ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.923
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-2-127-137
Аннотация
Глубинное шлифование широко применяется при изготовлении ответственных деталей из жаропрочных авиационных материалов, однако сопровождается интенсивным адгезионно-когезионным процессом и значительным тепловыделением в зоне резания. Для титановых сплавов, обладающих высокой адгезионной способностью, особенно актуальной является проблема засаливания шлифовального круга и шаржирования поверхности продуктами износа абразивного инструмента, что может негативно сказываться на эксплуатационных характеристиках получаемых изделий. Известно, что эффективность процесса глубинного шлифования титановых сплавов определяется выбором параметров режима резания и характеристик шлифовального круга. Тем не менее вопрос влияния данных условий обработки на интенсивность адгезионно-когезионного процесса и состояние микрорельефа обработанной поверхности до сих пор остается малоизученным. В работе представлены результаты исследования состояния обработанной поверхности титанового сплава Ti6Al4V после глубинного шлифования. Представленные в работе результаты экспериментальных исследований получены с использованием сканирующего электронно-ионного микроскопа. Исследования проводили с учетом этапов формообразования поверхностного слоя, влияния глубины шлифования и характеристики абразивного инструмента из карбида кремния. Установлено, что состояние сплава Ti6Al4V определяется закономерностями изменения мгновенной режущей способности и изменяется по длине обработанной поверхности. На этапе постоянной длины дуги контакта наблюдается максимальная интенсивность адгезионного взаимодействия и переноса на обрабатываемую поверхность налипов металла и объектов с кристаллическим строением. На протяжении этапа выхода интенсивность этих процессов последовательно снижается. Установлено, что применение шлифовального круга с более высокой твердостью и меньшим размером зерна способствует снижению количества налипов металла при глубине шлифования 1,5–2 мм. Установлено, что увеличение глубины шлифования от 1,5 до 2 мм приводит к росту насыщения обрабатываемой поверхности посторонними объектами. Экспериментально подтвержден факт шаржирования поверхности сплава Ti6Al4V продуктами износа шлифовального круга из карбида кремния при глубинном шлифовании.
Ключевые слова
Сплав Ti6Al4V, круг из карбида кремния, сканирующий электронно-ионный микроскоп, характеристика шлифовального круга, влияние глубины шлифования, анализ состояния поверхности.
Для цитирования
Носенко В.А., Кременецкий Л.Л., Кленцова И.В. Исследование обработанной поверхности титанового сплава при глубинном шлифовании в различных условиях // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №2. С. 127-137. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-2-127-137
1. Kishore K., Sinha M.K., Singh A. A comprehensive review on the grinding process: Advancements, applications and challenges // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2022, vol. 236, is. 22, pp. 10923-10952.
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. Effect of combined grinding–burnishing process on surface integrity, tribological, and corrosion performance of laser-clad stellite 21 alloys / M. Uddin, R. Santifoller, C. Hall, T. Schlaefer // Advanced Engineering Materials. 2022, vol. 25, is. 8, 202201332.
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, is. 3, pp. 4153-4169.
5. 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, is. 15, pp. 55-62.
6. Surface integrity evolution during creep feed profile grinding of γ-TiAl blade tenon / T. Chen, X. Wang, B. Zhao, W. Ding, J. Xu // Chinese Journal of Aeronautics. 2024, vol. 37, is. 8, pp. 496-512.
7. 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, is. 2, pp. 800-817.
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, is. 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. Advances in sustainable grinding of different types of the titanium biomaterials for medical applications: A review / K. Ronoh, F. Mwema, S. Dabees, D. Sobola // Biomedical Engineering Advances. 2022, vol. 4, 100047.
11. Surface grinding of Ti-6Al-4V alloy with SiC abrasive wheel at various cutting conditions / M.A. Vitor, D.S. Rosemar, M. Alisson, G. Rogério, D. Anselmo, O. Rodolfo // Procedia Manufacturing. 2017, vol. 10, pp. 590-600.
12. Rakurty S., Manigandan K., Bowser B. Grinding EB-PBF based additive manufactured Ti6Al4V: a surface integrity study // Advances in Industrial and Manufacturing Engineering. 2023, vol. 7, November, pp. 1-9.
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. Babu V., Setti D. Grindability of additively manufactured Inconel 718 // Journal of Manufacturing Processes. 2024, vol. 112, pp. 238-247.
17. Exploring new parameters to advance surface roughness prediction in grinding processes for the enhancement of automated machining / M. Hadad, S. Attarsharghi, M.D. Abyaneh, P. Narimani // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2024, vol. 8, is. 1, 41.
18. Yin Y., Chen M. Analysis of grindability and surface integrity in creep-feed grinding of high-strength steels // Materials. 2024, vol. 17, is. 8, 1784.
19. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М: Машиностроение, 2007. 688 с.
20. Barmouz M., Azarhoushang B. Grinding performance evaluation of additively manufactured vitrified bond grinding wheel: tool wear, grinding force, surface roughness, and surface topography analysis // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology. 2024, vol. 12, pp. 1385-1400.
21. Research progress of abrasive groups ordered grinding wheels / Y. Guo, B. Chen, Z. Liu, S. Sun. // Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2025, vol. 38, 53.
22. Носенко С.В., Носенко В.А., Зотова С.А. Этапы глубинного шлифования / ВПИ (филиал) ФГБОУ ВО «ВолгГТУ». Волжский, 2021. 166 с.
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.
24. Носенко В.А., Носенко С.В. Попутное и встречное глубинное шлифование титанового сплава с непрерывной правкой круга // Вестник машиностроения. 2010. № 11. С. 57-61.
25. Носенко В.А., Авилов А.В. Закономерности изменения силы плоского глубинного шлифования // Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 7. С. 10-19.
26. Носенко В.А., Сердюков Н.Д., Фетисов А.В. Перенос материала абразивного инструмента на поверхность титанового сплава в различные периоды шлифования кругом из карбида кремния // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 1. С. 68-77.
27. Интенсивность шаржирования титанового сплава продуктами износа инструмента из карбида кремния при шлифовании / В.А. Носенко, Н.Д. Сердюков, С.П. Кузнецов и др. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025. № 1. C. 108-117.