Identification of friction and heat partition model at the tool-chip-workpiece interfaces in dry cutting of an inconel 718 alloy with cbn and coated carbide tools

Abstract

S u m m a r yThis paper aims at characterizing the frictional behaviour at the cutting tool-workmaterial interface during the dry machining of a Inconel 718 in its aged state with various coated carbide tools and c-BN tools. A specially designed open tribometer has been used to characterize friction coefficient, heat partition coefficient under extreme conditions corresponding to the ones occurring in cutting. The tribometer provides the evolution of the apparent friction coefficient and of the heat partition coefficient for a large range of sliding velocity and contact pressure. It has been shown that friction coefficient as well as heat partition coefficient decrease with sliding velocity or contact pressure. A threshold effect of the contact pressure has been highlighted. On the contrary, any sensitivity to coatings deposited on carbide has been observed, whereas c-BN leads to very low friction coefficients. Identyfikacja tarcia i model podziału ciepła w strefie kontaktu wiór-ostrze-materiał obrabiany w toczeniu na sucho nadstopu Inconel 718 narzędziami z CBN i węglików spiekanych z naniesionymi powłokami S t r e s z c z e n i e W pracy określono charakterystykę tarciowego zachowania się strefy kontaktu wiór-ostrze obrabianego w toczeniu na sucho nadstopu Inconel 718 po starzeniu narzędziami wykonanymi z różnych gatunków węglików spiekanych z naniesionymi powłokami i polikrystalicznego CBN. Zaprojektowano i wykonano tribometr do wyznaczania wartości współczynnika tarcia i współczynnika podziału ciepła. Badania prowadzono w warunkach ekstremalnych zbliżonych do występujących w procesie skrawania na sucho. Tribometr umożliwia pomiary w czasie wartości pozornego współczynnika tarcia i przepływ ciepła dla dużego zakresu wartości prędkości skrawania i nacisku normalnego. Wykazano, że zarówno współczynnik tarcia, jak i podziału ciepła zmniejszają się przy wzroście prędkości i siły normalnej skrawania. Określono graniczny efekt nacisku kontaktowego. Nie stwierdzono wpływu rodzaju powłoki 6 F. Zemzemi, J. Rech, W. Ben Salem, A. Dogui, Ph. Kapsa na ostrzu z węglika spiekanego na wartość współczynnika tarcia. Natomiast skrawanie narzędziami z ostrzem p-CBN prowadzi do uzyskania bardzo małej wartości współczynnika tarcia. Słowa kluczowe: Inconel 718, skrawanie, tarcie, współczynnik podziału ciepła, regularny azotek boru, powłoki, węgliki spiekane Identification of friction and heat partition model ... 7

Advances in material and friction data for modelling of metal machining

“…It was shown in Ref. [231] In contrast, HSS and carbides produce severe adhesion and high friction coefficients whereas PCD yields a self-lubricated contact when machining aluminium alloys [77].…”

Computational Analysis and Artificial Neural Network Optimization of Dry Turning Parameters—AA2024-T351

“…The friction characteristic at the tool-chip interface is difficult to determine since it is influenced by many factors; such as, the local cutting speed, contact pressure, temperature, cutting tool, work piece material, etc. [51]. An improper selection of the friction coefficient affects the results and findings.…”

Assessment of tribological conditions during machining of the Inconel 718 alloy using a carbide insert

“…Dlatego jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym, między innymi na silnie obciążone cieplnie korpusy turbin, komory spalania, zawory wydechowe, łopatki turbin itp. [6,7]. Najbardziej popularnym stopem na bazie niklu jest Inconel 718, z którego wykonywanych jest ok. 45% odkuwek i 15% odlewów [1].…”