Numerical Analysis of Diamond Retention in Cobalt and a Copper-Base Alloy

Why cobalt outperforms other matrix materials in its capacity for diamond retention in cutting tools is considered. To this end diamond loading conditions were modelled to establish the magnitude of stress and strain in the matrix surrounding a working diamond crystal. Only at 315 N did the contact force in Co result in plastic strain of 4-8%, which has a destructive influence on diamond retention. The strain field generated in a poorly performing Cu-40%Co-6%Sn matrix under a load of 190 N closely resembled that generated by 315 N in Co. It is postulated that diamond retention is related to the yield strength and work hardening characteristics of the metallic matrix.

W artykule przedstawiono analizę czynników decydujących o bardzo dobrych własnościach retencyjnych kobaltu w odniesieniu do kryształów diamentu w spiekanych materiałach narzędziowych. W tym celu przygotowano komputerowy model kryształu diamentu osadzonego w osnowie i poddanego działaniu zewnętrznego obciążenia dla ustalenia wielkości naprężeń i odkształceń pojawiających się w osnowie. Stwierdzono, że siła 315 N działająca na diament umieszczony w kobalcie powoduje odkształcenie plastyczne osnowy w zakresie 4-8%, co ma negatywny wpływ na retencje. W przypadku stopu Cu-40%Co-6%Sn podobne wartości odkształceń zaobserwowano pod działaniem siły 190 N. Na podstawie otrzymanych wyników symulacji komputerowych można stwierdzić, że własności retencyjne materiału osnowy uzależnione są od jego granicy plastyczności oraz zdolności do umocnienia wywołanego odkształceniem plastycznym.