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고속 절삭공정 중 톱니형 칩 생성 예측
Prediction of Serrated Chip Formation in High Speed Metal Cutting

임성한   (서울대학교 정밀기계설계공동연구소UU0000691  ); 오수익   (서울대학교 기계항공공학부UU0000691  );
  • 초록

    Adiabatic shear bands have been observed in the serrated chip during high strain rate metal cutting process of medium carbon steel and titanium alloy The recent microscopic observations have shown that dynamic recrystallization occurs in the narrow adiabatic shear bands. However the conventional flow stress models such as the Zerilli-Armstrong model and the Johnson-Cook model, in general, do not predict the occurrence of dynamic recrystallization (DRX) in the shear bands and the thermal softening effects accompanied by DRX. In the present study, a strain hardening and thermal softening model is proposed to predict the adiabatic shear localized chip formation. The finite element analysis (FEA) with this proposed flow stress model shows that the temperature of the shear band during cutting process rises above 0.5Τ $_{m}$ . The simulation shows that temperature rises to initiate dynamic recrystallization, dynamic recrystallization lowers the flow stress, and that adiabatic shear localized band and the serrated chip are formed. FEA is also used to predict and compare chip formations of two flow stress models in orthogonal metal cutting with AISI 1045. The predictions of the FEA agreed well with the experimental measurements.s.


  • 주제어

    Metal Cutting .   Hardening .   Softening .   Finite Element Analysis .   Adiabatic Shear Band .   Serrated Chip.  

  • 참고문헌 (7)

    1. Capabilities and applications of FEM code DEFORM: The perspective of the developer , S.I.Oh;W.T.Wu;J.P.Tang;A.Vedhanayagam , J. Mat. Proc. Tech. / v.27,pp.25,
    2. FEM simulation of orthogonal cutting: serrated chip formation , E.Ceretti;M.Lucchi;T.Altan , Journal of Materials Processing Technology / v.95,pp.17,
    3. Meyers,M. , Dynamic Behavior of Materials / v.,pp.,
    4. Adiabatic shear banding in high speed machining of Ti6-A1-4V: experiments and modeling , A.Molinari;C.Musquar;G.Sutter , International Journal of Plasticity / v.18,pp.443,
    5. Prediction of serrated chip formation in metal cutting , S.H.Rhim;S.I.Oh , US-Korea Workshop on Advances in Metallic Structural Materials / v.,pp.,
    6. Length scale and time scale effects on the plastic flow of fcc metals , M.F.Horstemeyer;M.I.Baskes;S.J.Plimpton , Acta. Materialia / v.49,pp.4363,
    7. Simulation of serrated chip formation in metal cutting process by using a new flow stress model , S.H.Rhim;H.W.Park;S.I.Oh , CIRP January Meeting, Simulation of Metal Cutting and Forging Processes Using FEM / v.,pp.,

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    2. 1996 "Inverse 해석에 의한 열전달계수 분포의 결정" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 20 (12): 3856~3870    
    3. 1998 "고무패드 변형의 3차원 유한요소해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 22 (1): 111~120    
    4. 1998 "고무패드 변형의 3차원 유한요소해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 22 (1): 121~131    
    5. 1998 "고무 패드 성형 공정의 유한요소 모델링" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 15 (9): 117~126    
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