ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.9.048.4
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-3-111-121
Аннотация
В статье изложены результаты экспериментального исследования влияния фазового состава на образование микро- и наноразмерных трещин в приповерхностном слое одно(-Ti и -Ti)- и двухфазных (+)-сплавов титана, подвергнутых проволочно-вырезной электроэрозионной обработке на станке Sodick VZ300L. Вы-полненный в ходе работы сравнительный анализ трещинообразования в однофазных сплавах титана, недостаточно описанный в литературе, с хорошо изученным образованием трещин в двухфазных титановых сплавах обусловливает актуальность данного исследования. Научная новизна работы заключается в установленном методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии отсутствии качественного и количественного влияния фазового состава на трещинообразование в приповерхностном слое титановых сплавов ВТ3-1, ВТ5 и ВТ6. Практическая значимость полученных результатов заключается в определении преимущественной ориентации, а также характерных размеров микротрещин и магистральных нанотрещин в приповерхностном слое титановых сплавов ВТ3-1, ВТ5 и ВТ6, подвергнутых электроэрозионной обработке в 1, 2, 3 и 4 прохода, которые составили порядка 20, 12, 7 и 1 мкм соответственно. Полученные результаты являются основой рекомендаций по выбору метода финишной обработки поверхности: удаление дефектного «белого слоя» предлагается производить механической или электрохимической обработкой. Для полного удаления сетки микротрещин рекомендуется удалять припуск, превышающий глубину проникновения микротрещин не менее чем в 2 раза: для первого прохода – 40 мкм, для второго – 25 мкм, для третьего – 15 мкм, для четвертого – прохода 2 мкм.
Ключевые слова
титановые сплавы, фазовый состав, нанотрещины, микротрещины, приповерхностный слой, электроэрозионная обработка
Для цитирования
Влияние фазового состава на образование нано- и микротрещин в приповерхностном слое титановых сплавов, подвергнутых электроэрозионной обработке / Федоров А.А., Полонянкин Д.А., Бредгауэр Ю.О., Жданова Ю.Е., Линовский А.В., Бобков Н.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №3. С. 111-121. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-3-111-121
1. Karkalos N.E., Galanis N.I., Markopoulos A.P. Surface roughness prediction for the milling of Ti-6Al-4V ELI alloy with the use of statistical and soft computing techniques // Measurement. 2016. Vol. 90. P. 25-35. DOI: 10.1016/j. measurement.2016.04.039.
2. Шлыков Е.С., Абляз Т.Р., Муратов К.Р. Обеспечение точности проволочно-вырезной электроэрозионной обработки изделий, выполненных из труднообрабатываемых материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2020. Т. 22. № 3. С. 6-17. DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.3-6-17.
3. The World’s Leading Titanium Distributor // Supra Alloys. URL: http://www.supraalloys.com (дата обращения: 07.02.2020).
4. HaCalik A., Caydas U. Electrical discharge machining of titanium alloy //Appl. Surf. Sci. 2007. Т. 253. С. 9007-9016. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.05.031
5. Sarkar S., Mitra S., Bhattacharyya B. Parametric analysis and optimization of wire electrical discharge machining of γ-titanium aluminide alloy // Journal of Materials Processing Technology. 2005. Vol. 159, Issue 3. P. 286-294. DOI: 10.1016/j. jmatprotec.2004.10.009.
6. Kushwaha A., Jadam T., Datta S. [et al.]. Assessment of surface integrity during electrical discharge ma-chining of titanium grade 5 alloys (Ti-6Al-4V) // Ma-terials Today: Proc. 2019. Vol. 18, Part 7. P. 2477-2485. DOI: 10.1016/j. matpr.2019.07.097.
7. Pramanik A., Basak A. K., Prakash C. Understanding the wire electrical discharge machining of Ti6Al4V alloy // Heliyon. 2019. Vol. 5, Issue 4. e01473. DOI: 10.1016/j.heliyon.2019. e01473.
8. Влияние режимов проволочно-вырезной электроэрозионной обработки на морфологию и шероховатость поверхности титанового сплава ВТ3-1 / А.А. Федоров, А.И. Блесман, Д.А. Полонянкин [и др.] // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. 2017. № 1. С. 62-66.
9. Исследование поверхности образцов титанового сплава ВТ3-1, изготовленных с помощью электро-эрозионной обработки / Ю.Е. Жданова, А.А. Федо-ров, А.И. Блесман [и др.] // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. 2019. № 1. С. 5-10. DOI: 10.25206/2310-4597-2019-1-5-10.
10. Исследование влияния режимов проволочно-вырезной электроэрозионной обработки на тре-щинообразование и морфологию поверхностного слоя титанового сплава ВТ3-1 / А.А. Федоров, Д.А. Полонянкин, А.И. Блесман [и др.] // Омский научный вестник. 2020. № 2 (170). С. 23-30. DOI: 10.25206/1813-8225-2020-170-23-30.
11. Soo S.L., Antar M.T., Aspinwall D.K. [et al.]. The effect of wire electrical discharge machining on the fatigue life of Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo aerospace alloy // Procedia CIRP. 2013. Vol. 6. P. 215-219. DOI: 10.1016/j.procir.2013.03.043.
12. Tonday H.R., Tigga A.M. Characterization of surface integrity of Ti6Al4V alloy machined by using wire electrical discharge machining process // Materials Today: Proc. 2019. Vol. 11, Part 2. P. A8-A14. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.03.049.
13. Kumar R., Roy S., Gunjan P. [et al.]. Analysis of MRR and surface roughness in machining Ti-6Al-4V ELI titanium alloy using EDM process // Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 20. P. 358-364. DOI: 10.1016/j.promfg.2018.02.052.
14. Patnaik P., Datta S., Mahapatra S.S. WEDM perfor-mance of Ti-6Al-4V: emphasis on multi-cut strategy, effects of electrode wire // Materials Today: Proc. 2019. Т. 18, Part 7. P. 4102-4110. DOI: 10.1016/j.matpr.2019. 07.354.
15. Jain S.P., Ravindra H.V., Ugrasen G. [et al.]. Study of surface roughness and AE signals while machining ti-tanium grade-2 material using ANN in WEDM // Ma-terials Today: Proc. 2017. Vol. 4, Issue 9. P. 9557-9560. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.06.223.
16. Arikatla S.P., Mannan K.T., Krishnaiah A. Surface integrity characteristics in wire electrical discharge machining of titanium alloy during main cut and trim cuts // Materials Today: Proc. 2017. Vol. 4, Issue 2, Part A. P. 1500-1509. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.01.172.
17. Mouralova K., Kovar J., Klakurkova L. [et al.]. Analysis of surface and subsurface layers after WEDM for Ti-6Al-4V with heat treatment // Measurement. 2018. Vol. 116. P. 556-564. DOI: 10.1016/j.measurement. 2017.11.053.