Effect of TIBW anti-wear coating on cutting tools for milling of nickel alloys on tool wear and integrity of state of the technological surface layer

• Autorzy: Habrat Witold , Tymczyszyn Jarosław , Skroban Anna , Karkalos Nikolaos

Identyfikatory

DOI

10.7862/tiam.2024.1.4

Warianty tytułu

PL

Wpływ powłoki przeciwzużyciowej TIBW na frezach do obróbki stopów niklu na zużycie narzędzia oraz stan technologicznej warstwy wierzchniej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article, research was carried out to determine the impact of the TiBW anti-wear coating on the operational properties of cutting tools for machining nickel alloys. The dynamics of tool wear were determined on the basis of changes in the components of the total cutting force, microscopic observation of wear on the flank surface, and observation of wear based on SEM images. The condition of the technological surface layer was also determined in the form of changes in the microstructure morphology and hardening of the surface layer. The research was compared to a reference tool with the same geometry with an AlTiN coating. It was shown, among other things, that TiBW coatings can be used successfully for cutting tools for machining nickel alloys, and that the wear dynamics is similar to those of tools with the AlTiN coating. The analyses confirmed the significant thermomechanical impact of the cutter during machining, manifested by chipping and a tendency to strengthen the processed material. On the basis of observations of the microstructure of the surface layer after processing, it was shown that the thermal conductivity of the TiBW coating may be lower than that of the AlTiN coating, which is reflected in the different depths of the thermomechanical interaction zones.

PL

W ramach przeprowadzonych badan określono wpływ powłoki przeciwzużyciowej TiBW na właściwości eksploatacyjne narzędzi skrawających do obróbki stopów niklu. Określono przy tym dynamikę zużycia narzędzia na podstawie zmian składowych całkowitej siły skrawania, obserwacji mikroskopowej zużycia na powierzchni przyłożenia oraz obserwację zużycia n podstawie obrazów SEM. Określono również stan technologicznej warstwy wierzchniej w postaci zmian morfologii mikrostruktury oraz utwardzenia warstwy przypowierzchniowej. Badania odniesiono do narzędzia referencyjnego o tej samej geometrii z powłoką AlTiN. Wykazano m.in., że powłoki TiBW mogą być z powodzeniem stosowane na narzędzia skrawające do obróbki stopów niklu a dynamiki zużycia jest podobna do narzędzi z powłoką AlTiN. Analizy potwierdziły istotne oddziaływanie termo-mechaniczne freza podczas obróbki objawiające się wykruszeniami oraz tendencją do umocnienia materiału obrabianego. Na podstawie obserwacji mikrostruktury warstwy wierzchniej po obróbce wykazano, że przewodność cieplna powłoki TiBW może być mniejsza niż w przypadku powłoki AlTiN, co objawia się w różnej głębokości stref oddziaływań termo-mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

anti-wear coatings; TiBW; milling; nickel alloys; surface layer

PL

powłoki przeciwzużyciowe; TiBW; frezowanie; stopy niklu; warstwa wierzchnia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 1
• Strony: 23--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot. kolor., rys., wykr.

Twórcy

autor

Habrat Witold

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9010-8175

autor

Tymczyszyn Jarosław

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2972-5112

autor

Skroban Anna

• BRYK Sp. z o.o., 36-002 Jasionka 954H, Poland

autor

Karkalos Nikolaos

• National Technical University of Athens, School of Mechanical Engineering, 15780 Zografou, Greece

• https://orcid.org/0000-0001-6913-825X

Bibliografia

• Bergs, T., Hardt, M., & Schraknepper, D. (2020). Investigations on the Influence of the Cemented Carbide Grade on the Surface Integrity when End Milling DA 718. Procedia CIRP, 93, 1490-1495. https://doi.org/10.1016/J.PROCIR.2020.03.068.
• Buddaraju, K. M., Ravi Kiran Sastry, G., & Kosaraju, S. (2021). A review on turning of Inconel alloys. Materials Today: Proceedings, 44, 2645-2652. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2020.12.673.
• De Bartolomeis, A., Newman, S. T., Jawahir, I. S., Biermann, D., & Shokrani, A. (2021). Future research directions in the machining of Inconel 718. In Journal of Materials Processing Technology (Vol. 297). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117260.
• Guimaraes, M. C. R., Fogagnolo, J. B., Paiva, J. M., Veldhuis, S., & Diniz, A. E. (2023). The impact of the cutting parameters and tool condition on surface integrity when milling Inconel 625. Journal of Materials Research and Technology, 25, 1944-1958. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.06.071.
• Hadi, M. A., Ghani, J. A., Che Haron, C. H., & Kasim, M. S. (2013). Comparison between up-milling and down-milling operations on tool wear in milling Inconel 718. Procedia Engineering, 68, 647-653. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.12.234.
• Kosaraju, S., Vijay Kumar, M., & Sateesh, N. (2018). Optimization of Machining Parameter in Turning Inconel 625. Materials Today: Proceedings, 5(2), 5343-5348. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.119.
• Li, H. Z., Zeng, H., & Chen, X. Q. (2006). An experimental study of tool wear and cutting force variation in the end milling of Inconel 718 with coated carbide inserts. Journal of Materials Processing Technology, 180(1-3), 296-304. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.07.009.
• Lotfi, M., Jahanbakhsh, M., & Akhavan Farid, A. (2016). Wear estimation of ceramic and coated carbide tools in turning of Inconel 625: 3D FE analysis. Tribology International, 99, 107-116. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.03. 008.
• Parida, A. K., & Maity, K. (2018). Comparison the machinability of Inconel 718, Inconel 625 and Monel 400 in hot turning operation. Engineering Science and Technology, an International Journal, 21(3), 364-370. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2018.03.018.
• Parida, A. K., & Maity, K. (2019). FEM analysis and experimental investigation of force and chip formation on hot turning of Inconel 625. Defence Technology, 15(6), 853-860. https://doi.org/10.1016/j.dt.2019.04.012.
• Paturi, U. M. R., B., V. D., & Reddy, N. S. (2021). Progress of machinability on the machining of Inconel 718: A comprehensive review on the perception of cleaner machining. Cleaner Engineering and Technology, 5, 100323. https://doi.org/10.1016/J.CLET.2021.100323.
• Pedroso, A. F. V., Sousa, V. F. C., Sebbe, N. P. V., Silva, F. J. G., Campilho, R. D. S. G., Sales-Contini, R. C. M., & Jesus, A. M. P. (2023). A Comprehensive Review on the Conventional and Non-Conventional Machining and Tool-Wear Mechanisms of INCONEL®. In Metals (Vol. 13, Issue 3). MDPI. https://doi.org/10.3390/met13030585.
• Sørby, K., & Vagnorius, Z. (2018). High-pressure cooling in turning of inconel 625 with ceramic cutting tools. Procedia CIRP, 77, 74-77. https://doi.org/10.1016/j.procir.2018. 08.221.
• Tanaka, Y., Sato, H., & Eryu, O. (2022). Improved cemented carbide tool edge formed by solid phase chemical-mechanical polishing. Journal of Materials Research and Technology, 20, 606-615. https://doi.org/10.1016/J.JMRT.2022.07.077.
• Waghmode, S. P., & Dabade, U. A. (2019). Optimization of process parameters during turning of Inconel 625. Materials Today: Proceedings, 19, 823-826. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.08.138.
• Yıldırım, Ç. V. (2019). Experimental comparison of the performance of nanofluids, cryogenic and hybrid cooling in turning of Inconel 625. Tribology International, 137, 366-378. https://doi.org/10.1016/J.TRIBOINT. 2019.05.014.