Nano-scratching resistance of highchromium white cast iron and its correlation with wear of cBN tool in machining

In this paper, a nano-scratch testing approach was used to measure and evaluate the abrasion wear resistance of high-chromium white cast irons in order to understand the wear mechanism in the interaction between the high-chromium white cast iron and the cBN cutting tool during the machining process. Scratch testing was performed on a nanoindentation instrument using a diamond indenter as the scratch tool. Linear multi-pass scratches in the same path were made on pre-worn surfaces of test materials. The correlation of the scratching resistance and tool wear measured from the machining is presented by the flank wear and maximum scratch depth. The appearance of the cutting edge on a cBN tool suggests that the abrasion wear is mainly related with a combined effect of the carbides and the matrix during machining the high-chromium white cast iron.Досліджено зносостійкість білих чавунів з високим вмістом хрому при використанні наноподряпання для того, щоб зрозуміти механізм зношування при взаємодії високохромістого білого чавуну і різального інструменту з КБН під час процесу обробки. Випробування наноподряпанням виконано на приладі для наноіндентування з використанням алмазного індентора. Лінійні багатопрохідні подряпини на одній і тій же ділянці було зроблено на попередньо зношених поверхнях матеріалів, що випробували. Кореляцію спротиву подряпанню і зносу інструменту, виміряних при точіння, визначено при порівнянні зносу фальца і максимальної глибини подряпини. Зовнішній вигляд ріжучої кромки на інструменті з cBN дозволяє припустити, що абразивний знос матеріалу в основному пов'язаний з взаємодією карбідів і матриці під час обробки високохромистого білого чавуну.Исследована износостойкость белых чугунов с высоким содержанием хрома при использовании наноцарапание для понимания механизма износа при взаимодействии высокохромистого белого чугуна и режущего инструмента из cBN во время процесса обработки. Испытания царапанием проводили на приборе наноиндентирования с использованием алмазного индентора. Линейные многопроходные царапины на одном и том же участке выполняли на предварительно изношенных поверхностях испытываемых материалов. Корреляция сопротивления царапанию и износа инструмента, измеренного при точении, показана при сравнении износа фланца и максимальной глубиной царапины. Внешний вид режущей кромки на инструменте из cBN свидетельствует о том, что абразивный износ в основном связан с взаимодействием карбидов и матрицы при обработке высокохромистого белого чугуна

Correlation between edge radius of the cBN cutting tool and surface quality in hard turning

In this study, the attempt has been made to investigate the correlation between the cutting tool edge radius and surface quality in terms of the surface roughness and subsurface deformation through a FE simulation and experiment. Machining tests under different machining conditions were also conducted and the surface roughness and subsurface deformation were measured. Surface roughness and subsurface deformation were produced by the cutting tools with different edge radii under various cutting parameters. Both results from the FE simulation and machining tests confirmed that there was a significant influence on the surface quality in terms of both the surface roughness and subsurface quality from the edge radius. There is a critical edge radius of cBN tools in hard turning in terms of surface quality generated.У даному дослідженні було зроблено спробу дослідити взаємозв’язок між радіусом закруглення крайки різального інструменту і якістю поверхні, які оцінюються шорсткістю поверхні і деформацією підповерхневого шару, методами скінчено-елементного моделювання і експериментально. Було здійснено низку експериментів при різних умовах обробки з одночасним вимірюванням шорсткості поверхні і деформації підповерхневих шарів. Також застосовували різальні інструменти з різними радіусами різальної крайки при різних режимах різання. Результати моделювання і випробувань підтвердили значний вплив радіуса закруглення крайки на якість і шорсткість поверхні, а також якість підповерхневого шару. Виявлено оптимальний радіус округлення крайки інструменту з КНБ, який треба застосовувати при обробці надтвердих матеріалів для отримання найкращої якості поверхні.В данном исследовании была сделана попытка изучить взаимосвязь между радиусом скругления кромки режущего инструмента и качеством поверхности, оцениваемой шероховатостью поверхности и деформацией подповерхностного слоя, методами конечно-элементного моделирования и экспериментально. Были проведены испытания при различных условиях обработки с одновременным измерением шероховатости поверхности и деформации подповерхностного слоя. Применялись режущие инструменты с различными радиусами режущей кромки при различных режимах резания. Результаты моделирования и испытаний подтвердили значительное влияние радиуса скругления кромки на шероховатость поверхности, а также на качество подповерхностного слоя. При точении закаленной стали инструментом из сBN имеется оптимальный радиус режущей кромки инструмента, который следует применять при обработке сверхтвердых материалов для получения наилучшего качества поверхности

Residual stress analysis of machined lead-free and lead-containing brasses

Legislations demand low lead content in drinking water and low lead leaching from the water supply facilities. Lead-free brass (LFB) can fit in. The benefits of such alloy are acknowledged in both functional and environmental points of view. The relatively high strength of LFB means that the process condition and residual stress generation can be different as compared to the conventional brass. In this study, residual stress generation for a LFB (CuZn21Si3P) and a lead-containing brass (CuZn39Pb3) in a face-turning experiment is studied. Besides stress analysis, structural characterisation is also conducted. Stress generation in the feed and cutting directions of two brasses is depicted. Machined topography is measured to evaluate the surface integrity in connection with the machining conditions