ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.923
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-1-76-87
Аннотация
Процесс глубинного шлифования сплавов на основе титана осложняется их высокой адгезионной активностью к абразивному материалу. Мерами, способствующими совершенствованию процесса глубинного шлифования в этих условиях, является подбор режимов резания и характеристик шлифовального круга. Дальнейшему развитию обработки методом глубинного шлифования труднообрабатываемых титановых сплавов способствует использование одного из последних средств контроля состояния шлифованной поверхности – сканирующего электронного микроскопа. Целью работы является исследование влияния скорости продольной подачи и твердости абразивного инструмента из карбида кремния зеленого на состояние обработанной поверхности сплава Ti6Al4V. Контроль состояния обработанной поверхности (морфология, химический состав) осуществляли на двухлучевом электронном микроскопе Versa 3D DualBeam. На обработанной поверхности установлено наличие налипов металла, царапин и борозд, оставленных вершинами зерен шлифовального круга. Установлены закономерности формирования обработанной поверхности по длине заготовки с учетом этапа глубинного шлифования. Этап постоянной длины дуги контакта характеризуется высокой интенсивностью адгезионно-когезионного взаимодействия абразивного материала и титанового сплава, которая снижается с переходом на этап выхода и уменьшением мгновенной режущей способности. С увеличением скорости продольной подачи vs от 100 до 150 мм/мин интенсивность налипания обрабатываемого материала на вершины зерен шлифовального круга и переноса этого материала обратно на заготовку снижается. Установлено, что изменение характеристики шлифовального круга оказывает значимое влияние на состояние поверхности Ti6Al4V только при vs = 150 мм/мин. Методом точечного элементного анализа доказан факт переноса абразивного материала (кристаллов карбида кремния) на титановый сплав при глубинном шлифовании.
Ключевые слова
глубинное шлифование, скорость продольной подачи, титановый сплав, карбид кремния, морфология, сканирующая электронная микроскопия
Для цитирования
Носенко В.А., Кременецкий Л.Л., Коряжкин А.А. Влияние условий глубинного шлифования на морфологию обработанной поверхности титанового сплава // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №1. С. 76-87. https://doi.org/ 10.18503/1995-2732-2024-22-1-76-87
1. Klocke F., Soo S.L., Karpuschewski B. Abrasive machining of advanced aerospace alloys and composites // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2015, vol. 64, iss. 2, pp. 581-604.
2. Старков В.К. Эффективность инструмента из кубического нитрида бора при профильном глубинном шлифовании деталей из жаропрочных никелевых сплавов // Вестник машиностроения. 2023. №6. С. 520-528.
3. Gostimirovic M., Sekulic M., Rodic D. Surface integrity study of creep-feed grinding // Applied Engineering Letters. 2020, vol. 5, iss. 3, pp. 94-103.
4. Song Y., Shi K., He Z. Investigation of grindability and surface integrity in creep feed grinding of GH738 alloy using different grinding wheels // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022, vol. 123, iss. 3, pp. 4153-4169.
5. On the residual stresses of turbine blade root of γ-TiAl intermetallic alloys induced by non-steady-state creep feed profile grinding / T. Chen, Q. Miao, M. Xiong, X. Xi, B. Zhao, C. Pu, W. Ding // Journal of Manufacturing Processes. 2022, vol. 82, iss. 2, pp. 800-817.
6. Inverse approach to derive the distribution of convection heat transfer coefficient of grinding fluid within grinding zone for deep grinding of nickel based super alloy / T. Jin, X. Ma, H. Hu, M. Qu, Z. Shang // Journal of Mechanical Engineering. 2022, vol. 58, iss. 15, pp. 55-62.
7. Creep feed grinding of burn-resistant titanium (BuRTi) using superabrasive wheels / S.L. Soo, R. Hood, M. Lannette, D.K. Aspinwall, W.E. Voice // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011, vol. 53, iss. 9, pp. 1019-1026.
8. Jackson M.J., Ruxton V. Creep-feed grinding wheel development for safely grinding aerospace alloys // Journal of Materials Engineering and Performance. 2021, vol. 30, iss. 4, pp. 2220-2228.
9. Comparative investigation on wear behavior of brown alumina and microcrystalline alumina abrasive wheels during creep feed grinding of different nickel-based superalloys / M. Qing, D. Wenfeng, G. Yulong, X. Jiuhua // Wear. 2019, vol. 426, pp. 1624-1634.
10. Wang R.X., Zhou K., Yang J.Y. Effects of abrasive material and hardness of grinding wheel on rail grinding behaviors // Wear. 2020, vol. 454, 203332.
11. Xipeng X., Yiqing Y. Mechanisms of abrasive wear in the grinding of titanium (TC4) and nickel (K417) alloys // Wear. 2003, vol. 255, no. 7-12, pp. 1421-1426.
12. Mello Antonio Vitor, Da Silva Rosemar, Machado Alisson, Gelamo Rogério, Diniz Anselmo, Oliveira Rodolfo. Surface grinding of Ti-6Al-4V alloy with SiC abrasive wheel at various cutting conditions // Procedia Manufacturing. 2017, vol. 10, pp. 590-600.
13. Планковский С.И., Головин И.И., Сиренко Ф.Ф. Анализ существующих методов очистки поверхности лопаток турбин в газотурбинных двигателях // Авиационно-космическая техника и технология. 2013. №6. С. 8-14.
14. Nosenko S.V., Nosenko V.A., Koryazhkin A.A. The effect of the operating speed and wheel characteristics on the surface quality at creep-feed grinding titanium alloys // Solid State Phenomena. 2018, vol. 284, pp. 369-374.
15. Влияние скорости глубинного шлифования на морфологию и химический состав поверхности титанового сплава / С.В. Носенко, В.А. Носенко, А.А. Коряжкин и др. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. №3. C. 62-72.
16. Qing М., Hao N.L., Ding W. On the temperature field in the creep feed grinding of turbine blade root: simulation and experiments // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020, vol. 147, 118957.
17. Скрябин В.А., Ленин А.Д., Демидов Е.А. Особенности глубинного шлифования деталей турбокомпрессоров // Технология металлов. 2019. № 9. C. 27-31.
18. Волков Д.И., Полуглазкова Н.В. Исследования алгоритмов управления обработкой деталей ГТД при глубинном шлифовании // СТИН. 2019. №2. C. 20-24.
19. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. 688 с.
20. Носенко С.В., Носенко В.А., Зотова С.А. Этапы глубинного шлифования. Волжский: ВПИ (филиал) ФГБОУ ВО «ВолгГТУ», 2021. 166 с.
21. Носенко В.А., Носенко С.В. Попутное и встречное глубинное шлифование титанового сплава с непрерывной правкой круга // Вестник машиностроения. 2010. № 11. С. 57-61.
22. Носенко В.А., Авилов А.В. Закономерности изменения силы плоского глубинного шлифования // Справочник. Инженерный журнал. 2009. №7. С. 10-19.
23. Носенко В.А., Носенко С.В. Математические модели наработки и режущей способности для различных этапов плоского глубинного шлифования горизонтальных поверхностей кругом прямого профиля // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010. № 4. С. 92-98.