Mechanical, thermal and tribological aspects of the machining process of nodular iron with coated carbide and ceramic tools

This paper overviews some typical cutting characteristics obtained in the turning of the pearlitic-ferritic nodular iron (EN-GJS-500-7 grade with UTS=500 MPa) when using carbide tools coated with single TiAlN and multiple TiC/Ti(C,N)/Al2O3/TiN layers, as well as silicon nitride Si3N4 based ceramic tools. As a competitor, a P20 uncoated carbide grade was selected. The fundamental process readings include the cutting forces, the tool-chip interface temperature, Peclet number, friction coefficient and the tool-chip contact length as functions of cutting parameters. In particular, the measurements of cutting temperature were carried out using conventional tool-work thermocouple method and IR mapping technique. It is concluded based on many process characteristics that multilayer coated and ceramic tools can substantially improve the performance of nodular iron machining.

---

W pracy omówiono wybrane typowe charakterystyki procesu toczenia perlityczno-ferrytycznego żeliwa sferoidalnego (gatunek EN-GJS-500-7 o wytrzymałości na rozciąganie RM=500 MPa). Stosowano ostrza z węglików spiekanych z naniesioną pojedynczą powłoką TiAlN lub wielowarstwową powłoką TiC/Ti(C,N)/Al2O3/TiN, a także ostrza z ceramiki azotkowej Si3N4. Węglik spiekany ISO P20 przyjęto jako materiał referencyjny. Prowadzono pomiary podstawowych wielkości procesu, składowych całkowitej siły skrawania, temperatury styku wiór-ostrze, liczby Pecleta, współczynnika tarcia, długości styku wiór-ostrze w funkcji parametrów skrawania. Pomiary temperatury skrawania prowadzono metodą termoelementu naturalnego i metodą pirometrii w podczerwieni IR. Uzyskane charakterystyki procesu wskazują, że zastosowanie ostrzy z węglików spiekanych z powłokami wielowarstwowymi i ceramiki azotkowej polepsza istotnie wydajność procesu skrawania żeliwa sferoidalnego.