Aluminium applications in automotive will increase by 25 % over the next decade, mainly driven by the electrification and the reduction of fuel consumption. This diploma work aims to increase the understanding of the chemical interactions between aluminium alloys and typical tool systems in metal cutting. First the temperature at the tool-chip interface was estimated by FEM simulations, using the software AdvantEdge. Thereafter the chemical interaction of the tool-chip interface was calculated at the simulated temperature using the Thermo-Calc software. The thermodynamic data and descriptions of the multicomponent systems used where found in the literature, assessed by other authors, but critically reviewed for the use in this work. The results of the FEM simulations indicate that the temperature for machining aluminium with PCD and cemented carbide is between 60-80 % of the melting temperature of Al7wt %Si alloy. The calculations of the chemical interaction in turn results in that several hard precipitates can stick to or transform on the surface of the workpiece or tool-chip interface, for example SiC, Al4C3 and evidently diamond from the tool. This work concluded that more predictive modelling is needed to refine the results and the results from this work needs to be confirmed with experiments. The results show that the modelling can predict the reaction phases at the tool-chip interface, this can be used as input for the tool wear mechanisms during development of tooling solutions. / Aluminium användningen inom fordonsindustrin förväntas öka med 25 % under det närmsta decenniet, främst på grund av elektrifiering men också för att för att minska bränsleförbrukning. Målet med detta examensarbete är till att öka förståelsen för de kemiska interaktionerna mellan aluminiumlegeringar och typiska verktygssystem vid metallskärning, framförallt vid bearbetning av aluminiumlegeringar innehållande kisel med ett TiN-belagt PCD-verktyg och icke-belagda verktyg. Detta gjordes genom prediktiva FEM-simuleringar av temperatur, med hjälp av mjukvaran AdvantEdge. Parallellt med detta skapades databaser för simulering av den kemiska interaktionen mellan skär och bearbetningsmaterial i programvaran Thermo-Calc. De termodynamiska data och beskrivningarna av de termodynamiska system som används var bedömda av andra författare men kritiskt granskade för användning i detta arbete. Resultaten av FEM-simuleringarna gav den beräknade temperaturen för bearbetning av aluminium med PCD ligger någonstans mellan 60-80 % av smälttemperaturen för Al7wt % Si-legering. Beräkningarna av den kemiska interaktionen resulterar i sin tur i att flera hårda utskiljningar kan fastna på eller transformera på ytan mellan arbetsstycket och verktyget, till exempel SiC, Al4C3och diamant från verktyget. Resultaten från detta arbete visar att det går att förutsäga fasomvandlingar mellan skär och arbetsstycket, samt att detta kan användas som indata för skärförslitning under utvecklingen av verktygslösningar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-291358 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Erkers, Louise |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2021:72 |
Page generated in 0.0022 seconds