МОРФОЛОГИЯ СТРУЖКИ И МЕХАНИЗМ ИЗНОСА РАБОЧИХ ПЛОЩАДОК ТВЁРДОСПЛАВНОЙ КОНЦЕВОЙ ФРЕЗЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ СПЛАВА ИНКОНЕЛЬ 625, ПОЛУЧЕННОГО ПО АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ EBAM

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе представлены результаты экспериментальных исследований морфологии стружки и механизма износа, возникающих при фрезеровании сплава инконель 625, полученного по аддитивной технологии Electron Beam Aadditive Manufacturing (EBAM). Образец был получен из проволоки на экспериментальной установке с применением отработанных технологических режимов. С использованием аттестованного аналитического оборудования произведено изучение микроструктуры и физико-механических характеристик образца из инконель 625. В качестве режущего инструмента были использованы твёрдосплавные концевые фрезы, обработка велась без с смазочно-охлаждающей жидкости по схеме встречного фрезерования поперёк направления синтеза при аддитивном производстве. В ходе экспериментов отбирали стружку, которую затем исследовали с применением сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и оборудования для рентгеноструктурного анализа (РСА). Наблюдением и анализом внешнего вида стружки при различных увеличениях отмечено изменение её формы и увеличение степени пластической деформации в зависимости от интенсификации режимов резания. Подробное исследование на СЭМ прирезцовой стороны стружки показало, что с повышением режимов резания наблюдается усиленный перенос зёрен инструментального материала WC на поверхность стружки, что является показателем ускоренного износа и преждевременного выхода из строя режущих кромок за счёт разупрочнения кобальтовой связки. Также при изучении режущих кромок фрезы методом РСА были обнаружены сложный карбид Cr23C6 и интерметаллид NiW, которые приводят к интенсификации износа рабочих площадок фрезы. Изучение особенностей износа рабочих площадок режущих инструментов и формируемой в процессе обработки стружки позволяет выработать рекомендации по повышению износостойкости и определению рациональных режимов эксплуатации.

Об авторах

Артём Сергеевич Бабаев

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: a.s.babaev@mail.tsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2334-1679
лаборатория нанотехнологий металлургии, кандидат технических наук 2016

Виктор Николаевич Козлов

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: kozlov-viktor@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-9351-5713
лаборатория нанотехнологий металлургии

Николай Леонидович Савченко

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: kozlov-viktor@bk.ru

доктор технических наук 2016

Валерия Алексеевна Овчаренко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vy.gornova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-4797-5604

лаборатория нанотехнологий металлургии

Иван Алексеевич Бельчиков

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: ivan70422@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-5217-9409
лаборатория нанотехнологий металлургии

Артём Романович Семёнов

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: artems2102@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8663-4877
лаборатория нанотехнологий металлургии

Список литературы

  1. Khanna N., Raval P., Patel D. et al. Assessment of additive and subtractive sustainable manufacturing of Inconel 625 // Tribology International. 2023. Vol. 186. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.108655.
  2. Filippov A., Shamarin N., Moskvichev E., Savchenko N., Kolubaev E., Khoroshko E., Tarasov S. Heat input effect on microstructure and mechanical properties of electron beam additive manufactured (EBAM) Cu-7,5 wt. % Al bronze // Materials. 2021. Vol. 14. No 22. P. 6948. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14226948.
  3. Klimenov V.A., Kolubaev E.A., Han Z, Chumaevskii A.V., Dvilis E.S., Strelkova I.L., Drobyaz E.A., Yaremenko O.B., Kuranov A.E. Elastic modulus and hardness of Ti alloy obtained by wire-feed electron-beam additive manufacturing. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) Metal Working and Material Science, 2023. vol. 25. no. 4. pp. 180–201. doi: 10.17212/1994-6309-2023-25.4-180-201.
  4. Filippov A.V., Khoroshko E.S., Shamarin N.N., Kolubaev E.A., Tarasov S.Yu. Use of impact treatment for structural modification and improvement of mechanical properties of CuAl7 bronze obtained by electron beam additive manufacturing (EBAM) // Russian Physics Journal. 2023. Vol. 65. No. 11. P. 2016−2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s11182-023-02864-w.
  5. Yu M., Zhu L.D., Yang Z.C., et al. A novel data-driven framework for enhancing the consistency of deposition contours and mechanical properties in metal additive manufacturing // Computers in Industry. 2024. Vol. 163. P. 104154. DOI: https://doi.org/10.1016/j. compind.2024.104154.
  6. Jia T., Zou B., Liu W., et al. Effect of process parameters on mechanical properties of Inconel718 superalloy fabricated by directional energy deposition // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023. Vol. 128. No. 7–8. P. 2863–2883. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-023-10854-y.
  7. Khanna N., Patel D., Raval P. et al. Comparison of sustainable cooling/lubrication strategies for drilling of wire arc additively manufactured Inconel 625 // Tribology International. 2024. V. 200. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.110068.
  8. Yao J., Zhao G., Niu X., Zhang R., Zhang J. Wear mechanism and underground structure of Inconel 625 nickel-based alloy sliding against WC-Co in seawate // Wear. 2024. Vol. 546–547. P. 205365. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205365.
  9. Pervaiz S., Rashid A., Deiab I., Nicolescu M.Influence of tool materials on machinability of titanium- and nickel-based alloys: a review // Materials and Manufacturing Processes. 2014. Vol.29. P. 219–52. DOI: https://doi.org/10.1080/10426914.2014.880460.
  10. Kitagawa T., Kubo A., Maekawa K. Temperature and wear of cutting tools in highspeed machining of Inconel 718 and Ti-6Al-6V-2Sn // Wear. 1997. Vol. 202. P. 142–148. DOI: https://doi.org/10.1016/s0043-1648(96)07255-9.
  11. Dudzinski D., Devillez A., Moufki A., Larrouquere D., Zerrouki V., Vigneau J. A review of developments towards dry and highspeed machining of Inconel 718 alloy // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2004. Vol. 44. P. 439–456. DOI: https://doi.org/10.1016/S0890-6955(03)00159-7.
  12. Upadhyay C., Singh Rajput S., Sateesh Kumar C., Gangopadhyay S., Kumar Sahoo S. Performance evaluation of WC, SiAlON and SiCw + Al2O3 tools in dry machining of Inconel 617 // Journal of Manufacturing Processes. 2024. Vol. 109. P. 235−249. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.12.006.
  13. Thakur D.G., Ramamoorthy B., Vijayaraghavan L. Study on the machinability characteristics of superalloy Inconel 718 during high speed turning // Materials & Design. 2009. Vol. 30. P. 1718–1725. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.07.011.
  14. Kalashnikov K., Kalashnikova T. Development of a multimaterial structure based on CuAl9MN2 bronze and Inconel 625 alloy by double-wire-feed additive manufacturing // Metals. 2022. Vol. 12. No. 12. P. 2048. DOI: https://doi.org/10.3390/met12122048.
  15. Rahman M. A., Rahman M., Woon K.S. Episodes of chip formation in micro-to-nanoscale cutting of Inconel 625 // International Journal of Mechanical Sciences. 2021. Vol. 199. No.2. P. 106407. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106407.
  16. Kocaman E., Gürol U., Günen A., Çam G. Effect of post-deposition heat treatments on high-temperature wear and corrosion behavior of Inconel 625 // Materials Today Communications. 2025. Vol. 42. P. 111101. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111101.
  17. Liu E., An W., Xu Z., Zhang H. Experimental study of cutting-parameter and tool life reliability optimization in inconel 625 machining based on wear map approach // Journal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 53. P. 34−42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.02.006.
  18. Yıldırım Ç., Sarıkaya M., Kıvak T., Şirin Ş. The effect of addition of hBN nanoparticles to nanofluid-MQL on tool wear patterns, tool life, roughness and temperature in turning of Ni-based Inconel 625 // Tribology International. 2019. Vol. 134. P. 443–456. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.02.027.
  19. Akhtar W., Sun J., Sun P., Chen W., Saleem Z. Tool wear mechanisms in the machining of Nickel based super-alloys: a review // Frontiers in Mechanical Engineering. 2014. Vol. 9. P. 106–119. DOI: https://doi.org/10.1007/s11465-014-0301-2
  20. Astakhov V.P. The assessment of cutting tool wear // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2004. Vol. 44. P. 637–647. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2003.11.006
  21. Ayed Y., Germain G., Ammar A., Furet B. Degradation modes and tool wear mechanisms in finish and rough machining of Ti17 Titanium alloy under high-pressure water jet assistance // Wear. 2013. Vol. 305. P. 228–37. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2013.06.018
  22. Liu E.L., Liu X., Zhao L.G., Han J.D., Wang T.D., Liu X.L. Oxidation resistance of tool material used for cutting Inconel 625 // Rare Metal Materials and Engineering. 2018. Vol. 47. P. 2192–2197.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».