ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫPrint ISSN: 1994-6309 Online ISSN: 2541-819X
Введение. Исследована технологическая возможность фрезерования металломатричного композита на основе Inconel 625 c добавлением NiTi-TiB2, полученного лазерным спеканием. Композит предназначается для изготовления турбинных лопаток и имеет прочностные характеристики, близкие к Inconel 625, однако за счет добавления TiB2 обладает б?льшими жаропрочностью и износостойкостью. Данный материал является новым, его обрабатываемость резанием не изучена. Цель работы. Определить технологические возможности фрезерования концевыми фрезами данного композита. Для достижения поставленной цели выполнено фрезерование нового композита концевыми фрезами, получены рекомендации по выбору скорости резания, глубины и ширины фрезерования. Методы исследования. Измерение износа концевых фрез и силы резания. Износ оценивался по фаске на задней поверхности с помощью микроскопа, силы резания измерялись динамометром Kistler 9257В. Фрезерование выполнялось на трех скоростях: 25, 35 и 50 м/мин. Для определения оптимальных параметров глубины и ширины фрезерования использовались следующие их соотношения: 1:1, 1:4; 1:16, при этом объём стружки, удаляемый в единицу времени, для всех соотношений оставался постоянным. Результаты и обсуждение. Интенсивнее изнашивается задняя поверхность зубьев фрезы. После достижения фаски износа по задней поверхности величины, равной 0,11…0,15 мм, возникает резкое увеличение сил и хрупкое разрушение зуба. Фрезерование со скоростью 25 м/мин гарантировало 28 мин стабильной работы, после чего величина износа быстро приближалась к критичной величине, равной 0,11 мм, при скорости резания 50 м/мин критический износ наступал уже через 14 мин. Зависимости силы резания от времени для всех выбранных скоростей резания на всем протяжении времени испытаний имеют нарастающий характер, что свидетельствует о влиянии износа фрез на силы резания. Установлено, что стойкость фрез растет с ростом ширины и уменьшением глубины фрезерования.
Арляпов Алексей Юрьевич
Волков Сергей Юрьевич
Промахов Владимир Васильевич
Жуков Александр Степанович
1. Inconel 625/TiB2 metal matrix composites by direct laser deposition / V. Promakhov, A. Zhukov, M. Ziatdinov, I. Zhukov, N. Schulz, S. Kovalchuk, Y. Dubkova, R. Korsmik, O. Klimova-Korsmik, G. Turichin, A. Perminov // Metals. – 2019. – Vol. 9, iss. 2. – P. 141. – DOI: 10.3390/met9020141.
2. Microhardness and microstructure evolution of TiB2 reinforced Inconel 625/TiB2 composite produced by selective laser melting / B. Zhang, G. Bi, S. Nai, C. Sun, J. Wei // Optics and Laser Technology. – 2016. – Vol. 80. – P. 186–195. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2016.01.010.
3. Patel M.R.R., Ranjan M.A. Advanced techniques in machining of aerospace superalloys: a review // International Journal of Advance Research in Engineering, Science and Technology. – 2015. – Vol. 2, iss. 5. – P. 149–154. – DOI: 10.26527/ijarest.150507103716.
4. Баранчиков В.И., Тарапанов А.С., Харламов Г.А. Обработка специальных материалов в машиностроении: справочник. – М.: Машиностроение, 2002. – 264 с. – (Библиотека технолога). – ISBN 5-217-03132-8.
5. Microstructure and mechanical properties of selective laser melted Inconel 718 compared to forging and casting / T. Trosch, J. Strößner, R. Völkl, U. Glatzel // Materials letters. – 2016. – Vol. 164. – P. 428–431. – DOI: 10.1016/j.matlet.2015.10.136.
6. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: учебник для машиностроительных и приборостроительных специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1985. – 304 с.
7. Cutting force and surface finish analysis of machining additive manufactured titanium alloy Ti-6Al-4V / A. Polishetty, M. Shunmugavel, M. Goldberg, G. Littlefair, R.K. Singh // Procedia Manufacturing. – 2017. – Vol. 7. – P. 284–289. – DOI: 10.1016/j.promfg.2016.12.071.
8. A brief review on machining of Inconel 718 / S. Roy, R. Kumar, Anurag, A. Panda, R.K. Das // Materials Today: Proceedings. – 2018. – Vol. 5, iss. 9. – P. 18664–18673. – DOI: 10.1016/j.matpr.2018.06.212.
9. Масленков С.Б. Жаропрочные стали и сплавы: справочник. – М.: Металлургия, 1983. – 192 с. – ISBN 978-5-458-28144-7.
10. Arunachalam R., Mannan M.A. Machinability of nickel-based high temperature alloys // Machining Science and Technology. – 2000. – Vol. 4, iss. 1. – P. 127–168. – DOI: 10.1080/10940340008945703.
11. Технология обработки металлов резанием: учебное пособие. – Б. м.: Sandvik Coromant, 2009. – 359 с.
12. Grguraš D., Kern M., Pušavec F. Suitability of the full body ceramic end milling tools for high speed machining of nickel based alloy Inconel 718 // Procedia CIRP. – 2018. – Vol. 77. – P. 630–633. – DOI: 10.1016/j.procir.2018.08.190.
13. Latest machining technologies of hard-to-cut materials by ultrasonic machine tool / F. Feucht, J. Ketelaer, A. Wolff, M. Mori, M. Fujishima // Procedia CIRP. – 2014. – Vol. 14. – P. 148–152. – DOI: 10.1016/j.procir.2014.03.040.
14. Kuo K.L., Tsao C.C. Rotary ultrasonic-assisted milling of brittle materials // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2012. – Vol. 22, suppl. 3. – P. 793–800. – DOI: 10.1016/S1003-6326(12)61806-8.
15. Influence of ultrasonic assistance on delamination during machining of different composite materials / M. Kuruc, M. Necpal, T. Vopát, V. Šimna, J. Peterka // Annals of DAAAM and Proceedings. – 2017. – Vol. 28. – DOI: 10.2507/28th.daaam.proceedings.055.
16. Ni C., Zhu L., Yang Z. Comparative investigation of tool wear mechanism and corresponding machined surface characterization in feed-direction ultrasonic vibration assisted milling of Ti–6Al–4V from dynamic view // Wear. – 2019. – Vol. 436–437. – P. 203006. – DOI: 10.1016/j.wear.2019.203006.
17. HEM Guidebook: a machinist’s guide to increasing shop productivity with high efficiency milling. – Harvey Performance Company, LLC, 2017. – URL: https://www.harveyperformance.com/in-the-loupe/hem-guidebook-download/ (accessed: 15.01.2021).
18. Roberts S. High-efficiency milling speed changes rules // Canadian Metalworking. – 2018. – January 10. – URL: https://www.canadianmetalworking.com/article/cuttingtools/high-efficiency-milling-speed-changes-rules (accessed: 15.01.2021).
19. Derek K. Optimize cutting efficiency, optimize throughput // Modern Machine Shop. – 2005. – February 15. – URL: https://www.mmsonline.com/articles/optimize-cutting-efficiency-optimize-throughput (accessed: 15.01.2021).
20. High Speed Machining Vs. HEM. – 2017. – August 11. – URL: https://www.harveyperformance.com/in-the-loupe/high-efficiency-milling-vs-high-speed-machining/ (accessed: 15.01.2021).
21. High efficiency vs. High Feed Milling: which is more productive? // Modern Machine Shop. – 2018. – November 2. – URL: https://www.mmsonline.com/articles/high-efficiency-vs-high-feed-milling-which-is-more-productive (accessed: 15.01.2021).
22. Каталог режущего инструмента компании «ПК МИОН». – Томск, 2019. – URL: http://pkmion.ru/catalog/frezy/ (дата обращения: 15.01.2021).
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РНФ №20-79-10086.
Исследование обрабатываемости фрезерованием композита Inconel 625 с добавлением NiTi-TiВ2, полученного лазерным спеканием / А.Ю. Арляпов, С.Ю. Волков, В.В. Промахов, А.С. Жуков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2021. – Т. 23, № 1. – С. 21–32. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.1-21-32.
Arlyapov A.Yu., Volkov S.Yu., Promakhov V.V., Zhukov A.S. Investigation of the machinability by milling of the laser sintered Inconel 625/NiTi-TiB2 composite. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2021, vol. 23, no. 1, pp. 21–32. DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.1-21-32. (In Russian).
