Identification of friction and heat partition model at the tool-chip-workpiece interfaces in dry cutting of an Inconel 718 alloy with cBN and coated carbide tools

This paper aims at characterizing the frictional behaviour at the cutting tool-workmaterial interface during the dry machining of a Inconel 718 in its aged state with various coated carbide tools and c-BN tools. A specially designed open tribometer has been used to characterize friction coefficient, heat partition coefficient under extreme conditions corresponding to the ones occurring in cutting. The tribometer provides the evolution of the apparent friction coefficient and of the heat partition coefficient for a large range of sliding velocity and contact pressure. It has been shown that friction coefficient as well as heat partition coefficient decrease with sliding velocity or contact pressure. A threshold effect of the contact pressure has been highlighted. On the contrary, any sensitivity to coatings deposited on carbide has been observed, whereas c-BN leads to very low friction coefficients.

W pracy określono charakterystykę tarciowego zachowania się strefy kontaktu wiór-ostrze obrabianego w toczeniu na sucho nadstopu Inconel 718 po starzeniu narzędziami wykonanymi z różnych gatunków węglików spiekanych z naniesionymi powłokami i polikrystalicznego CBN. Zaprojektowano i wykonano tribometr do wyznaczania wartości współczynnika tarcia i współczynnika podziału ciepła. Badania prowadzono w warunkach ekstremalnych zbliżonych do występujących w procesie skrawania na sucho. Tribometr umożliwia pomiary w czasie wartości pozornego współczynnika tarcia i przepływ ciepła dla dużego zakresu wartości prędkości skrawania i nacisku normalnego. Wykazano, że zarówno współczynnik tarcia, jak i podziału ciepła zmniejszają się przy wzroście prędkości i siły normalnej skrawania. Określono graniczny efekt nacisku kontaktowego. Nie stwierdzono wpływu rodzaju powłoki na ostrzu z węglika spiekanego na wartość współczynnika tarcia. Natomiast skrawanie narzędziami z ostrzem p-CBN prowadzi do uzyskania bardzo małej wartości współczynnika tarcia.