CUTTING ABILITY FEATURES FOR NEW HIGH-STRENGTH TITANIUM ALLOYS WITH AN ULTRAFINE-GRAINED STRUCTURE USED FOR AIRCRAFT PARTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The results of experimental studies of the cutting parameters effect (cutting speed, feed, depth-of-cut) on the roughness of Ra, the microstructure of the surface layer of Ti-6Al-4V alloy samples with a conventional coarse-grained (CG) and ultrafine-grained (UFG) structure obtained by equal-channel angular pressing are presented. In framework of solving the problem connected with studying the machinability of a new VT6 alloy having an UFG structure, the development of a methodology for experimental research under turning was carried out. Physical parameters such as vibrations and noise under cutting, power consumption, numerical parameters of roughness, the magnitude and the pattern of residual stresses distribution and others are determined according to cutting modes and the tool used for the operation. It is shown that when turning at a low cutting speed, the roughness of CG sample is better than UFG of the alloy. With an increase in the cutting speed by 1,5 times, on the contrary, a sample with an UFG structure has a lower roughness Ra compared to a CG sample. Differences in the morphology and microstructure of the chips formed within comparative machining are discussed, taking into account types of microstructure of the alloy being treated, namely, presence of plastic flow lines in the chip microstructure after turning an UFG sample, the formation of large shifts, chips and tiny fractures in the chips after turning a CG alloy. It is found that new titanium alloys under turning obtain better cutting machinability in terms of such parameters as surface roughness, noise and vibration under cutting, and a more favorable character of residual stresses and riveting in the surface layer. Studying these factors, it is possible to predict a significant reduction of tool wear and stabilization of its durability compared to conventional coarse-grained titanium treatment.

About the authors

Vladimir Fedorovich Makarov

Perm National Research Polytechnic University

Email: makarovv@pstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0383-0208
SPIN-code: 4262-3182
Scopus Author ID: 36870538800
Department of Innovative Engineering Technologies, professor, doctor of technical sciences

Mihail Vladimirovich Pesin

Perm National Research Polytechnic University

Email: m.pesin@mail.ru
professor, doctor of technical sciences

Louisa Viktorovna Konogorova3

Perm State University

Anastasia Vyacheslavovna Khabarova4

Perm State University

Rinat Saubanovich Abzaev

Perm National Research Polytechnic University

References

  1. Иноземцев А.А., Башкатов И.Г., Коряковцев А.С. Титановые сплавы в изделиях разработки ОАО «Авиадвигатель» // Современные титановые сплавы и проблемы их развития: сб. М.: ВИАМ, 2010. С. 43–46.
  2. Валиев Р.З., Усманов Л.Р., Резяпова Л.Р. Сверхпрочность наноструктурных металлических материалов: физическая природа и механизмы упрочнения // Физика металлов и металловедение. 2022.-Т.123. № 12. С.1355–1361.
  3. Semenova I., Polyakov A., Gareev A., Makarov V., Kazakov I., Pesin M. Machinability Features of Ti-6Al-4V Alloy with Ultrafine-Grained Structure. Metals 2023, 13, x. https://doi.org/10.3390/
  4. Ильясова А.Х., Сафин Э.В. Механические свойства и микротвердость титанового сплава ВТ6 с нанокристаллической и микрокристаллической структурами // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. №6. С. 120–121.
  5. Макаров В.Ф., Койнов И.И., Абзаев Р.С., Ширинкин В.В., Мешкас А.Е. Особенности диагностики процесса резания при сверлении композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2016. № 12 (66). С. 24–28
  6. Сафин Э.В. Формирование и оценка показателей качества титанового сплава ВТ6 с ультрамелкозернистой структурой // Universum: технические науки. 2017. № 12 (45).
  7. Astakhov P.A. On the inadequacy of the single-shear plane model of chip formation // International Journal of Mechanical Science, 2005. № 47. P. 1649–1672.
  8. Шустер Л.Ш., Мигранов М.Ш., Чертовских С.В. и др. Триботехнические характеристики титана с ультрамелкозернистой структурой // Трение и износ. 2005. Т. 26. № 2. С. 208–214.
  9. Максаров В.В., Ефимов А.Е., Важенин А.Ю. Совершенствование технологии механической обработки титановых сплавов посредством применения предварительного пластического воздействия // Металлообработка. 2019. № 3 (111). С. 20–26.
  10. Ларионова Т.А., Жуков Э.Л., Плавник С.Л. Определение рациональных режимов резания перспективных титановых сплавов на основе математической модели - Неделя науки СПбПУ // Матер. Науч. форума с междунар. участием. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. М.С. Кокорин (отв. ред.). СПб.: Изд-во Политех. ун-та. 2015. С. 223–225.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».