Tool–chip thermal conductance coefficient and heat flux in machining : Theory, model and experiment

This study proposes a technique for determining a tool–chip thermal conductance coefficient and heat flux in machining. The technique is based on solving an inverse heat transfer problem (IHTP). Because the IHTP is ill-posed, a priori information is required for its effective solution. To derive this information, substantial qualitative and quantitative analysis of a mixed boundary value problem for the heat equation and an illustrative test case for IHTP are provided. It has been established that the averaged interfacial chip temperature is needed for an effective IHTP solution. Thermal imaging combined with a special experimental setup was used to determine chip temperature. It was also found that a function describing the heat flux time dependency belongs to a set of decreasing functions. Tool–chip thermal conductance coefficients were obtained for high-speed steel and cemented carbide tooling. On the microscale, this data was interpreted in terms of a conforming rough surface contact conductance model, where tool wear was found to govern variations in the thermal conductance coefficient

HP-HT-спекание, микроструктура и свойства B₆O-, TiC-содержащих композитов на основе сBN

Изучена возможность использования в качестве связки в композитах с низким содержанием сBN сверхтвердого субоксида бора B₆O, характеризующегося более высокими механическими характеристиками, чем TiC, широко используемый в коммерческих материалах. С помощью аппарата высокого давления типа “тороид” при давлении 7,7 ГПа в диапазоне температур от 1500 до 2000° С были синтезированы композиты с содержанием сBN 60 % (по объему) и различным составом связок, включающих В6О и TiC. С использованием электронной микроскопии, а также ретгенофазового анализа, изучены микроструктура, фазовый и элементный состав полученных композитов. Методом индентирования изучены их механические свойства. Установлена работоспособность синтезированных композитов при точении закаленной холодноштамповой стали.Вивчено можливість використання в якості зв’язки в композитах з низьким вмістом cBN надтвердого субоксиду бору B₆O, який характеризується вищими за TiC, що широко використовується у комерційних матеріалах, механічними властивостями. За допомогою апарату високого тиску типу “тороїд” під тиском 7,7 ГПа у діапазоні температур від 1500 до 2000 °С було синтезовано композити із вмістом сBN 60 % (за об’ємом) і різним складом зв’язок, які включають в себе B₆O і TiC. З використанням електронної мікроскопії, а також ретгенофазового аналізу, вивчені мікроструктура, фазовий та елементний склад отриманих композитів. Методом індентування вивчено їх механічні властивості. Встановлено роботоздатність синтезованих композитів під час точіння загартованої холодно штампової сталі.The article presents a study of the potential for the use of B₆O superhard boron suboxide as a binder in composite materials with a low cBN content. Superhard B₆O is characterized by higher mechanical properties than TiC widely used in commercial materials today. Composites containing 60 vol % cBN and different binder compositions that included B₆O and TiC have been sintered in a toroid-type high-pressure apparatus at a pressure of 7.7 GPa in a temperature range from 1500 to 2000°C. The microstructure, phase and elemental composition of the sintered materials have been examined via electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Mechanical properties have been analyzed via indentation techniques. The performance of the cutting tools produced from the sintered composites has been evaluated in turning hardened cold work tool steel

Sexual Dysfunction and Reproductive Concerns in Young Men Diagnosed With Testicular Cancer: An Observational Study

INTRODUCTION: The survival rates for testicular cancer are excellent; still, there is a lack of knowledge regarding important survivorship issues, such as sexual dysfunction and reproductive concerns. AIM: The aim of this study was to investigate the prevalence and predictors of sexual dysfunction and reproductive concerns and the potential association between these issues in young men ∼2 years after a diagnosis of testicular cancer. METHODS: Data were collected from 111 men (response rate = 50%) diagnosed with testicular cancer at age 16-39. Patients were identified via the Swedish National Quality Registry for Testicular Cancer and approached with a survey, including standardized measures of sexual function, reproductive concerns, body image, and health-related quality of life. The survey was sent to participants approximately 2 years after their cancer diagnosis. Clinical variables were collected from the registry. Predictors were identified by multivariable linear regression analyses. MAIN OUTCOME MEASURES: The main outcomes were sexual function, assessed with the Patient-Reported Outcomes Measurement Information System Sexual Function and Satisfaction measure version 2.0, and reproductive concerns, assessed with the Reproductive Concerns After Cancer scale. RESULTS: Sexual dysfunction was reported by 26% of men, and a high level of reproductive concerns was reported by 28%. Lower satisfaction with sex life was associated with older age (β = -0.41), negative body image (β = -0.42), not having a partner (β = 4.8), and dissatisfaction with sex life before cancer (β = 8.31). Negative body image was associated with reproductive concerns in the dimensions of fertility potential (β = 0.06), partner disclosure (β = 0.08), and child's health (β = 0.07), whereas having had fertility preservation predicted higher levels of concerns with regard to personal health (β = 0.52) and achieving pregnancy (β = 0.53). Clinical variables did not predict either sexual function or reproductive concerns. CLINICAL IMPLICATIONS: Our results show that the majority of young men diagnosed with testicular cancer do not report sexual dysfunction or reproductive concerns 2 years after diagnosis. A sizeable minority, however, does report dysfunction or reproductive concerns, which should be recognized in the follow-up care of this population. STRENGTHS & LIMITATIONS: A strength of the study is the use of high-quality registry data and validated instruments. The lack of Swedish norms for sexual function and reproductive concerns is a possible limitation. CONCLUSION: A subgroup of young men treated for testicular cancer report sexual dysfunction or reproductive concerns approximately 2 years after diagnosis. Factors associated with these issues seem to mainly be psychological, rather than medical, nature. Ljungman L, Eriksson LE, Flynn KE, et al. Sexual Dysfunction and Reproductive Concerns in Young Men Diagnosed With Testicular Cancer: An Observational Study. J Sex Med 2019;16:1049-1059

cBN based materials with TiN-Al binder phase: sintering, structure, properties

Cubic boron nitride material was produced via high pressure and high temperature sintering with titanium nitride and aluminum as binder phase. Microstructure, phase composition and physical-mechanical properties of the material were subject of current research. Formation of TiB₂ and AlN was established in samples sintered at temperatures above 1750 °C. The highest values of microhardness were found in samples sintered at the temperature range of 1850 – 2000 °C. Fracture toughness of samples practically does not change during thermobaric sinteringМетодом спекания при высоком давлении и высокой температуре изготовлен материал на основе кубического нитрида бора с использованием нитрида титана и алюминия в качестве связующей фазы. Объект исследования – структура, фазовый состав и физико-механические свойства материала. Установлено, что при температурах спекания выше 1750 °С в результате взаимодействия между компонентами шихты для спекания происходит образование диборида титана TiB₂ и AlN. Наивысшие значения микротвердости демонстрируют образцы, изготовленные в температурном интервале 1850–2000 °С. Трещиностойкость образцов практически не меняется в ходе термобарического спекания. Формирование структуры образцов происходит без укрупнения зерен композита, что свидетельствует об отсутствии собирательной рекристаллизации.Методом спікання при високому тиску і високій температурі виготовлено матеріал на основі кубічного нітриду бору з використанням нітриду титану та алюмінію як зв’язувальної фази. Об’єкт дослідження — структура, фазовий склад та фізико-механічні властивості матеріалу. Встановлено, що при температурах спікання вище 1750 °С в результаті взаємодії між компонентами шихти для спікання відбувається утворення дибориду титану TiB₂ та AlN. Найвищі значення мікротвердості демонструють зразки, виготовлені в температурному інтервалі 1850 – 2000 °С. Тріщиностійкість зразків практично не змінюється в ході термобаричного спікання. Формування структури зразків відбувається без укрупнення зерен композиту, що свідчить про відсутність збиральної рекристалізації

Sensitivity of Colding tool life equation on the dimensions of experimental dataset

In this work, 22 sets of cutting data and tool life for longitudinal turning of steel are analyzed using the Colding equation. When modeling tool life with a limited number of tool performance data points, the model error may be low for these points. Evaluating the model for test points not used when computing the model coefficients may give larger errors for these points. This work proves that the Colding model also provides sufficient precision when modelling data points not being used to create the model, and is therefore a well-functioning instrument for tool life modelling. The results also prove that for the selected data, the precision of the model can be greatly improved when the dimension of the data set is increased from 5 to 10 data points. Above 13 data points the precision improvements are negligible.Проаналізовано 22 набору режимів різання і стійкість інструменту при поздовжньому точінні стали при застосуванні моделі Колдінга. При моделюванні стійкості інструменту при обмеженій кількості даних про робочі характеристики помилка моделі може бути незначною в заданих точках. Оцінка моделі для тестових точок, які не використовуються при обчисленні коефіцієнтів моделі, може показати більші помилки в цих точках. Доведено, що модель Колдінга забезпечує достатню точність при моделюванні даних, що не використовуються для створення моделі, і тому може бути застосована для моделювання періоду стійкості інструменту. Результати також доводять, що для даних, що використовуються, точність моделі може бути значно поліпшена при збільшенні набору точок з 5 до 10, а при збільшенні понад 13 точок поліпшення точності моделювання незначні.Проанализированы 22 набора режимов резания и стойкость инструмента при продольном точении стали с применением модели Колдинга. При моделировании стойкости инструмента при ограниченном количестве данных о рабочих характеристиках ошибка модели может быть незначительной в заданных точках. Оценка модели для тестовых точек, не используемых при вычислении коэффициентов модели, может показать бóльшие ошибки в этих точках. Доказано, что модель Колдинга обеспечивает достаточную точность при моделировании данных, не используемых для создания модели, и поэтому может быть применена для моделирования периода стойкости инструмента. Результаты также доказывают, что для используемых данных точность модели может быть значительно улучшена при увеличении набора точек с 5 до 10, а при увеличении более 13 точек улучшения точности моделирования незначительны

Вплив добавки VC-Al на структуру та фазовий склад надтвердих матеріалів на основі cBN

Шляхом термобаричного спікання отримано керамо-матричний композиційний матеріал на основі кубічного нітриду бору з добавками карбіду ванадію та алюмінію. Спікання проведено в умовах високого тиску (7,7 ГПа) в широкому діапазоні температур (1450–2450 °С). Об’єктом дослідження обрано три композиції з вмістом cBN 50, 60 та 65 об.%, 5 об.% алюмінію введено в суміш, як гетер кисню. У роботі представлено результати дослідження фазового складу, мікроструктур та механічних властивостей. Варіювання вмісту добавки практично не впливає на модуль зсуву композитів, найвищі значення мікротвердості отримано в композитах, спечених в температурному інтервалі 1850-2150 °С. За підвищених температурах спікання виявлено формування оксиду алюмінію в усіх досліджуваних системах. Розроблені композити за своїми механічними властивостями наближаються до комерційних аналогів матеріалів групи BL та можуть використовуватися для високошвидкісної обробки сплавів на основі заліза.Путем термобарического спекания получено керамо-матричный композиционный материал на основе кубического нитрида бора с добавками карбида ванадия и алюминия. Спекания проведено в условиях высокого давления (7,7 ГПа) в широком диапазоне температур (1450-2450°С). Объектом исследования выбраны три композиции с содержанием cBN 50, 60 и 65 об.%, 5 об.% алюминия введено в смесь в качестве гетера кислорода. В работе представлены результаты исследования фазового состава, микроструктур и механических свойств. Варьирование содержания добавки практически не влияет на модуль сдвига композитов, высокие значения микротвердости получено в композитах, спеченных в температурном интервале 1850–2150 °С. При повышенных температурах спекания обнаружено формирование оксида алюминия во всех исследуемых системах. Разработанные композиты по своим механическим свойствам приближаются к коммерческим аналогам материалов группы BL и могут использоваться при высокоскоростной обработке сплавов на основе железа.Ceramic matrix materials based on cubic boron nitride with additives of vanadium carbide and aluminum were obtained by high pressure high temperature sintering. Sintering was carried out under pressure 7.7 GPa, in the wide temperature range of 1450-2450 °C. Three compositions containing 50, 60 and 65 vol.% of cBN were selected for investigation, 5% by volume of aluminum introduced into the mixture as oxygen geter. This paper presents the results of the study of the phase composition, microstructures and mechanical properties. It was found that the variation of the additive content has no effect on the shear modulus of composites, the highest values of microhardness were obtained in composites sintered in the temperature range of 1850 - 2150 °C. Formation of aluminum oxide were detected in all studied systems when sinterinf temperature was higher than 2000 °C. Mechanical properties of developed materialsclose to commercial analogues of BL group materials. Cutting tool materials in system cBN-VC-Al can be used at high-speed processing of alloys on the basis of iron

Influence of tool material and tool wear on tool temperature in hard turning reconstructed via inverse problem solution

In this work the cutting tool temperature distribution that develops during turning of hardened cold-work tool steel is modeled on the basis of experimental data. The data obtained from a series of thermocouples, placed on a PCBN insert, into an anvil, and into a toolholder, were used as the input for the model. An inverse problem was solved, where the heat fluxes were computed. The temperature distribution was modeled for the case of new tools, as well as for the case of its development in the course of a tool wear. The reconstructed temperature distributions were in good agreement with the measured data. The heat flux through rake face was found to be reducing with the decrease of thermal conductivity of the tool material.Отримано розподіл температури різального інструменту при точінні загартованої холодно-штампованої сталі інструменту моделюванням на основі експериментальних даних. Дані, що отримано для ряду термопар, розміщених безпосередньо на пластині з ПКНБ, всередині підкладки і в державці, було використано в якості вхідних даних для моделі. Теплові потоки при різанні було отримано розв’язанням оберненої задачі. Розподіл температури в різці було отримано як для випадку нового інструменту, так і для випадку розвитку зносу інструменту в процесі зносу. Отримані розподіли температури добре узгоджуються з виміряними даними. Було виявлено, що тепловий потік через передню поверхню інструменту зменшується при зниженні теплопровідності матеріалу інструменту.Получено распределение температуры режущего инструмента при точении закаленной холодно-штамповой стали моделированием на основе экспериментальных данных. Данные, полученные для ряда термопар, расположенных непосредственно на пластине из ПКНБ, внутри подложки и в державке, были использованы в качестве входных данных для модели. Тепловые потоки при резании были получены решением обратной задачи. Распределение температуры в резце было получено как для случая нового инструмента, так и для случая развития износа инструмента в процессе резания. Полученные распределения температур хорошо согласуются с измеренными данными. Было обнаружено, что тепловой поток через переднюю поверхность инструмента уменьшается при снижении теплопроводности материала инструмента

Influence of radial depth of cut on entry conditions and dynamics in face milling application

In this study, acceleration of the workpiece is measured for different radial depths of cut and cutting edge geometries. The influence of the radial depth of cut on the dynamical behavior is evaluated in time and frequency domains. The results for different radial depths of cut and cutting geometries are quantified using the root mean square value of acceleration. The outcome of this research study can be used both for the better cutting data recommendations and improved tool design.У даному дослідженні прискорення оброблюваної деталі вимірювали для різних радіальних глибин різання і геометрії ріжучої кромки фрези. Вплив радіальної глибини різання на динамічну поведінку оцінювали в часових і частотних інтервалах. Отримано кількісні результати для різних радіальних глибин і геометрії різання з використанням середньоквадратичного значення прискорення. Результати цього дослідження можуть бути використані для рекомендацій як покращення процесу різання, так і конструкції інструменту.В данном исследовании ускорение перемещения заготовки измеряли для разных радиальных глубин резания и геометрии режущей кромки фрезы. Влияние радиальной глубины резания на динамическое поведение оценивали во временных и частотных интервалах. Получены количественные результаты для различных радиальных глубин и геометрии резания с использованием среднеквадратичного значения ускорения. Результаты этого исследования могут быть использованы для рекомендаций по улучшению как процесса резания, так конструкции инструмента

The effects of stand characteristics on the understory vegetation in Quercus petraea and Q. cerris dominated forests

The shelterwood system used in Hungary has many effects on the composition and structure of the herb layer. The aim of our study was to identify the main variables that affect the occurence of herbs and seedlings in Turkey oak-sessile oak (Quercus cerris and Q. petraea) stands. The study was carried out in the Bükk mountains, Hungary. 122 sampling plots were established in 50-150 year old oak forests, where we studied the species composition and structure of the understorey and overstorey. The occurence of herbs was affected by canopy closure, the heterogenity and patchiness of the stand, the slope and the east-west component of the aspect. The composition of saplings was significantly explained by the ratio of the two major oak species in the stand and the proximity of the adult plants. An important result for forest management was that sessile oaks were able to regenerate almost only where they were dominant in the overstorey

Regularity of Cauchy horizons in S2xS1 Gowdy spacetimes

We study general S2xS1 Gowdy models with a regular past Cauchy horizon and prove that a second (future) Cauchy horizon exists, provided that a particular conserved quantity $J$ is not zero. We derive an explicit expression for the metric form on the future Cauchy horizon in terms of the initial data on the past horizon and conclude the universal relation A\p A\f=(8\pi J)^2 where A\p and A\f are the areas of past and future Cauchy horizon respectively.Comment: 17 pages, 1 figur