Tag: nodular cast iron

Wear behaviour of nitride ceramic cutting tools in the machining of nodular cast iron

Czasopismo : Advances in Manufacturing Science and Technology
Tytuł artykułu : Wear behaviour of nitride ceramic cutting tools in the machining of nodular cast iron

Autorzy :
Grzesik, W.
Department of Manufacturing Engineering and Production Automation, Opole University of Technology, Poland 45-271 Opole, 5th Mikołajczyka St., Poland, w.grzesik@po.opole.pl,
Abstrakty : The objective of this study is to reveal the wear behaviour of uncoated and coated nitride ceramic tools in the machining of pearlitic-ferritic nodular cast iron in terms of wear rate and destruction of tool faces under the given working conditions. Investigations include the tool wear curves and appropriate tool lives, as well as detailed identification of tool wear mechanisms occurring on both the rake and flank faces of the tools. Tool wear effects occurring for both nitride ceramic grades were compared at the flank wear VB sub B of about 0,3 mm. The occurrence of various wear mechanisms, such as abrasive, diffusive and chemical wear was revealed. Higher wear resistance of coated nitride tools with additional oxide ceramic layer was confirmed. In particular, such techniques as SEM, BSE and EDX analysis were employed to analyze tool wear.

W pracy określono kinetykę procesu zużycia narzędzi z ceramiki azotkowej Si3N4 z naniesioną powłoką tlenków ferrytyczno-perlitycznego Al2O3 oraz bez powłoki z uwzględnieniem zużycia i destrukcji powierzchni ostrza w obróbce odlewów z żeliwa sferoidalnego ferrytyczno-perlitycznego. Wyznaczono krzywe zużycia i określono trwałość ostrza. Wykonano szczegółową identyfikację mechanizmów zużycia występujących na powierzchni natarcia i przyłożenia ostrza. Skutki zużycia występujące na ostrzach ceramicznych porównano dla szerokości starcia powierzchni przyłożenia ok. 0,3 mm. Stwierdzono obecność różnych mechanizmów zużycia – ścierne, adhezyjne i chemiczne. Udowodniono większą odporność na zużycie ścierne narzędzi z ceramiki Si3N4 z nałożoną powłoką z ceramiki tlenkowej – Al2O3. W ocenie zużycia stosowano metody elektronowej mikroskopii skaningowej, BSE i EDX.

Słowa kluczowe : narzędzie z ceramiki azotkowej, żeliwo sferoidalne, zużycie ostrza, mechanizm zużycia, nitride ceramic tool, nodular cast iron, tool wear, wear mechanism,
Wydawnictwo : Komitet Budowy Maszyn PAN
Rocznik : 2011
Numer : Vol. 35, nr 2
Strony : 5 – 16
Bibliografia : 1 J. KASINA, J. WSZOŁEK, В. SMUK: Nowe dedykowane gatunki ceramiki azotkowej. Obróbka skrawaniem, Innowacje. Materiały Szkoły Obróbki Skrawaniem 2, Kraków 2008, 167-174.
2 K. HOMLBERG, A. MATTHEWS: Coating Tribology. Properties, techniques and applications in surface engineering. Ed. D. Dowson, Tribology Series, 28, 1994.
3 W. GRZESIK: Advanced machining processes of metallic materials. Elsevier, Amsterdam 2008.
4 Sandvik Coromant. Handbook of modern Metal Cutting, Sandviken 1999.
5 E. FELDSHTEIN, A. LABER, O. DEVOJNO, O. YATSKIEVICZ: Badania tribologiczne powłok ceramicznych. Tribologia, 230(2010)2, 23-34.
6 R. L. BOXMAN, V. N. ZHITOMIRSKY, I. GRIMBERG, L. RAPOPORT, S. GOLDSMITH, B.Z. WEISS: Structure and hardness of vacuum arc deposited multi-component nitride coatings of Ti, Zr and Nb. Surface and Coating Technology, 125(2000), 257-262.
7 D. PAKUŁA, W. KWAŚNY, L.A. DOBRZAŃSKI: Porównanie wybranych własności narzędziowej ceramiki azotowej pokrywanej twardymi warstwami powierzchniowymi w procesach CVD i PVD. Mat. XXXI Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków-Krynica 2003, 519-524.
8 L.A. DOBRZAŃSKI, D. PAKUŁA, J. KOPAČ, M. SOKOVIĆ: Porównanie własności skrawnych ceramiki azotowej Si3N4 pokrywanej w procesie CVD powłokami przeciwzużyciowymi. Mat. VII Konf. Degradácia Konštrukčných Materiálov, Terchová-Biely Potok 2003, 168-173.
9 W. GRZESIK, K. ŻAK: Mechanical, thermal and tribological aspects of the machining process of nodular cast iron with coated carbide and ceramic tools. Advances in Manufacturing Science and Technology, 33(2009)1, 31-43.
10 D. KOWALCZYK, P. KISZKA, W. GRZESIK, K. ŻAK: Zużycie ostrza w toczeniu żeliwa sferoidalnego ostrzami z ceramiki azotkowej i jego wpływ na przebieg procesu skrawania. Obróbka skrawaniem, Współczesne problemy. Mat. Szkoły Obróbki Skrawaniem 4, Łódź 2010, 183-190.
11 W. GRZESIK: Advanced protective coatings for manufacturing and industry. Hanser Gardner, Cincinnati 2003.
DOI :
Cytuj : Grzesik, W. , Wear behaviour of nitride ceramic cutting tools in the machining of nodular cast iron. Advances in Manufacturing Science and Technology Vol. 35, nr 2/2011

PL Zużycie narzędzi skrawających z ceramiki azotkowej w obróbce żeliwa

Journal : Advances in Manufacturing Science and Technology
Article : Wear behaviour of nitride ceramic cutting tools in the machining of nodular cast iron

Authors :
Grzesik, W.
Department of Manufacturing Engineering and Production Automation, Opole University of Technology, Poland 45-271 Opole, 5th Mikołajczyka St., Poland, w.grzesik@po.opole.pl,
Abstract : The objective of this study is to reveal the wear behaviour of uncoated and coated nitride ceramic tools in the machining of pearlitic-ferritic nodular cast iron in terms of wear rate and destruction of tool faces under the given working conditions. Investigations include the tool wear curves and appropriate tool lives, as well as detailed identification of tool wear mechanisms occurring on both the rake and flank faces of the tools. Tool wear effects occurring for both nitride ceramic grades were compared at the flank wear VB sub B of about 0,3 mm. The occurrence of various wear mechanisms, such as abrasive, diffusive and chemical wear was revealed. Higher wear resistance of coated nitride tools with additional oxide ceramic layer was confirmed. In particular, such techniques as SEM, BSE and EDX analysis were employed to analyze tool wear.

W pracy określono kinetykę procesu zużycia narzędzi z ceramiki azotkowej Si3N4 z naniesioną powłoką tlenków ferrytyczno-perlitycznego Al2O3 oraz bez powłoki z uwzględnieniem zużycia i destrukcji powierzchni ostrza w obróbce odlewów z żeliwa sferoidalnego ferrytyczno-perlitycznego. Wyznaczono krzywe zużycia i określono trwałość ostrza. Wykonano szczegółową identyfikację mechanizmów zużycia występujących na powierzchni natarcia i przyłożenia ostrza. Skutki zużycia występujące na ostrzach ceramicznych porównano dla szerokości starcia powierzchni przyłożenia ok. 0,3 mm. Stwierdzono obecność różnych mechanizmów zużycia – ścierne, adhezyjne i chemiczne. Udowodniono większą odporność na zużycie ścierne narzędzi z ceramiki Si3N4 z nałożoną powłoką z ceramiki tlenkowej – Al2O3. W ocenie zużycia stosowano metody elektronowej mikroskopii skaningowej, BSE i EDX.

Keywords : narzędzie z ceramiki azotkowej, żeliwo sferoidalne, zużycie ostrza, mechanizm zużycia, nitride ceramic tool, nodular cast iron, tool wear, wear mechanism,
Publishing house : Komitet Budowy Maszyn PAN
Publication date : 2011
Number : Vol. 35, nr 2
Page : 5 – 16

Bibliography
: 1 J. KASINA, J. WSZOŁEK, В. SMUK: Nowe dedykowane gatunki ceramiki azotkowej. Obróbka skrawaniem, Innowacje. Materiały Szkoły Obróbki Skrawaniem 2, Kraków 2008, 167-174.
2 K. HOMLBERG, A. MATTHEWS: Coating Tribology. Properties, techniques and applications in surface engineering. Ed. D. Dowson, Tribology Series, 28, 1994.
3 W. GRZESIK: Advanced machining processes of metallic materials. Elsevier, Amsterdam 2008.
4 Sandvik Coromant. Handbook of modern Metal Cutting, Sandviken 1999.
5 E. FELDSHTEIN, A. LABER, O. DEVOJNO, O. YATSKIEVICZ: Badania tribologiczne powłok ceramicznych. Tribologia, 230(2010)2, 23-34.
6 R. L. BOXMAN, V. N. ZHITOMIRSKY, I. GRIMBERG, L. RAPOPORT, S. GOLDSMITH, B.Z. WEISS: Structure and hardness of vacuum arc deposited multi-component nitride coatings of Ti, Zr and Nb. Surface and Coating Technology, 125(2000), 257-262.
7 D. PAKUŁA, W. KWAŚNY, L.A. DOBRZAŃSKI: Porównanie wybranych własności narzędziowej ceramiki azotowej pokrywanej twardymi warstwami powierzchniowymi w procesach CVD i PVD. Mat. XXXI Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków-Krynica 2003, 519-524.
8 L.A. DOBRZAŃSKI, D. PAKUŁA, J. KOPAČ, M. SOKOVIĆ: Porównanie własności skrawnych ceramiki azotowej Si3N4 pokrywanej w procesie CVD powłokami przeciwzużyciowymi. Mat. VII Konf. Degradácia Konštrukčných Materiálov, Terchová-Biely Potok 2003, 168-173.
9 W. GRZESIK, K. ŻAK: Mechanical, thermal and tribological aspects of the machining process of nodular cast iron with coated carbide and ceramic tools. Advances in Manufacturing Science and Technology, 33(2009)1, 31-43.
10 D. KOWALCZYK, P. KISZKA, W. GRZESIK, K. ŻAK: Zużycie ostrza w toczeniu żeliwa sferoidalnego ostrzami z ceramiki azotkowej i jego wpływ na przebieg procesu skrawania. Obróbka skrawaniem, Współczesne problemy. Mat. Szkoły Obróbki Skrawaniem 4, Łódź 2010, 183-190.
11 W. GRZESIK: Advanced protective coatings for manufacturing and industry. Hanser Gardner, Cincinnati 2003.
DOI :
Qute : Grzesik, W. ,Grzesik, W. , Wear behaviour of nitride ceramic cutting tools in the machining of nodular cast iron. Advances in Manufacturing Science and Technology Vol. 35, nr 2/2011
[Top]