





Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
Diamond tool test and compositions
Typology: Study notes
1 / 9
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume 55 2010 Issue 4 DOI: 10.2478/v10172-010-0009-
This paper describes the effects of principle factors which have an influence on potential diamond retention capabilities in powder metallurgy diamond tools. Investigations were carried out using a 3-D computer model of diamond particle embedded in a metallic matrix. The proposed model assumed that the material was fully densified by the hot pressing technique and then cooled down to room temperature. The energies of plastic and elastic deformation of the matrix around the diamond grit as well as recoverable strain energy accumulated in the grit on cooling were calculated. The effects of Young’s modulus and yield strength of the matrix as well as friction between diamond and matrix on these energies were analysed. The obtained results have shown that a matrix characterised by high yield strength ensures better diamond retention capacity whereas high Young’s modulus of the matrix and its chemical affinity to carbon, which increases friction at the diamond-matrix interface seem to have lower importance. Keywords : PM Diamond Tools, Diamond Retention, Computer Modeling, Mechanical Properties
W pracy przedstawiono analizę wpływu podstawowych czynników mających wpływ na własności retencyjne materiału osnowy w narzędziowych spiekach metaliczno-diamentowych. Badania wykonano z zastosowaniem modeli 3-D cząstki dia- mentu osadzonej w osnowie. W zaproponowanym modelu założono, że materiał został zagęszczony do gęstości teoretycznej w wyniku prasowania na gorąco i następnie ochłodzony do temperatury otoczenia. Dla temperatury otoczenia obliczano całkowitą energię odkształcenia oraz energię odkształcenia plastycznego materiału osnowy wokół diamentu oraz energię odkształcenia sprężystego cząstki diamentu. Analizie poddano wpływ modułu Younga i granicy plastyczności osnowy oraz współczynnika tarcia pomiędzy cząstką diamentu i osnową na te energie. W wyniku analizy otrzymanych rezultatów badań modelowych stwierdzono, że materiał osnowy odznaczający się większą granicą plastyczności zapewnia wyższe własności retencyjne osnowy. Natomiast większy moduł Younga oraz zwiększenie współczynnika tarcia, np. poprzez zastosowanie osnowy odznaczającej się powinowactwem chemicznym do węgla mają z punktu widzenia retencji diamentu mniejsze znaczenie.
∗ (^) FACULTY OF METALS ENGINEERING AND INDUSTRIAL COMPUTER SCIENCE, AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 30-059 KRAKOW, 30 MICKIEWICZA STR., POLAND
Fig. 1. Mesh used in the numerical analysis
Input data used for calculations Diamond Matrix Hot pressing temperature, (◦C) 850 Thermal linear expansion coefficient, (m·K−^1 ) 1.05·^10
− 6 (0-1200◦C)
Poisson ratio 0.2 0.
Young’s modulus E, (GPa) 1000
Yield strength R 0. 2 , (MPa) –
Tensile strength, (MPa) – 900 Strain, (%) – 10 Size, (μm) 350 – Height of diamond protrusion, (μm) 10025 – Friction coefficient μ at diamond-matrix interface 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1. 0 _ – the height of diamond projected out over the matrix level_
Fig. 2. Example of stress and strain distribution calculated for diamond protrusion of 25 μm
Fig. 3. Example of stress and strain distribution calculated for diamond protrusion of 100 μm
Fig. 4. The effect of friction and diamond protrusion on ALLIE
Fig. 5. The effect of friction and diamond protrusion on ALLPD
Fig. 6. The effect of friction and diamond protrusion on RSE