ویژگی‌ها و چالش‌های ماشینکاری مواد سخت

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

اصطلاحاً به کلیة فرایندهای ماشینکاری که روی موادی با سختی بیشتر از HRC 45 انجام می‌شود، ماشینکاری مواد سخت یا سخت‌تراشی گفته می‌شود. با پیشرفت صنعت خودروسازی و صنایع هوافضا، نیاز به استفاده از قطعات پیچیده با ویژگی‌های خاص نیز ایجاد شد؛ این امر مستلزم پیشرفت فرایندهای شکل‌دهی مواد برای تولید اقتصادی این قطعات است. در گذشته برای ماشینکاری مواد سخت مانند سوپرآلیاژها از فرایندهایی چون ماشینکاری تخلیة الکتریکی[i]، که در آن ابزار با قطعه‌کار به‌طور مستقیم در تماس نیست، استفاده می‌شد، اما با پیشرفت ماشین‌‌ابزار‌ها و ابزارهای برش ماشینکاری مستقیم این مواد ممکن شد. به‌دلیل وجود نیروهای برشی و دمای بالا، در این نوع ماشینکاری ابزار برشی باید دارای مقاومت سایشی، استحکام، چقرمگی و پایداری حرارتی بالا در دماهای زیاد باشد. به‌دلیل وجود نیرو و دمای بسیار زیاد، انتخاب پارامترهای ماشینکاری یکی از فاکتورهای بسیار مهم در سخت‌تراشی است و هرگونه خطا در انتخاب این پارامترها سبب بروز آسیب‌های جدی در ابزار برش و حتی ماشین‌ابزار می‌شود. فرزکاری، تراشکاری، رزوه‌تراشی، برقوزنی و سایر فرایندهای ماشینکاری بر روی مواد سخت، زیر‌مجموعة عملیات سخت‌تراشی هستند.



[i]. electrical discharge machining (EDM)

[1] Zębala, W., J. Siwiec. “Hard Turning of Cold Work Tool Steel with CBN Tools.” Advances in Manufacturing Science and Technology, 36(4), 2012, pp. 19-32.

[2] Thakur, D. G., B. Ramamoorthy, L. Vijayaraghavan. “Study on the machinability characteristics of superalloy Inconel 718 during high speed turning.” Materials and Design, 30, 2009, pp. 1718-1725.

[3] Durul, U., O. Tugrul. “Machining induced surface integrity in titanium and nickel alloys: A review.” International Journal of Machine Tools & Manufacture, 51, 2011, pp. 250-280.

[4] Ezugwu, E. O., J. Bonney, Y. Yamane. “An overview of the machinability of aeroengine alloys.” Journal of Materials Processing Technology, 134, 2003, pp. 233-253.

[5] Kamata, Y., T. Obikawa. “High speed MQL finish-turning of Inconel 718 with different coated tools.” Journal of Materials Processing Technology, 192–193, 2007, pp. 281-286.

[6] Yazid, M. Z. A., G. A. Ibrahim, A. Y. Said, C. H. CheHaron, J. A. Ghani. “Surface integrity of Inconel 718 when finish turning with PVD coated carbide tool under MQL.” Procedia Engineering, 19, 2011, pp. 396-401.

[7] Nurul, A. K. M., F. Ahmad, M. Ismail, N. Khairusshima. “Effectiveness of uncoated WC-Co and PCD inserts in end milling of titanium alloy Ti-6Al-4V.” Journal of Materials Processing Technology, 192–193, 2007, pp. 147-158.

[8] Byrne, G., D. Dornfeld, B. Denkena. “Advancing Cutting Technology.” Manufacturing Technology, 2003, pp. 483-695.

[9] Bartarya, G., S. K. Choudhury, “State of the art in hard turning.” International Journal of Machine Tools & Manufacture, 53, 2012, pp. 1-14.

[10] Chou, Y. K., J. Chris. “White layers and thermal modeling of hard turned surfaces.” International Journal of Machine Tools and Manufacture, 39, 1999, pp. 1863-1881.

[11] Bosheh, S. S., P. T. Mativenga. “White layer formation in hard turning of H13 tool steel at high cutting speeds using CBN tooling.” International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46, 2006, pp. 225-233.

[12] Schwach, D. W., Y. B. Guo. “Feasibility of producing optimal surface integrity by process design in hard turning.” Materials Science and Engineering, 395, 2005, pp. 116-123.

[13] Baksa, T., T. Kroupa, P. Hanzl, M. Zetek. “Durability of Cutting Tools during Machining of Very Hard and Solid Materials.” Procedia Engineering, 100, 2015, pp. 1414-1423

[14] Benga. G., I. Ciupitu. “Influence of coating and tool geometry on the tool life.” Chapter 91 in DAAAM International Scientific Book, 2009, pp. 931-938.

[15] Çalişkan, H., C. Kurbanoglu, P. Panjan, M. Cekada, D. Kramar. “Wear behavior and cutting performance of nanostructured hard coatings on cemented carbide cutting tools in hard milling.” Tribology International, 62, 2013, pp. 215-222.

[16] Denkena, B., J. Köhler, B. Breidenstein, A. M. Abrao, C. E. H. Ventura. “Influence of the cutting edge preparation method on characteristics and performance of PVD coated carbide inserts in hard turning.” Surface & Coatings Technology, 254, 2014, pp. 447-454.

[17] Guddat, J., R. M’Saoubi, P. Alm, D. Meyer. “Hard turning of AISI 52100 using PCBN wiper geometry inserts and the resulting surface integrity.” Procedia Engineering, 19, 2011, pp. 118-124.

[18] Grzesik, W. “Influence of tool wear on surface roughness in hard turning using differently shaped ceramic tools Wear.” Wear, 265, 2008, pp. 327-335.

[19] Kossakowska, J., K. Jemielniak. “Application of Self-Propelled Rotary Tools for turning of difficult-tomachine materials.” Procedia CIRP 1, 2012, pp. 425-430.

[20] Kishawy. H. A., J. Wilcox. “Tool wear and chip formation during hard turning with selfpropelledrotary tools.” International Journal of Machine Tools & Manufacture, 43, 2003, pp. 433-439.