Crack initiation and growth in circular saw made of tool steel

Fatigue of a circular saw made of tool steel and used in metal industry to cut, in particular, metal bars and pipes is investigated in this study. Due to having a small tooth root radius, the circular saw is much more likely to get crack damage at the tooth root region. Radial and tangential forces are also effective at this region for fatigue crack initiation. In high cutting speeds and feed rates of the circular saw, higher stress concentration occurs particularly at that region. To examine the fatigue and failure in the circular saw, specimens used in an experiment are prepared from a damaged circular saw are subjected to different mechanical tests. In the theoretical study, stress and fracture behaviour of the saw is determined by the finite element method. Results and causes of the failure are assessed and compared.

Przedmiotem badań jest wytrzymałość zmęczeniowa piły tarczowej wykonanej ze stali narzędziowej i przeznaczonej do pracy w przemyśle metalurgicznym, w szczególności do cięcia prętów i rur. Z powodu niewielkiego promienia zaokrąglenia podstawy zęba tarczy, piły narażone są na pęknięcia właśnie w tym obszarze. Na rozwój procesu pękania mają wpływ obciążenia promieniowe i styczne zęba. Tu występuje największa koncentracja naprężeń przy znacznych prędkościach obrotowych tarczy i dużego tempa posuwu. Do przeanalizowania procesu zmęczenia piły użyto próbek wypreparowanych ze zniszczonego narzędzia i poddano je licznym testom mechanicznym. Równolegle przeprowadzono symulacje teoretyczne za pomocą Metody Elementów Skończonych. Przyczyny i wyniki ilościowe dotyczące zniszczenia zmęczeniowego wyznaczono na podstawie obydwu metod badawczych i następnie je porównano.