Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định tại chỗ ứng suất nội tại trong dụng cụ cắt gốm hỗn hợp trong quá trình thử nghiệm ma sát bằng bức xạ đồng bộ
Tóm tắt
Để hiểu rõ hơn về các cơ chế mài mòn trong vật liệu dụng cụ cắt, cần điều tra các trạng thái ứng suất nội tại do các tải trọng cơ nhiệt phức tạp trong quá trình cắt. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhiễu xạ tia X tại chỗ với bức xạ đồng bộ năng lượng cao. Để thực hiện điều đó, trong các thử nghiệm mô hình đầu tiên, trạng thái biến dạng trong vật liệu dụng cụ cắt gốm (Al2O3–Ti(O,C)) cho các ứng dụng tiện cứng được xác định trong quá trình thử nghiệm ma sát. Một cấu hình thí nghiệm được trình bày cho phép đo các thành phần tensor biến dạng mạng trong các pha chính của vật liệu gốm hỗn hợp dưới điều kiện tải hai chiều trong quá trình ma sát. Kết quả cho thấy rằng trong quá trình ma sát, hầu như không thể đo biến dạng mạng theo hướng bên do sự bù trừ biến dạng. Ngược lại, trong hướng pháp tuyến, biến dạng mạng tăng lên do sự thêm vào của các biến dạng. Các thành phần tensor ứng suất được tính toán từ biến dạng mạng và cho thấy các trạng thái ứng suất nội tại cao hơn cho Ti(O,C) so với Al2O3 do môđun đàn hồi Young cao hơn của Ti(O,C). Cấu hình này đại diện cho một bước tiến lớn về phía việc xác định tại chỗ các trạng thái ứng suất nội tại trong vật liệu dụng cụ cắt chịu tải trọng cơ nhiệt phức tạp trong quá trình cắt.
Từ khóa
#ứng suất nội tại #dụng cụ cắt gốm #ma sát #bức xạ đồng bộ #nhiễu xạ tia X #cơ nhiệt #biến dạngTài liệu tham khảo
Obikawa T, Matsumura T, Shirakashi T, Usui E (1997) Wear characteristics of alumina coated and alumina ceramic tools. J Mater Process Technol 63:211–216
Kumar AS, Durai AR, Sornakumar T (2006) Wear behaviour of alumina based ceramic cutting tools on machining steels. Tribol Int 39:191–197
Bhattacharya AK, Zimmermann K, Schneider GA, Hintze W (2008) Influence of surface modification on the cutting performance of reaction-sintered Al2O3–TiOC ceramics. J Am Ceram Soc 91:2982–2986
Dureja JS, Gupta VK, Sharma VS, Dogra M (2010) Wear mechanisms of coated mixed-ceramic tools during finish hard turning of hot die steel. J Mech Eng Sci 224:183–193
Cakan A (2011) Real-time monitoring of flank wear behavior of ceramic cutting tool in turning hardened steels. Int J Adv Manuf Tech 52:897–903
Aslantas K, Ucun I, Cicek A (2012) Tool life and wear mechanism of coated and uncoated Al2O3/TiCN mixed ceramic tools in turning hardened alloy steel. Wear 274–275:442–451
Singh D, Rao PV (2010) Flank wear prediction of ceramic tools in hard turning. Int J Adv Manuf Tech 50:479–493
Bonnet C, Valiorgue F, Rech J, Claudin C, Hamdi H, Bergheau JM, Gilles P (2008) Identification of a friction model—application to the context of dry cutting of AISI 316L austenitic stainless steel with a TiN coated carbide tool. Int J Mach Tools Manuf 48:1211–1223
Olsson M, Söderberg S, Jacobson S, Hogmark S (1989) Simulation of cutting tool wear by a modified pin-on-disc test. Int J Mach Tools Manuf 29:377–390
Zhou JM, Andersson M, Stahl JE (1997) Cutting tool fracture prediction and strength evaluation by stress identification, part I: stress model. Int J Mach Tools Manuf 17:1691–1714
Buryta D, Sowerby R, Yellowley I (1994) Stress distribution on the rake face during orthogonal machining. Int J Mach Tools Manuf 5:721–739
Kurt A (2009) Modelling of the cutting tool stresses in machining of Inconel 718 using artificial neural networks. Exp Syst Appl 36:9645–9657
Hedenqvist P, Jacobson S, Hogmark S (1997) Tribological laboratory evaluation of thin hard coatings. Surf Coat Technol 97:656–660
Grzesik W, Zalisz Z, Nieslony P (2002) Friction and wear testing of multilayer coatings on carbide substrates for dry machining applications. Surf Coat Technol 155:37–45
Zemzemi F, Bensalem W, Rech J, Dogui A, Kapsa P (2008) New tribometer designed for the characterization of the friction properties at the tool/chip/workpiece interfaces in machining. Tribotest 14:11–25
Bartolomé JF, Aza AH, Martín A, Pastor JY, Llorca J, Torrecillas R, Bruno G (2007) Alumina/zirconia micro/nanocomposites: a new material for biomedical applications with superior sliding wear resistance. J Am Ceram Soc 90:3177–3184
Waikar RA, Guo YB (2007) Residual stress evolution and mechanical state of hard machined components in sliding contact. Tribol Trans 50:531–539
Miller MP, Bernier JV, Park JS, Kazimirow A (2005) Experimental measurement of lattice strain pole figures using synchrotron X rays. Rev Sci Instrum 76:113903–113911
Van Swygenhoven H, Schmitt B, Berlet PM, Van Petegem S, Cervellino A, Budrovic Z, Brandstetter S, Bollhalder A, Schild M (2006) Following peak profiles during elastic and plastic deformation: a synchrotron-based technique. Rev Sci Instrum 77:013902–013910
Matsumoto K, Shobu T, Akiniwa Y, Yagi T, Yamamoto M (2008) Strain measurement under loading in laser weld on austenitic stainless steel using high-energy synchrotron radiation. J Soc Mater Sci Jpn 57:654–659
Geandier G, Thiaudière D, Randriamazaoro RN, Chiron R, Djaziri S, Lamongie B, Diot Y, Le Bourhis E, Renault PO, Goudeau P, Bouaffad A, Castelnau O, Faurie D, Hild F (2010) Development of a synchrotron biaxial tensile device for in situ characterization of thin films mechanical response. Rev Sci Instrum 81:103903–103908
Schuren JC, Miller MP, Kazimirov A (2012) A mechanical testing capability for measuring the microscale deformation behavior of structural materials. Exp Mech 52:461–479
Van Swygenhofen H, Van Petegem S (2013) In-situ mechanical testing during X-ray diffraction. Mater Charact 78:47–59
Eeckhout SG, Gorges B, Barthe L, Pelosi O, Safonova O, Giuli G (2008) A high-temperature furnace for in situ synchrotron X-ray spectroscopy under controlled atmospheric conditions. J Synchrotron Rad 15:489–494
Scharma H, Wattjes AC, Amirthalingam M, Zuidwijk T, Geerlofs N, Offerman SE (2009) Multipurpose furnace for in situ studies of polycrystalline material using synchrotron radiation. Rev Sci Instrum 80:123301–123307
Vignolo M, Romano G, Bellingeri E, Martinelli A, Nardelli D, Bitchkov A, Bernini C, Malagoli A, Braccini V, Ferdeghini C (2001) In situ high-energy synchrotron X-ray diffraction investigation of a phase formation and sintering in MgB2 tapes. Supercond Sci Technol 24:065014–065017
Riello P, Lausi A, Macleod J, Plaisier JR, Zerauschek G, Fornasiero P (2013) In situ reaction furnace for real-time XRD studies. J Synchrotron Rad 20:194–196
Oswald BB, Schuren JC, Pagan DC, Miller MP (2013) An experimental system for high temperature X ray diffraction studies with in situ mechanical loading. Rev Sci Instrum 84:033902–033912
Uhlmann E, Gerstenberger R, Herter S, Hoghé T, Reimers W, Camin B, Martins RV, Schreyer A, Fischer T (2010) In-situ strain measurement in the chip formation zone during orthogonal cutting. Prod Eng Res Dev 5:1–8
Uhlmann E, Henze S, Gerstenberger R, Brömmelhoff K, Reimers W, Fischer T, Schell N (2013) An extended shear angle model derived from in situ strain measurements during orthogonal cutting. Prod Eng Res Dev 7:401–408
Eichenseer C, Wittmann I, Hartig C, Schneider GA, Schell N, Hintze W (2013) In situ measurement of lattice strains in mixed ceramic cutting tools under thermal and mechanical loads using synchrotron radiation. Prod Eng Res Dev 7:283–289
Zimmermann K, Schneider GA, Bhattacharya AK, Hintze W (2007) Surface modification of Al2O3/TiC cutting ceramics. J Am Ceram Soc 90:3773–3778
Schell N, Martins RV, Beckmann F, Ruhnau H-U, Kiehn R, Schreyer A (2008) The high energy material science beamline at PETRA III. Mat Sci Forum 571–572:261–266
He BB (2009) Two-dimensional X-ray diffraction. Wiley, Hoboken
Wojdyr M (2010) Fityk: a general-purpose peak fitting program. J Appl Cryst 43:1126–1128
Rohrbach C, Ahrensdorf K (1989) Handbuch für experimentelle Spannungsanalyse. VDI, Düsseldorf
Eigenmann B (1992) Röntgenographische Analyse inhomogener Spannungszustände in Keramiken, Keramik-Metall-Fügeverbindungen und dünnen Schichten. Dissertation, University of Karlsruhe
Shackelford JF, Alexander W (2001) CRC materials science and engineering handbook. CRC Press, Boca Raton
Ciftci YO, Ünlü Y, Colakoglu K, Deligoz E (2009) The structural, thermodynamical and elastic properties of TiO. Phys Scr 80:025601–025606