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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).