Достижения в области автомобилестроения
Открытый доступ

Абстрактный

Экспериментальное исследование пористых металлических материалов в процессе высокоскоростного микрофрезерования

Чжицян Лю

Пористые нержавеющие стали, которые недавно распространились на микромасштабную область, широко используются для биомедицинских материалов, поскольку они имеют хорошее соотношение прочности к весу и превосходную коррозионную стойкость. Большинство компонентов, изготовленных из пористых материалов, по-прежнему требуют вторичной обработки, несмотря на то, что производятся в формах, близких к заданным. Однако они плохо поддаются обработке. Высокая сила резания, высокая температура резания, плохая целостность поверхности и сильный износ инструмента встречаются в процессе обработки труднообрабатываемых пористых материалов. В этой статье основное внимание уделяется характеристикам микрорезки и влиянию параметров резки при микрофрезеровании пористых материалов из нержавеющей стали, включая закономерности и механизм износа инструмента, влияние износа инструмента и параметров резки на топографию поверхности, силу резания и температуру резания. Были проведены сравнительные эксперименты для исследования заусенцев на поверхности и характеристик резки пористых материалов в процессе микрофрезерования. Изучается влияние параметров обработки на пористые нержавеющие стали при микрофрезеровании. Кроме того, также установлена ​​предварительная связь параметров резки с силой микрофрезерования и температурой фрезерования. Были рассмотрены закономерности и механизмы износа инструмента. На основании полученных результатов в данной статье сделан вывод о том, что износ инструмента влияет на морфологию поверхности обрабатываемой детали и влияние структурной пористости на процесс резания во время микрообработки пористых материалов. Пористые металлические материалы широко используются в аэрокосмической промышленности, машиностроении, химической инженерии, инженерии по защите окружающей среды и биомедицинской инженерии с разработкой новых материалов. Механические свойства пористых металлических материалов зависят от характеристик микроструктуры. Пористые материалы могут надлежащим образом контролировать диаметр, направление и распределение пор с их усовершенствованием и прорывом в технологии производства. Однако внутренняя структура пористых материалов намного сложнее, чем эта, чтобы соответствовать требованиям с точки зрения размера пор, уровня пористости и компонентов материала. Вся связь с внешней средой может быть разделена на три типа: открытое отверстие, полуоткрытое отверстие и закрытое отверстие. Однако вся связь должна быть упрощена или принимать эквивалентные обработки во многих случаях исследования из-за разнообразия и сложности пористых металлических материалов. Сложная и нерегулярная микроструктура может быть упрощена до регулярной и

единая модель для анализа с использованием принципа гомогенизации. Формы поперечного сечения отверстий включают треугольную, квадратную, шестиугольную, круговую и эллипсную формы. Микроструктура поверхности пористых материалов из нержавеющей стали. Внутренняя микроструктура пористых материалов, включая форму пор, диаметр пор и правило распределения, напрямую влияет на механические характеристики и обрабатываемость. Было проведено несколько исследований механизмов обработки микроструктуры пористых материалов. Сложная микроструктура материалов оказывает большое влияние на качество обработки и целостность поверхности. При макрообработке пористых материалов износ резца изучался Артамоновым и Кононенко и было обнаружено, что влияние структурной пористости на силы резания, возникающие во время микрообработки, является значительным. Попов сосредоточился на поиске взаимосвязи между характеристиками микрофрезерования и эффектами микроструктуры материала. Кроме того, нетрадиционная обработка пористых материалов была исследована для преодоления трудностей в традиционном процессе обработки. Титан, ферросплавы и керамика используются в качестве преобладающих пористых материалов в костной инженерии и получили значительное исследовательское внимание. Jasperson et al.13 сравнили микро-штифт-ребро и микрообработку с учетом термогидравлических характеристик и технологичности. Shen и Brinson14 изучали конечно-элементное моделирование пористого титана. Моделирование обработки на уровне микроструктуры ферросплавов исследовалось Chuzhoy.15 Abolghasemi Fakhri et al. использовали методологию на основе изображений для установления корреляций между пористостью и силой резания при микрофрезеровании пористой титановой пены. Sharma et al. представили экспериментальную работу по процессу электроэрозионной обработки проволокой, в которой определяется влияние параметров процесса, которые влияют на скорость резания, размерный сдвиг и шероховатость поверхности при обработке пористого сплава никель-титан (Ni40Ti60). Пористая нержавеющая сталь также широко используется в биомедицинских приложениях из-за ее превосходных показателей прочности и сопротивления ползучести.18–20 сверхмеханические свойства рассматриваются как палка о двух концах, поскольку пористые нержавеющие стали имеют плохую обрабатываемость. Dewidar и Khalil20 изучали обработку и механические свойства пористой нержавеющей стали 316L для биомедицинских применений. Однако обрабатываемость и процесс обработки пористого материала из нержавеющей стали не были полностью исследованы, особенно в процессе микрорезки.