Numerical study of heat transfer aspects in cutting tools made of Al2O3, ZrB2, TiB2, TiN using ANSYS fluent software
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2022
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
In this study, the effects of heat transfer and heat flux on
cutting tools with materials of Al2O3, ZrB2, TiB2, TiN are
investigated numerically by ANSYS fluent software. The
numerical model was validated with the previous study.
The influence of the machining parameters such as cutting
speed and feed rate on the temperature and tool life has been
investigated to indicate the optimum cutting tool and
situation. The results show that Zirconium diboride (ZrB2)
and Titanium diboride (TiB2) have a temperature less than
the aluminum oxide (Al2O3) so that the productivity will
increase with the diboride materials utilizing as cutting tool.
The maximum temperature for aluminum oxide is 1300 K
while the Titanium Nitrite achieved 1100 K. The lowest and
maximum temperature was measured at a cutting speed of
180 m/min and 220 m/min, respectively. The optimum
cutting condition has been obtained with TiN cutting tool
material at 180 m/min cutting speed and 0.138 mm/ rev
feed rate. Titanium diboride (TiB2) materials achieved the
maximum cutting tool life comparing to other materials.
Bu çalışmada, ısı transferi ve ısı akısının Al2O3, ZrB2, TiB2, TiN malzemelerden üretilmiş kesici takımlar üzerindeki etkileri ANSYS sonlu elemanlar analizi programı yardımıyla sayısal olarak araştırılmıştır. Sayısal model bir önceki çalışma ile doğrulanmıştır. Kesme hızı ve ilerleme gibi kesme parametrelerinin kesici takım ömrü ve sıcaklık üzerine etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar, Zirkonyum diborid ve Titanyum diborid’in alüminyum oksitten daha düşük sıcaklığa sahip olduğunu, böylece kesici takım olarak kullanılan diborid malzemeleriyle verimliliğin artacağını göstermiştir. Alüminyum oksit için maksimum sıcaklık 1300 K iken, Titanyum nitrit için 1100 K sıcaklık elde edilmiştir. En düşük sıcaklık 180 m/dak kesme hızında, en yüksek sıcaklık da 220 m/dak kesme hızında ölçülmüştür. Optimum kesme koşulları TiN kesici takımla 180 m/dak kesme hızında ve 0.138 mm/rev ilerleme hızında elde edilmiştir. Titanyum diborid (TiB2) malzemeler diğer malzemelere kıyasla maksimum kesme takımı ömrüne ulaşmıştır.
Bu çalışmada, ısı transferi ve ısı akısının Al2O3, ZrB2, TiB2, TiN malzemelerden üretilmiş kesici takımlar üzerindeki etkileri ANSYS sonlu elemanlar analizi programı yardımıyla sayısal olarak araştırılmıştır. Sayısal model bir önceki çalışma ile doğrulanmıştır. Kesme hızı ve ilerleme gibi kesme parametrelerinin kesici takım ömrü ve sıcaklık üzerine etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar, Zirkonyum diborid ve Titanyum diborid’in alüminyum oksitten daha düşük sıcaklığa sahip olduğunu, böylece kesici takım olarak kullanılan diborid malzemeleriyle verimliliğin artacağını göstermiştir. Alüminyum oksit için maksimum sıcaklık 1300 K iken, Titanyum nitrit için 1100 K sıcaklık elde edilmiştir. En düşük sıcaklık 180 m/dak kesme hızında, en yüksek sıcaklık da 220 m/dak kesme hızında ölçülmüştür. Optimum kesme koşulları TiN kesici takımla 180 m/dak kesme hızında ve 0.138 mm/rev ilerleme hızında elde edilmiştir. Titanyum diborid (TiB2) malzemeler diğer malzemelere kıyasla maksimum kesme takımı ömrüne ulaşmıştır.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Cutting Tool, Diboride Material, Insert, Temperature Distribution, Heat Flux, Tool Life, Kesici Takım, Diborid Malzeme, Insert, Sıcaklık Dağılımı, Isı Akısı, Takım Ömrü
Kaynak
Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
11
Sayı
1
Künye
Mohammed, K., Baştürk, S. (2022). Numerical study of heat transfer aspects in cutting tools made of Al2O3, ZrB2, TiB2, TiN using ANSYS fluent software. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(1), 222 - 231. 10.28948/ngumuh.817836
