Numeryczne modelowanie rozpływu ciepła w strefie skrawania dla stali C45

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu przepływu ciepła w czasie skrawania ortogonalnego stali C45 ostrzem węglikowym bez powłok ochronnych. W badaniach modelowych, do wyznaczenia zmian rozkładu temperatury oraz wartości średniej i maksymalnej temperatury kontaktu, zastosowano zmodyfikowaną metodę różnic skończonych. Badano zmiany dystrybucji temperatury w strefie skrawania wynikające z różnej konfiguracji kształtu strumienia ciepła generowanego na płaszczyźnie poślizgu oraz na długości kontaktu wiór-powierzchnia natarcia. Symulacje rozpływu ciepła prowadzono w oparciu o uproszczony model przepływu ciepła zakładający liniowe źródła ciepła o zmiennej intensywności wzdłuż całej swojej długości. Wyniki symulacji porównywano z danymi literaturowymi oraz wynikami eksperymentalnymi uzyskanymi na drodze pomiaru termoparą naturalną. Otrzymano akceptowalną dokładność średniej oraz maksymalnej temperatury kontaktu, potwierdzając tym samym poprawność modeli symulacyjnych.

The paper concerns heat propagation while orthogonal cutting of C45 steel by means of the carbide cutting tool without protective coating. In the model tests, the modified finite difference method was applied for determination of changes of temperature distribution, the mean and maximum contact temperatures. The tests concerned changes of temperature distribution in the cutting zone, resulting from different shape configurations of the heat flux generated on the shear plane and at the contact length between the chip and the tool rake face. Simulations of heat propagation were based on the simplified model of the heat flow assuming linear heat sources of variable intensity along its whole length. The results of simulations were compared with the data from literature and experimental data obtained from measurements by means of natural thermocouple. Acceptable accuracy of the mean and maximum contact temperature was obtained, so correctness of the simulation models was proved.