Wear mechanisms of WC–Co cutting tools from high-speed tribological tests

Abstract

a b s t r a c tIn machining processes, surface roughness and dimensional accuracy of machined parts depend on tool wear. Cemented carbide based cutting tools remain widely used in machining processes for their wear resistance. The aim of this paper is to study wear mechanisms of a WC-Co cutting tool grade under tribological conditions. Dry friction experiments are carried out on a high-speed pin-on-disc tribometer considering WC-Co pins against steel discs made of an AISI 1045 grade. Furthermore, two type-K thermocouples are embedded in WC-Co pins in order to estimate the contact temperature during sliding tests. A large sliding speed range is considered: from 60 up to 600 m/min. Results deal with wear rate versus tribological conditions, evolution of friction coefficient and temperature versus sliding speed and evolution of wear mechanisms. WC-Co tribological pins exhibit different wear mechanisms: abrasion, adhesion, transgranular WC micro-cracking and WC/WC debonding. Circulation of debris in the friction contact depends on sliding speed and on test duration. The evolution of surface temperature versus friction coefficient is studied too. Furthermore, a particular attention is paid on the relationship between the thermal energy in the pin and the mechanical energy in the contact. The thermal energy is calculated from the temperature values of K-thermocouples and the mechanical energy dissipated in the pin is calculated from friction coefficient evolutions. Relationships are established through modelling approaches.

Significant friction reduction of high-intensity pulsed ion beam irradiated WC-Ni against graphite under water lubrication

“…Figure 9 demonstrates the wear volume of the non-irradiated and irradiated WC-Ni samples following the tribo-tests. The average wear volumes of the non-irradiated YN6 and YN10 surfaces were of approximately 5e-3 mm 3 . Consequently, the average wear volumes of the irradiated YN6 and YN10 surfaces reached 6.6e-3 and 7.4e-3 mm 3 , respectively.…”

Desarrollo y caracterización de recubrimientos cerámicos nanoestructurados obtenidos mediante proyección por plasma atmosférico

“…Por otra parte, el material APS presenta un comportamiento irregular en el coeficiente de fricción durante el ensayo, que no es observado con la misma magnitud en el resto de materiales. Este comportamiento puede ser debido a la alta porosidad presentada en el recubrimiento APS que induce a vibraciones de baja frecuencia en el tribómetro [130].…”

Influencia de inhibidores de crecimiento de grano en el comportamiento tribológico de carburos cementados WC-Co a partir de polvos nanométricos

“…Kagnaya et al [101] confirma que para ensayos de fricción a bajas velocidades de WC-Co contra AISI 1045, el mecanismo de desgaste predominante es deformación plástica y micro agrietamiento de los granos de WC, fragmentación y pérdida de adherencia de los granos de WC y pulido de la superficie de contacto.…”

“…Los valores promedios del coeficiente de fricción se encuentran en el rango de 0.58-0.83. Este comportamiento es típico en carburos cementados cuando son evaluados contra acero y ha sido observado por diferentes autores [24,46,101,104,124].…”

“…En los materiales fabricados por SPS, esta etapa se extiende debido a los altos valores de dureza en estos materiales lo que retrasa el proceso de acomodación superficial entre las asperezas en contacto. En esta etapa, se ha encontrado por algunos autores un rápido incremento de la temperatura debido a la rotura inicial de las asperezas producto de la fricción entre los materiales en contacto [101,127].…”