Modelowanie własności materiałów stosowanych na osnowy w narzędziach metaliczno-diamentowych

W pracy przedstawiono modelowanie właściwości materiałów, używanych jako osnowy dla narzędzi metaliczno-diamentowych. Trzy materiały zostały wytworzone metodą metalurgii proszków z kombinacji proszków kobaltu (Co Extrafine), żelaza korbonylkowego (Fe CN) i wolframu (WP30). Zastosowano prasowanie na gorąco do produkcji materiałów. Próbę rozciągania i pomiar twardości wykonano dla próbek materiałów. Istotną właściwością materiału osnowy jest retencja, czyli utrzymywanie cząstek diamentu przez otaczającą osnowę podczas pracy narzędzia metalicznodiamentowego. Retencja silnie zależy od mechanicznych właściwości osnowy. Mechaniczne pola wokół cząstki diamentu w osnowie były otrzymane przez symulacje komputerowe. Obliczenia przeprowadzono dla powierzchniowej cząstki po prasowaniu na gorąco i następnie obciążonej siłą zewnętrzną. Analiza właściwości mechanicznych osnowy została przeprowadzona metodą elementów skończonych z wykorzystaniem programu Abaqus. Przyjęto, że retencja cząstki diamentu jest zależna od sprężystej i plastycznej energii odkształcenia osnowy. Przeprowadzono analizę wydobycia, produkcji i cen kobaltu w latach 2000-2012.

The paper presents modelling mechanical properties of materials used as matrices in metallicdiamond tools. Three powder metallurgy materials were manufactured by the hot press process from combinations of cobalt (Co Extrafine), carbonyl iron (Fe CN) and tungsten (WP30) powders. The specimens of the materials were tested for tensile properties and hardness. The effective use of metallic-diamond tools strongly depends on mechanical properties of the matrix, which has to hold the diamond grits firmly. The mechanical fields around a diamond particle in a matrix were been obtained by computer simulations. Computer simulations were performed for the protruding diamond particle after hot pressing and after loading with an external force. The mechanical fields generated in the matrix were calculated using the Abaqus software. It was assumed diamond retention in a matrix can be associated with the amount of the elastic and plastic deformation energy. The analysis of dynamics of mining, production and prices of cobalt was performed during 2000-2012 years.