Μελέτη της κατεργασίας σκλήρυνσης μέσω λείανσης με αναλυτικές και αριθμητικές μεθόδους - Παπάζογλου, Λάζαρος Εμμανουήλ (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών, 2016)
Η διαδικασία της σκλήρυνσης μέσω λείανσης (grinding hardening), την οποία μελετάμε, είναι μια υβριδική και πολύπλοκη κατεργασία, η οποία επηρεάζεται από ένα σύνολο αλληλοεξαρτώμενων παραγόντων. Στόχος της κατεργασίας είναι, αξιοποιώντας την παραγόμενη θερμότητα λείανσης, να επιτευχθεί επιφανειακή σκλήρυνση στο τεμάχιο μέσω μαρτενσιτικού μετασχηματισμού. Έτσι βασική παράμετρος είναι η ανάπτυξη ενός επαρκούς θερμοκρασιακού προφίλ ώστε να έχουμε ωστενιτοποίηση, και η μετέπειτα ταχεία ψύξη για αύξηση της σκληρότητας. Η θερμοκρασιακή φόρτιση του τεμαχίου εξαρτάται από τη ροή θερμότητας προς αυτό, και το χρόνο επίδρασης της θερμικής πηγής (στην προκειμένη περίπτωση του λειαντικού τροχού). Και οι δύο αυτοί παράγοντες εξαρτώνται από τις συνθήκες κοπής (βάθος κοπής, ταχύτητα πρόωσης τεμαχίου, ταχύτητα κοπής), δεν συνδέονται όμως με μια απλή γραμμική συσχέτιση. Αύξηση της ταχύτητας πρόωσης, ή του βάθους κοπής συνεπάγεται αύξηση της ισχύος της κατεργασίας, όχι όμως απαραίτητα και ταυτόχρονη αύξηση της θερμικής ροής προς το τεμάχιο, η οποία εξαρτάται από παράγοντες όπως το υλικό του τεμαχίου, το μήκος επαφής, ο χρόνος επαφής κ.α.. Προκειμένου να μπορούμε να έχουμε μια ακριβή κατά το δυνατόν εκτίμηση του βάθους σκλήρυνσης (HPD), αλλά και της μέγιστης επιφανειακής σκληρότητας, απαιτείται προσεκτική και αναλυτική μοντελοποίηση της κατεργασίας. Στην συγκεκριμένη εργασία έγινε προσέγγιση της κατεργασίας με αναλυτικές σχέσεις, για υλικά για τα οποία δεν υπάρχουν πολλές δημοσιεύσεις και βιβλιογραφικές αναφορές (AISI O1 και AISI D2). Προχωρήσαμε σε επίλυση των διαφορικών εξισώσεων μεταφοράς θερμότητας με χρήση αριθμητικών μεθόδων, ενώ έγινε και επίλυση με χρήση υπολογιστικού πακέτου πεπερασμένων στοιχείων (ANSYS) προς επιβεβαίωση – διασταύρωση των αποτελεσμάτων. Με βάση τα θερμικά προφίλ (χρονική και χωρική κατανομή) των τεμαχίων και με χρήση διαγραμμάτων CCT και CHT, υπολογίστηκε το εκτιμώμενο βάθος σκλήρυνσης και η μέγιστη σκληρότητα. Τα αποτελέσματα εν συνεχεία συγκρίνονται με πειραματικά δεδομένα, ενώ γίνεται και μια ευρύτερη διερεύνηση για ένα σύνολο συνθηκών κοπής.