest z takim samym rodzajem wiązań międzyatomowych (kowalencyjnych) w materiale powłoki i ceramicznego podłoża. W pracy określono także własności eksploatacyjne powłok w technologicznej próbie toczenia. Zależności pomiędzy trwałością ostrza a własnościami powłok takimi jak obciążenie krytyczne, mikrotwardość, grubość i wielkość ziarna określono z zastosowaniem sztucznych sieci neuronowych.

14

Wybrane aspekty obróbki wiórowej stali i żeliw trudnoobrabialnych

Czechowski K, Stós J, Wronska I

Obróbka Metalu

|

2013

|

nr 2

28--36

PL

Krótko scharakteryzowano stale stopowe i narzędziowe ulepszone cieplnie, stale nierdzewne o strukturze austenitycznej oraz żeliwa zabielone i sferoidalne hartowane izotermicznie, jako materiały trudne do obróbki wiórowej. Omówiono podstawowe zasady dotyczące obróbki wiórowej tych materiałów. Przedstawiono przykłady stosowanych parametrów skrawania i wybranych rezultatów prowadzonych badań.

EN

Difficult-to-machine materials are briefly characterized. They include alloy and hardened tool steels, austenitic stainless steels, white and austempered ductile cast irons. The fundamental principles of machining these materials are discussed. Examples of applied machining parameters and some results of research works carried out in the world are presented.

15

Nowe perspektywy dla materiałów narzędziowych – borki metali przejściowych

Laszkiewicz-Łukasik J.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 2

103--106

PL

Unikatowe połączenie właściwości materiałów o osnowie borków stwarza możliwość ich zastosowania na materiały narzędziowe. W pracy przedstawiono drogi postępowania, dzięki którym możliwe jest wytwarzanie trudno spiekalnych faz borkowych, poprzez zastosowanie dodatków obniżających temperaturę spiekania, ale pogarszających właściwości spieków. Zastosowanie metody SPS do przeprowadzenia spiekania reakcyjnego pozwala na otrzymanie monolitycznego materiału borkowego.

EN

The unique combination of properties of borides matrix materials creates the possibility of their application for tool materials. This paper presents a method of procedure by which it is possible to obtain boride phases difficult for sintering, through the use of additives. The additives lower sintering point but have disadvantageous influence on materials’ properties. Application of the SPS method for reaction sintering allows to obtain a monolithic material.

16

The influence of the heat treatment on the microstructure and tribological properties of mottled cast iron

Krawczyk J., Pacyna J., Pawłowski B., Madej M., Bała P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 57, nr 1

15--22

EN

Purpose: The objective of this work was to determine the influence of microstructure changes on GJS-HV300(SiNiCr2-3) cast iron tribological properties. Modification of the investigated cast iron microstructure was carried out by the heat treatment. Design/methodology/approach: The tribological tests were performed on the T05 tester at a load of 100 N. Bearing steel 100Cr6 of a hardness of 57 HRC was applied as a counter sample. The test duration time was 2000 s. During the tribological test the continuous measurements of the friction coefficient were carried out and the friction products were being removed from the counter sample surface. The tribological tests were performed at a room temperature. A stereological analysis of volume fractions of structural components (VV) was performed by means of the point method, with the application of a network deposited on the microstructure photographs. For each variant of the heat treatment 30 depositions of the network were performed. Measurements were done on microphotographs obtained by using an objective of 50 times magnification. The network with 200 measurement points was applied. Findings: Predicting of wear resistance only on the basis of hardness is unappropriate. The main factor here is the mechanism of wear, which is influenced mainly by the microstructure. Research limitations/implications: The relationship between the hardness resulting from the microstructure and the wear resistance of the investigated cast iron was presented. This supplements the knowledge concerning the role of the microstructure in the formation of tribological properties of cast iron. Practical implications: Predicting of the tribological properties of mill rolls. Originality/value: Heat treatment resulting in decrease of volume fraction of ledeburitic cementite and increase of volume fraction of graphite decreases wear resistance of investigated material.

17

Effect of high power diode laser surface alloying on wear resistance of high speed steel

Bonek M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

349--359

EN

Purpose: The following paper presents the results of the influence of laser alloying on structure and properties of the surface of HS6-5-2-5 high speed steel, carried out using a high power diode laser (HPDL). WC, VC, TiC, SiC, Si3N4 and Al2O3 particles powder was used for alloying. Design/methodology/approach: Selection of laser operating conditions is discussed, as well as beam face quality after remelting, hardness, micro hardness test, wear resistant, EDX and X-ray microanalysis results. Findings: Selection of laser operating conditions is discussed, as well as beam face quality after remelting, hardness, micro hardness test, wear resistant, EDX and X-ray microanalysis results. Fine grained, dendritic structures occur in the remelted and alloyed zone with the crystallization direction related to the dynamical heat movement from the laser beam influence zone. The remelted zone structure is characterized by significant martensite dispersion with its laths several times shorter than of those developed during conventional quenching. The fine grained martensite structure is responsible for hardness increase of the alloyed layer. Micro-hardness changes depend up in the effects of the laser beam on the treated surface, and especially in the alloyed layer. Practical implications: Laser technique features the especially promising tool for solving the contemporary surface engineering problems thanks to the physical properties of the laser beam, making it possible to focus precisely the delivered energy in the form of heat in the surface layer. Originality/value: The outcome of the research provides better understanding of the structural mechanisms accompanying laser remelting and alloying.

18

Application of powder injection moulding for manufacturing of tool composite materials

Matula G., Jędrzejewska-Anioł A., Niespodziański J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 59, nr 2

80--85

EN

Purpose: The goal of this work is development of the tool composites on the basis of T15 HSS contained 10% of carbides. This tool material were manufactured by Powder Injection Moulding method and sintered. Design/methodology/approach: Torque-load test, rheological tests, thermal debinding, sintering, hardness test and microstructure examinations. Findings: Examination of the effect of the binder type and portion on structure and properties of the experimental tool materials revealed that using the stearic acid for covering the carbides surface reduces viscosity, thus improving technological properties of the feedstock. Employment of polypropylene instead of the high density polyethylene reduces viscosity and torque-load of the investigated feedstocks. Therefore, there is a possibility to increase the portion of the metallic and ceramic powder. Practical implications: Stearic acid significantly reduces the viscosity of tested polymer-powder mixtures, so its use is justified. The share of the binder in materials, injection molded or extruded should be minimal and allows only the formation of the slurry. Too high proportion of binder creates difficulties during the degradation and causes greater shrinkage and possibility of a distortion during sintering. Employment of polyethylene instead of the high density polypropylene reduces viscosity and torque-load of the investigated feedstocks. Therefore, there is a possibility to increase the portion of the metallic or ceramic powder. This results in a lower deformation probability and in a lower sinter shrinkage. Originality/value: In the paper the using extruding of the polymer-powder mix gives the possibility to fabricate cermets which, with their structure and mechanical properties, fill the gap in tool materials between the high-speed steels and cemented carbides.

19

Zastosowanie formowania bezciśnieniowego proszków do wytwarzania odpornych na zużycie warstw powierzchniowych

Matula G., Gołombek K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

752--755

PL

Celem badań było opracowanie materiałów narzędziowych będących wynikiem koncepcji połączenia inżynierii powierzchni jako dziedziny wiedzy i technologii jaką jest metalurgia proszków. Wynikiem tego są wytworzone materiały o gradientowych, węglikostalowych warstwach powierzchniowych na podłożu stalowym, łączące wykluczające się własności mechaniczne, takie jak duża twardość warstwy powierzchniowej i ciągliwość narzędzia. Do wytworzenia materiałów zastosowano techniki formowania proszków, z których autorska metoda formowania bezciśnieniowgo jest najlepsza ze względu na własności gotowego narzędzia. Opracowanie i zastosowanie nowej technologii formownia bezciśnieniowego jest możliwe dzięki wyjaśnieniu wpływu polimerowego lepiszcza stosowanego w nowoczesnych metodach formowania proszków oraz węgla pochodzącego z jego degradacji na aktywację procesu spiekania. Możliwość zastosowania nowoczesnych technik formowania proszków, w szczególności techniki formowania bezciśnieniowego powłok, została oceniona na podstawie analizy kompleksowych badań, począwszy od doboru składników, warunków homogenizacji mieszaniny, formowania i degradacji lepiszcza, a także przemian strukturalnych podczas spiekania oraz obróbki cieplnej. Przewiduje się, że opracowane i wytworzone materiały narzędziowe nowej generacji wypełnią lukę pod względem własności mechanicznych pomiędzy relatywnie ciągliwymi stalami szybkotnącymi i kruchymi węglikami spiekanymi. Nowo opracowana metoda może być wykorzystana w warunkach produkcji masowej lub jednostkowej, pozwalającej na przykład na regenerację zużytych powierzchni kosztownych narzędzi. Możliwości aplikacyjne technik formowania proszków do wytwarzania materiałów lub jedynie węglikostalowych warstw powierzchniowych o strukturze gradientowej są szersze niż tylko do materiałów narzędziowych. Otrzymane rozwiązania mogą mieć również zastosowanie w odniesieniu do elementów maszyn i urządzeń pracujących w warunkach zużycia ściernego.

EN

The goal of this investigations was development of the tool materials being the outcome of the concept of merging the surface engineering as the domain of knowledge with technology which is the powder metallurgy. The result are the fabricated materials with the gradient, cermet surface layers on steel substrate, combining the mutually exclusive mechanical properties like the high surface hardness and ductility of a tool. The powder forming techniques were used for fabrication of the materials, out from which the authorial pressureless forming method is the best one, owing to properties of the completed tool. Development and implementation of the new pressureless forming method is possible thanks to elucidation of the effect of the polymer binding agent used in the contemporary powder forming methods and carbon from its degradation on activation of the sintering process. Feasibility of employing the modern powder forming methods, and especially of the pressureless coatings forming technique, was assessed based on analysis of the complex technological tests, including selection of components, conditions of mix homogenisation conditions, forming, and binding agent degradation, and also investigation of the structural transformations during sintering and heat treatment. It is anticipated that the worked out and fabricated tool materials of the new generation will fill a gap in respect of the mechanical properties between the relatively ductile high-speed steels and the brittle sintered carbides. The newly developed method may be used in the mass- or piece production conditions making, e.g., regeneration possible of the costly tools’ surfaces. The application potential of the powders forming techniques for constituting materials or only cermet surface layers with the gradient structure seems to be more extensive than for the tool materials alone. The solutions obtained may also find applications for elements of machines and equipment operated in the abrasion wear conditions.

20

Wpływ składu chemicznego i struktury powłok PVD i CVD na trwałość eksploatacyjną ostrzy skrawających wykonanych z ceramiki typu Si3N4 oraz sialonu

Staszuk M., Pakuła D., Dobrzański L. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

899--902

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i własności powłok uzyskanych techniką katodowego odparowania łukowego (CAE-PVD) oraz chemicznego osadzania z fazy gazowej CVD na płytkach wieloostrzowych z ceramiki narzędziowej Si3N4 oraz ceramiki βʹ-sialonowej. Badano powłoki wieloskładnikowe i gradientowe będące kombinacją warstw TiN, Ti(B, N), (Ti, Zr)N, Ti(C, N), (Ti, Al)N, (Al, Ti)N, (Al, Cr)N oraz Al2O3. Obserwacje struktury badanych powłok oraz topografii powierzchni dokonano w skaningowym mikroskopie elektronowym. Analizę składu chemicznego w mikroobszarach wykonano z wykorzystaniem techniki EDS oraz profilowej analizy metodą GDOES. Do analizy składu fazowego zastosowano metodę dyfrakcji rentgenowskiej. Wykonane badania własności mechanicznych obejmują: pomiary mikrotwardości sposobem Vickersa, pomiary chropowatości Ra, pomiary przyczepności powłok do podłoża w próbie zarysowania. Ponadto na podstawie technologicznej próby toczenia żeliwa szarego określono trwałość eksploatacyjną ostrzy pokrytych badanymi powłokami. Wykazano, iż zastosowanie powłok PVD i CVD wpływa na poprawę własności mechanicznych badanych ostrzy skrawających, a w niektórych przypadkach zwiększa trwałość eksploatacyjną badanych narzędzi.

EN

The paper presents results of investigations of the structure and properties of coatings obtained by cathodic arc evaporation technique (CAE-PVD) and chemical vapour deposition CVD technique plated inserts with Si3N4 tool ceramics and βʹ-sialon ceramics. Multiple and gradient coatings were investigated, these coatings were a combination of layers of TiN, Ti(B, N), (Ti, Zr)N, Ti(C, N), (Ti, Al)N, (Al, Ti)N, (Al, Cr)N and Al2O3.Observations of the structure of investigated coatings and surface topography were performed using the scanning electron microscopy. Analysis of chemical composition in microregions was performed using the EDS technique and profile analysis using the GDOES technique. X-ray diffraction method was used for the analysis of the phase composition. Performed investigations of the mechanical properties include the following measurements: Vickers microhardness, surface roughness Ra, the adhesion of coatings to a substrate using a scratch test method. Moreover, the exploitative durability of edges covered investigated coatings was determined based on the technological turning of a gray cast iron sample. It was found that the application of PVD and CVD coatings improves the mechanical properties of cutting edges investigated, and in some cases increases the exploitative durability of tested tools.