Влияние лазерной модификации поверхностного слоя нитридной керамики на надежность фрез при чистовой обработке заготовок из закаленной стали

В. В. Кузин; С. Н. Григорьев; С. Ю. Федоров; М. А. Волосова

doi:10.17073/1683-4518-2022-11-55-59

Влияние лазерной модификации поверхностного слоя нитридной керамики на надежность фрез при чистовой обработке заготовок из закаленной стали

В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, С. Ю. Федоров, М. А. Волосова

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-11-55-59

Полный текст:

Аннотация

Выявлено влияние импульсной лазерной модификации поверхностного слоя нитридной керамики на надежность фрез при чистовой обработке заготовок из закаленной стали. Повышение надежности фрез с модифицированными режущими пластинами связали с удалением дефектного слоя, образовавшегося при шлифовании, и формированием нового поверхностного слоя при лазерном воздействии, имеющего низкую степень дефектности и повышенную сопротивляемость росту трещин.

Ключ. слова

нитридная керамика (Si3N4-керамика), импульсная лазерная модификация, поверхностный слой, надежность, износ, трещина, индентирование,

Об авторах

В. В. Кузин

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

В. В. Кузин, д.т.н.

Москва

С. Н. Григорьев

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

С. Н. Григорьев, д.т.н.

Москва

С. Ю. Федоров

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

С. Ю. Федоров, к.т.н.

Москва

М. А. Волосова

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

М. А. Волосова, к.т.н.

Москва

Список литературы

1. Xu, Weiwei. Reliability prediction of a microwave sintered Si3N4-based composite ceramic tool / Weiwei Xu, Zengbin Yin, Juntang Yuan [et al.] // Ceram. Int ― 2021. ― Vol. 47, № 12. ― P. 16737‒16745.

2. Kuzin, V. V. Change in ceramic object surface layer structure during operation. Part 1 / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. A. Volosova // Refract. Ind. Ceram. ― 2020. ― Vol. 61, № 1. ― P. 94‒99. Кузин, В. В. Изменение структуры поверхностного слоя керамических изделий при эксплуатации. Часть 1 / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2020. ― № 2. ― С. 39‒45.

3. Kuzin, V. V. Change in ceramic object surface layer structure during operation. Part 21 / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. A. Volosova // Refract. Ind. Ceram. ― 2020. ― Vol. 61, № 2. ― P. 178‒182. Кузин, В. В. Изменение структуры поверхностного слоя керамических изделий при эксплуатации. Часть 2 / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2020. ― № 3. ― С. 50‒55.

4. Basista, M. The sliding crack model of brittle deformation: An internal variable approach / M. Basista, D. Gross // Int. J. Solids Structures. ― 1998. ― Vol. 35, № 5. ― Р. 487‒509.

5. Yinping, Li. On sliding crack model for brittle solids / Li Yinping, Yang Chunhe // Int. J. Fracture. ― 2006. ― Vol. 142. ― Р. 323‒330.

6. Kuzin, V. Designing of details taking into account degradation of structural ceramics at exploitation / V. Kuzin, S. Grigoriev, M. Volosova [et al.] // Appl. Mech. Mater. ― 2015. ― Vols. 752/753. ― Р. 268‒271.

7. Tan, Da-Wang. Fabrication and modelling of Si3N4 ceramics with radial grain alignment generated through centripetal sinter-forging / Da-Wang Tan, Zhen-Yong Lao, Wei-Ming Guo [et al.] // J. Mater. Sci. Technol. ― 2022. ― Vol. 126. ― P. 1‒14.

8. Kuzin, Valery V. A new generation of ceramic tools / Valery V. Kuzin, Sergey N. Grigor’ev, David R. Burton [et al.] // Proceedings of the 10th International Conference on Manufacturing Research, ICMR 2012. ― 2012. ― Р. 523‒528.

9. Baraheni, Mohammad. Predicting subsurface damage in silicon nitride ceramics subjected to rotary ultrasonic assisted face grinding / Mohammad Baraheni, Saeid Amini // Ceram. Int. ― 2019. ― Vol. 45, № 8. ― P. 10086‒10096.

10. Tan, Da-Wang. Performance improvement of Si3N4 ceramic cutting tools by tailoring of phase composition and microstructure / Da-Wang Tan, Lin-Lin Zhu, Wan-Xin Wei [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46, № 16. ― Рart. А. ― P. 26182‒26189.

11. Grigoriev, S. N. Prospects for tools with ceramic cutting plates in modern metal working / S. N. Grigoriev, V. V. Kuzin // Glas. Ceram. ― 2011. ― Vol. 68, № 7/8. ― Р. 253‒257.

12. Ma, Zheng. Cutting performance and tool wear of SiAlON and TiC-whisker-reinforced Si3N4 ceramic tools in side milling Inconel 718 / Zheng Ma, Xingwei Xu, Xianghui Huang [et al.] // Ceram. Int. ― 2022. ― Vol. 48, № 3. ― P. 3096‒3108.

13. Kuzin, V. Tool life and wear mechanism of coated Si3N4 ceramic tools in turning grey cast iron / V. Kuzin, S. Grigoriev // Key Engin. Maters. ― 2014. ― Vol. 581. ― Р. 14‒17.

14. Zheng, Guangming. Friction and wear behaviors of sialon–Si3N4 graded nano-composite ceramic materials in sliding wear tests and in cutting processes / Guangming Zheng, Jun Zhao, Yonghui Zhou // Wear. ― 2012. ― Vol. 290/291. ― P. 41‒50.

15. Tian, Xianhua. Performance of Si3N4 / (W, Ti) C graded ceramic tool in high-speed turning iron-based superalloys / Xianhua Tian, Jun Zhao, Xinya Wang [et al.] // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44, № 13. ― P. 15579‒15587.

16. Ma, Zhiyuan. Effect of Mo and TiC addition on the microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered Si3N4 composites / Zhiyuan Ma, Huichao Cheng, Jinglian Fan [et al.] // Ceram. Int. ― 2022. ― Vol. 48, № 15. ― P. 22403‒22410.

17. Huang, Junwei. Microstructure and mechanical properties of α/β-Si3N4 composite ceramics with novel ternary additives prepared via spark plasma sintering / Junwei Huang, Xiaoan Lv, Xiaofeng Dong [et al.] // Ceram. Int. ― 2022. ― Vol. 48, № 20. ― P. 30376‒30383.

18. Кузин, В. В. Влияние лазерной модификации поверхностного слоя Al2O3‒TiC-керамики на надежность резцов в стационарных условиях эксплуатации / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, С. Ю. Федоров [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2022. ― № 8. ― С. 53‒58.

19. Pradhan, Subhadip. Experimental investigation and optimization on machined surface of Si3N4 ceramic using hot SiC abrasive in HAJM / Subhadip Pradhan, Debabrata Dhupal, Sudhansu Ranjan Das [et al.] // Mater. тoday: Proceedings. ― 2021. ― Vol. 44, № 1. ― P. 1877‒1887.

20. Kuzin, V. A model of forming the surface layer of ceramic parts based on silicon nitride in the grinding process / V. Kuzin // Key Eng. Mater. Precision Machining. ― 2012. ― Vol. 496. ― Р. 127‒131.

21. Xing, Youqiang. Formation of bionic surface textures composed by micro-channels using nanosecond laser on Si3N4-based ceramics / Youqiang Xing, Cheng Luo, Yizhi Wan [et al.] // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47, № 9. ― P. 12768‒12779.

22. Zou, Hongbo. Efficiency of surface texturing in the reducing of wear for tests starting with initial point contact / Hongbo Zou, Shuai Yan, Tong Shen [et al.] // Wear. ― 2021. ― Vol. 482/483. ― 203957.

23. Pu, Yezhuang. Study on the three-dimensional topography of the machined surface in laser-assisted machining of Si3N4 ceramics under different material removal modes / Yezhuang Pu, Yugang Zhao, Haiyun Zhang [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46, № 5. ― P. 5695‒5705.

24. Shukla, Pratik. Response of silicon nitride ceramics subject to laser shock treatment / Pratik Shukla, X. Shen, Ric Allott [et al.] // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47, № 24. ― P. 34538‒34553.

Дополнительные файлы

Для цитирования: Кузин В.В., Григорьев С.Н., Федоров С.Ю., Волосова М.А. Влияние лазерной модификации поверхностного слоя нитридной керамики на надежность фрез при чистовой обработке заготовок из закаленной стали. Новые огнеупоры. 2022;(11):55-59. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-11-55-59

For citation: Kuzin V.V., Grigor’ev S.N., Fedorov S.Y., Volosova M.A. Influence of laser modification of nitride ceramics surface layer on the milling cutters reliability during the finishing of hardened steel workpieces. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;(11):55-59. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-11-55-59

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

ISSN 1683-4518 (Print)

Логин
Пароль