Metal turning operations expose the cutting tool to extreme conditions. They are exposed to high temperatures and mechanical loads. The combination of high temperatures and loads can lead to the degradation of tool life through plastic deformation. Protective coatings are widely used to prolong the tool life of cemented carbides as they act as a thermal barrier and provide protection against tool wear.

This work investigates the influence three Chemical Vapor Deposition coatings with varying thicknesses has on plastic deformation and temperature distribution. A combined experimental and numerical methodology was applied. Numerical modeling was performed in both AdvantEdge and ANSYS Mechanical. It was performed in two stages, one with only thermal loads and a second stage combining thermal and mechanical loads. Evaluating temperature distribution and plastic deformation in both two- and three-dimensional models.

The results show that coating thickness influences the temperature distribution in the insert. Thicker coatings act as an effective thermal barrier leading to a localized zone with increased temperatures below the coatings. Thinner coatings provide less thermal protection while also allowing for greater heat dissipation into the insert. Thermal loading was performed in two ways. The first method used a directly applied temperature and the second method instead applied a heat flow with the reality lying in between the two extremes. The results from the combined simulations showed 2.7 𝜇m plastic deformation for all inserts leading to the conclusion that further mechanisms such as creep and tool wear must be incorporated to allow for accurate modeling.

Svarvning i metall utsätter verktyget för extrema krafter och temperaturer. Kombinationen av höga temperaturer och mekaniska laster kan förkorta verktygets livslängd genom bland annat plastisk deformation. För att skydda verktyget kan olika skikt appliceras vilka både fungerar som termiska barriärer samt skydd mot verktygsslitage.

Det här arbetet undersöker tre olika skikt applicerade med metoden Chemical Vapor Deposition på tre olika skär gjorda av hårdmetall. De tre skikten har alla olika tjocklek. Genom kombinerad undersökning bestpende av experiment och numeriska simuleringar, har effekten av varierande skikttjocklek på plastisk deformation och temperaturfördelning undersökts. De numeriska simuleringarna genomfördes i AdvantEdge samt ANSYS Mechanical. Den numeriska delen undersökte både temperaturfördelningen separat samt kombinerat med mekaniska laster i två- och tredimensionella modeller.

Resultaten visar att skikten har en inverkan på temperaturfördelningen i skären. Ett tjockare skikt fungerar som en bättre termisk barriär men leder också till en lokal zon med högre temperaturer under skiktet. Tunnare skikt skyddar sämre mot höga temperaturer men leder till att värmen fördelas bättre över hela skäret. Den termiska lasten applicerades genom två olika metoder. Den första metoden var att lägga på temperaturen direkt på skäret medan den andra metoden gick ut på att istället applicera värmeflöde. Dessa två metoder är extremfall och det verkliga resultatet ligger någonstans mellan dem. Resultatet från de kombinerade termiska och mekaniska simuleringarna visar på minimal plastisk deformation vilket betyder att ytterligare mekanismer, till exempel kryp och verktygsslitage behöver beaktas för att nå ett resultat närmare verkligheten.