Determination of temperature of maximum operability of replaceable cutting hard-alloy inserts based on study of electromagnetic properties change

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Today, under the conditions of sanctions, the Russian Federation, more than ever before, needs the development of energy-saving technologies in various industries. There is no secret that when assigning cutting modes for new materials, tool companies conduct tests for the destruction of replaceable cutting inserts during cutting, the obtained numerical values are published in catalogs. The greatest impact on the life and operability of hard alloy cutting tools is exerted by the physical and mechanical properties of tool materials. Studies have shown that the physical and mechanical properties of tungsten hard alloys in the process of operation, namely in the process of cutting difficult-to-process materials under the influence of high temperatures, vary symmetrically. During the development of the laboratory plant, a literary review was carried out, which showed that at the moment non-destructive testing methods of technological facilities are widely used. Methods of non-destructive testing of technological objects allow conducting studies of the state of material, defects in the structure, internal changes, without samples destroying; this advantage was decisive during the literary review. The object of this study is replaceable cutting hard alloy inserts made of single carbide hard alloy В35 (92%WC+8%Co), tetrahedral in the state of supply. The subject of the study is the relationship between the changes of the magnetic component of the properties of a single-carbide hard alloy В35 (92%WC+8%Co) depending on the effect of high temperatures on it. This study is based on the laws of physics of the division of electrodynamics, as well as well-known non-destructive testing techniques, scientific foundations of material science. All studies are carried out in accredited laboratories of Tyumen Industrial University. The reliability of the obtained data is confirmed by the high correlation of the results of numerical values with the data obtained by the scientific predecessors. Research methodology. The paper shows the developed plant for determination of the maximum operability temperature of replaceable cutting hard-alloy inserts on the basis of study of change of electromagnetic properties. The method of research is given. Tests of the specimen are carried out during heating of replaceable cutting inserts made of tungsten hard alloy B35 (92%WC+8%Co). The heating temperature interval is selected in accordance with the temperature mode of the cutting process in the blade treatment of hard-to-process materials. Thus, heating is carried out in the range from 0 to 1000? C. The heating itself is carried out by the flame method manually. Results and discussions. Based on the results of experimental studies, tables of the results are compiled, where, with an interval of 10 °C, the corresponding values of the magnetic field of eddy currents induced in replaceable cutting inserts made of tungsten hard alloy B35 (92 %WC+8 %Co) are indicated. The results of the investigation are obtained to determine the maximum operability temperature of replaceable cutting hard alloy inserts based on the study of the change in electromagnetic properties for the hard alloy B35 (92%WC+8%Co) amounted to 460…730 °C, which corresponds to a cutting speed of 18 m/min during the treatment of the alloy EI867-VD (57 %Ni9 %Mo10 %Cr6 %W4.2 %Al4 %Co). On the basis of persistent tests in factory conditions, it is proved that the developed technique allows determining temperature intervals of maximum operability based on the study of changes in electromagnetic properties (magnetic field of eddy currents arising in replaceable cutting inserts) of hard alloys. These intervals make it possible to assign the most appropriate operating conditions for the cutting tool based on a scientifically sound technique that allows using the maximum tool resource.

About the authors

E. V. Artamonov

Email: evgart2014@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Industrial University of Tyumen, 38 Volodarskogo st., Tyumen, 625000, Russian Federation, evgart2014@mail.ru

A. M. Tveryakov

Email: tveryakov@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Industrial University of Tyumen, 38 Volodarskogo st., Tyumen, 625000, Russian Federation, tveryakov@mail.ru

A. S. Shtin

Email: shtin92@mail.ru
Industrial University of Tyumen, 38 Volodarskogo st., Tyumen, 625000, Russian Federation, shtin92@mail.ru

References

  1. Артамонов Е.В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин сборных режущих инструментов. – Тюмень: Вектор Бук, 2003. – 190 с. – ISBN 5-88465-416-2.
  2. Zorev N.N., Uteshev M.H. Untersuchung der Kintakt-spannunger auf den Arbeits-flachen des Werkzeugs miteiner Schneidenabrundung // Berichte der Internationalen Forschungesgemein-schaft fur mechanische produktionstechniktionstechnik. – 1971. – Vol. 20-1. – P. 31–32.
  3. Металлорежущий инструмент, 2019–2020 / Кировградский завод твердых сплавов. – Кировоград, 2020. – 284 с. – URL: http://www.kzts.ru/core/user_files/psm-2014.pdf (дата обращения: 23.01.2021).
  4. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов: термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: учебник для технических вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 448 с. – ISBN 5-7038-1823-0.
  5. Процессы формообразования и инструментальная техника: учебное пособие / В.А. Гречишников, Н.А. Чемборисов, В.Б. Ступко, Д.Т. Сафаров, О.Б. Кучина, С.Н. Григорьев, А.Г. Схиртладзе. – Старый Оскол: ТНТ, 2012. – 328 с. – ISBN 978-5-94178-326-7.
  6. Lapshin V.V., Zakharevich E.M., Grubyi S.V. Machining of linear negative matrices for fresnel lenses and prisms // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, iss. 10. – P. 826–830. – doi: 10.3103/S1068798X16100105.
  7. High performance composite materials created through advanced techniques / I. Carceanu, G. Cosmeleata, B. Ghiban, M. Balanescu, I. Nedelcu // Materiale Plastice. – 2007. – Vol. 44, iss. 4. – P. 321–325.
  8. Internally cooled tools and cutting temperature in contamination-free machining / C. Ferri, T. Minton, S.B. Ghani, K. Cheng // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. – 2014. – Vol. 228, iss. 1. – P. 135–145. – doi: 10.1177/0954406213480312.
  9. Study on micro texturing of uncoated cemented carbide cutting tools for wear improvement and built-up edge stabilization / J. Kümmel, D. Braun, J. Gibmeier, J. Schneider, C. Greiner, V. Schulze, A. Wanner // Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – Vol. 215. – P. 62–70. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.07.032.
  10. Sustainable machining of aerospace material – Ti (grade-2) alloy: modelling and optimization / M.K. Gupta, P.K. Sood, G. Singh, V.S. Sharma // Journal of Cleaner Production. – 2017. – Vol. 147. – P. 614–627. – doi: 10.1016/j.jclepro.2017.01.133.
  11. Murthy K.S. Rajendran I. Optimization of end milling parameters under minimum quantity lubrication using principal component analysis and grey relational analysis // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2012. – Vol. 34, iss. 3. – P. 253–261. – doi: 10.1590/S1678-58782012000300005.
  12. Energy efficient process planning based on numerical simulations / R. Neugebauer, C. Hochmuth, G. Schmidt, M. Dix // Advanced Materials Research. – 2011. – Vol. 223. – P. 212–221. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.223.212' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.223.212.
  13. Role of discrete nature of chip formation and natural vibrations of system components in chatter formation during metal cutting / A. Nurulamin, I. Jaafar, A.U. Patwari, W. Zubaire // IIUM Engineering Journal. – 2010. – Vol. 11 (1). – P. 124–126.
  14. Tangjitsitcharoen S., Moriwaki T. Intelligent monitoring and identification of cutting states of chips and chatter on CNC turning machine // Journal of Manufacturing Processes. – 2008. – Vol. 10. – P. 40–46. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2007.04.043.
  15. Patwari A., Amin N., Faris W. Investigations of formation of chatter in a non-wavy surface during thread cutting and turning operations // Advanced Materials Research. – 2010. – Vol. 83. – P. 637–645. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.83-86.637' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.83-86.637.
  16. Robot based deposition of WC-Co HVOF coatings on HSS cutting tools as a substitution for solid cemented carbide cutting tools / W. Tillmann, C. Schaak, D. Biermann, R. Abmuth, S. Goeke // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 181, iss. 1. – P. 012011. – doi: 10.1088/1757-899X/181/1/012011.
  17. Zhang H., Fang Z.Z., Lu Q. Characterization of a bilayer WC-Co hardmetal using Hertzian indentation technique // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2009. – Vol. 27, iss. 2. – P. 317–322. – doi: 10.1016/j.ijrmhm.2008.07.014.
  18. A hybrid approach of ANN and HMM for cutting chatter monitoring / C.L. Zhang, X. Yue, Jiang Y.T., W. Zheng // Advanced Materials Research. – 2010. – Vol. 97. – P. 3225–3232. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.97-101.3225' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.97-101.3225.
  19. Артамонов Е.В., Тверяков А.М., Штин А.С. Установка для диагностики температуры максимальной работоспособности сменных режущих пластин на основе изменения электромагнитных свойств твердых сплавов // Контроль. Диагностика. – 2018. – № 12. – С. 54–57.
  20. Артамонов Е.В., Тверяков А.М., Штин А.С. Определение температуры максимальной работоспособности инструментальных твердых сплавов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 47–57. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-47-57.
  21. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. – М.: Машиностроение, 1993. – 336 с. – ISBN 5-217-01482-2.
  22. Артамонов Е.В., Тверяков А.М., Штин А.С. Разработка элементов установки для определения температуры максимальной работоспособности режущих элементов из твердых сплавов // Транспорт и машиностроение Западной Сибири. – 2018. – № 1. – С. 31–38.
  23. Srithar A., Palanikumar K., Durgaprasad B. Experimental investigation and surface roughness analysis on hard turning of AISI D2 steel using coated Carbide insert // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 97. – P. 72–77. – doi: 10.1016/j.proeng.2014.12.226.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».