NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG VỀ CƠ CHẾ TẠO PHOI VÀ LỰC CẮT KHI MÀI PHẲNG GANG NÉN CGI

Tóm tắt

Các đặc tính độc đáo của gang nén Compacted Graphite Iron (CGI) khiến vật liệu này ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghiệp ô tô và đầu máy xe lửa. Các cạnh tròn và hình dạng đặc biệt của graphite làm tăng khả năng chống nứt của sắt và giúp graphite bám dính tốt hơn vào sắt. Tuy nhiên, cơ tính và đặc tính nhiệt vượt trội của CGI so với gang xám và gang dẻo lại đi cùng với khả năng gia công tương đối kém. Nghiên cứu này thực hiện quá trình mài phẳng gang nén CGI bằng đá mài cBN dưới các lượng tiến dao khác nhau trong hai môi trường mài khô và mài ướt. Đồng thời, quá trình mài cũng được mô hình hóa bằng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn ABAQUS/EXPLICIT, trong đó sử dụng liên kết buộc (Tie Constraint) để mô tả tương tác giữa graphite với sắt. Quá trình mô phỏng cho thấy ba giai đoạn chính của quá trình mài là cọ xát, cày xới và tạo phoi. Kiểu phoi được hình thành là phoi dạng tấm đứt đoạn. Kết quả so sánh lực cắt mô phỏng với giá trị thực nghiệm có sai số lớn nhất là 15%.

Title

EXPERIMENTAL AND SIMULATION RESEARCH ON THE CHIP FORMATION MECHANISM AND CUTTING FORCES IN THE SURFACE GRINDING OF COMPACTED GRAPHITE IRON CGI

Abstract

The unique properties of Compacted Graphite Iron (CGI) have led to its increasing use in the automotive and locomotive industries. The rounded edges and special shape of graphite enhance the crack resistance of the iron matrix and improve its adhesion to the matrix. However, CGI's superior mechanical and thermal properties compared to gray iron and ductile iron are accompanied by its relatively poor machinability. This study involved grinding compacted graphite iron using cBN wheels under different feed-rates in dry and wet cutting environments. Simultaneously, the grinding process was modeled using the ABAQUS/EXPLICIT finite element analysis software, employing the tie constraint to describe the interaction between graphite and iron. The analysis exhibits the three periods in the grinding process are the rubbing, ploughing, and chip formation. The formation of discontinuous lamellar structure chips is also simulated. The maximum relative error of experimental and predicted grinding forces is 15%.