ارزیابی عملکرد ابزار با پوشش های چند لایه نانوکریستال در ماشین کاری سوپر آلیاژ اینکونل 718
Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
رسول مختاری همامی
1
(
کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
)
بهروز موحدی
2
(
استادیار، دانشکده علوم و فناوریهای نوین، گروه مهندسی نانو فناوری، دانشگاه اصفهان
)
ایرج لیرابی
3
(
دانشجوی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه بیرجند
)
مهدی بازرگان حقیقی
4
(
مدرس، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر.
)
Keywords: تراشکاری خشک و مرطوب, سوپر آلیاژ اینکونل 718, پوشش های چند لایه نانوکریستال,
Abstract :
در این مقاله، عملکرد ابزار با پوششهای چند لایه نانوکریستال با ترکیب TiN+TiAlN برای ماشینکاری سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 718 در شرایط برشکاری خشک و مرطوب مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور پوشش چند لایه TiN و TiAlN با ساختار نانوکریستال توسط فرایند رسوب فیزیکی بخار و با روش قوس تبخیری بر اینسرت‌هایی با ترکیب کاربید تنگستن- کبالت اعمال شد. نتایج حاصل از آزمون سایشی بال بر دیسک و همچنین ماشینکاری سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل718 در شرایط برشکاری خشک و مرطوب نشان داد که نانوکریستال بودن لایهای، عملکرد بسیار عالی را برای ابزارها در حین ماشینکاری به‌وجود می‌آورد. وجود کریستالها یا دانههایی در ابعاد40-15 نانومتر همراه با درصد بهینهای از آلومینیوم در پوشش TiAlN، مقاومت سایشی بالا ایجاد می‌کند و ترکیب مناسبی از مقاومت به سایش خراشان و چسبندگی به زیر لایه به همراه چقرمگی و پایداری حرارتی مطلوب را فراهم می‌نماید.
[1] Wang Z.M., Titanium alloys and their machinability with coated
carbide inserts, Ph.D Thesis, South Bank University, London, 1997.
[2] Thakur D.G., Ramamoorthy B., Vijayaraghavan L., Study on the machinability characteristics of superalloy Inconel 718 during high speed turning, Materials & Design, Vol. 30, Issue 5, May 2009, pp. 1718-1725.
[3] Khrais S.K., Lin Y.J., Wear mechanisms and tool performance of TiAlN PVD coated inserts during machining of AISI 1440 steel, Wear,Vol. 262, Issues 1–2, 4 January 2007, pp. 64-69.
[4] Ezugwu E.O., Wang Z.M., Performance of PVD and CVD coated tools when machining nickel-based Inconel 718 alloy, in: N. Narutaki, et al. (Eds.), Progress of Cutting and Grinding, Vol. 111, 1996, pp. 102–107.
[5] Liao Y.S., Lin H.M., Wang J.H., Behaviors of end milling Inconel 718 superalloy by cemented carbide tools, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 201, Issues 1–3, 26 May 2008, pp. 460-465.
[6] Kamata Y., Obikawa T., High speed MQL finish-turning of Inconel 718 with defferent coated tools, Journal of Materials Processing Technologhy, Vol. 192-193, October 2007, pp. 281-286.
[7] Fox-Rabinovich G.S., Beake B.D., Endrion J.L., Veldhuis S.C., Parkinson R., Shuster L.S., Migranov M.S., Effect of mechanical properties measured at room and elevated temperatures on the wear resistance of cutting tools with TiAlN and AlCrN coatings, Surface and Coatings Technology, Vol. 200, Issues 20-21, 22 May 2006, pp. 5738-5742.
[8] Devillez A, Schneider F., Dominiak S., Dudzinski D., Larrouquere D., Cutting forces and wear in dry machining of Inconel 718 with coated carbide tools, Wear, Vol. 262, Issues 7-8, 15 March 2007, pp. 931-942.
[9] Ezugwu E.O., Key improvements in the machining of difficult-to-cut aerospace superalloys, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 45 Issues 12-13, October 2005, pp. 1353-1367.
[10] Biksa A., Yamamoto K., Dosbaeva G., Veldhuis S.C., Fox-Rabinovich G.S., Elfizy A., Wagg T., Shuster L.S., Wear behavior of adaptive nano-multilayered AlTiN/MexN PVD coatings during machining of aerospace alloys, Tribology Interamtional, Vol. 43, Issue 8, August 2010, pp. 1491-1499.
[11] Prengel H.G., Jindal P.C., Wendt K.H., Santhanam A.T., Hegde P.L., Penich R.M., A new class of high performance PVD coatings for carbide cutting tools, Surface and Coatings Technology, Vol. 139, Issue 1, May 2001, pp. 25-34.
[12] Knutsson A, Johansson M.P., Karlsson L., Oden M., Machining performance and decomposition of TiAlN/TiN multilayer coated metal cutting inserts, Surface and Coatings Technology, Vol. 205, Issue 16, 15 May 2011, pp. 4005-4010.
[13] Derflinger V.H., Schutze A., Anter M., Mechanical and Structural properties of various alloyed TiAlN-based hard coatings, Surface and Coatings Technology, Vol. 200, Issues 16-17, 27 April 2006, pp. 4693-4700.
[14] Fox-Ravinovich G.S., Weatherly G.C., Dodonov A.I., Kovalev A.I., Shuster L.S., Veldhuis S.C., Dosbaeva G.K., Wainstein D.L., Migranov M.S., Nano-crystalline filtered arc deposited (FAD) TiAlN PVD coatings for high-speed machining applications, Surface and Coatings Technology, Vol. 177-178, 30 January 2004, pp. 800-811.
[15] Walsh R., Hndbook of Machining and Metalworking Calculations, ISBN-13: 978-0071360661, December 22, 2000.
[16] Devia D.M., Restrepo-Parra E.,Arango P.J., Tschiptschin A.P., Velez J.M., TiAlN coatings deposited by triode magnetron sputtering varying the bias voltage, Applied Surface Science, Vol. 257, Issue 14, 1 May 2011, pp. 6181-6185.
