ДОСЛІДЖЕННЯ СПОСОБІВ ПІДВИЩЕННЯ МІЦНОСТІ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ МАТЕРІАЛІВ, ЯКІ НЕ ПІДДАЮТЬСЯ ГАРТУВАННЮ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.2.11Ключові слова:
деформуюче різання, титанові сплави, мікротвердість, деформаційне зміцнення, теплопровідність.Анотація
У сучасній науці та індустрії постійно зростає потреба у матеріалах з покращеними властивостями, зокрема міцності. Однак, багато високоефективних матеріалів, такі як певні види металів та сплавів, а також полімерів, не піддаються традиційному гартуванню, що обмежує їхнє застосування в областях, де високі механічні властивості є критично важливими. Це дослідження спрямоване на розробку нових методів зміцнення поверхневих шарів таких матеріалів. Очікується, що результати цього дослідження значно розширять можливості використання цих матеріалів, особливо в таких сферах, як аерокосмічна промисловість та медицина, забезпечуючи більшу довговічність та надійність виробів. У даній науковій статті досліджено вплив деформуючого різання на мікротвердість та деформаційне зміцнення поверхневого шару титанових сплавів ВТ8 та ВТ1-0. Метою дослідження було визначення ефективності деформуючого різання як методу зміцнення поверхневого шару титанових сплавів з різною теплопровідністю. Новизною є вивчення впливу деформуючого різання на мікротвердість та деформаційне зміцнення цих сплавів, порівняння ефективності для сплавів з різною теплопровідністю, а також встановлення обмежень та напрямків для подальших досліджень. Результати показали, що деформуюче різання призводить до збільшення мікротвердості на 10–15% для ВТ8 та на 40% для ВТ1-0, що пояснюється різницею у теплопровідності сплавів. Для сплавів з низькою теплопровідністю, таких як ВТ8, потрібні додаткові джерела деформації або температурний вплив для досягнення більшого ступеня зміцнення. Практичне значення полягає у використанні результатів дослідження для розробки нових технологій зміцнення поверхневого шару титанових сплавів з різними властивостями. Завдяки цьому підходу, можливості зміцнення матеріалів значно розширяться, відкриваючи шлях для створення нових генерацій міцних та легких конструкцій. Впровадження цих інноваційних методів може сприяти революції у виробництві, зменшуючи виробничі витрати та покращуючи екологічність процесів.
Посилання
Liu S., Wan X., Hu C., Zhang Y., Ke R., Hu J., Deng X., Li G., Wu K. Probing the impact of grain size distribution on the deformation behavior in fine-grained austenitic stainless steel: A critical analysis of unimodal structure versus bimodal structure. Materials Science and Engineering: A. Vol. 897. 2024. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146343.
Symonova A., Filippi E., Kmec J., Majerník J., Karková M. The mechanics of machining ultrafine-grained Ti-6Al-4Mo alloy processed severe plastic deformation. Manufacturing technology. 17(4). 2017. 592-597.
Rajan T.V., Sharma C.P., Sharma A. Heat treatment principles and techniques. – Delhi, India: PHI Learning, 2011. 408 p.
González G., Sauer F., Plogmeyer M., Gerstenmeyer M., Bräuer G., Schulze V. Effect of thermomechanical loads and nanocrystalline layer formation on induced surface hardening during orthogonal cutting of AISI 4140. Procedia CIRP. 2022. V. 108, pp 228-233. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.03.040.
Davis J.R. Surface hardening of steels understanding the basics. Materials Park, OH, USA: ASM International. 2002. 319 p.
Guo Y.B., Janowski G.M. Microstructural characterization of white layers by hard turning and grinding. Transactions of NAMRI/SME. Vol. 32. 2004. 367–374.
Cao S.C., Zhang X., Lu J. et al. Predicting surface deformation during mechanical attrition of metallic alloys. Comput Mater. 2019. V. 5 (36). https://doi.org/10.1038/s41524-019-0171-6
Astarita A., Prisco U. Tensile properties of a hot stretch formed Ti-6Al-4V alloy component for aerospace applications. Manufacturing Technology. 2017. 17(2), 141-147.
Погребна Н.Е., Куцова В.З., Котова Т.В. Способи зміцнення металів. Дніпро: НМетАУ. 2021. 89 с.
Мазур М.П. Основи теорії різання матеріалів. Львів : Новий світ-2000. 2011. 422 с.
Huseynov H. New Trends in Mechanical Engineering Technology. Advances in Science and Technology. 2024. https://doi.org/10.4028/p-xvvnq0
Kundrak J., Mamalis A.G., Gyani K., Bana V. Surface layer microhardness changes with high-speed turning of hardened steels. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Vol. 53 (1). 2011. 105–112.
Kónya G.,Takács J.,Miskolczi I., Kovács Z. Investigation of the effects of machining parameters on cutting conditions during orthogonal turning of austenite stainless steel. Production Engineering Archives. 30(1). 2024. 86-93. https://doi.org/10.30657/pea.2024.30.8
Patne H.P., Kumar A., Karagadde S., Joshi S.S. Modeling of temperature distribution in drilling of titanium. International Journal of Mechanical Sciences. Vol. 133. 2017. 598-610. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2017.09.024.