CC BY
2
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Абляз Т.Р., Шлыков Е.С., Осинников И.В., Блохин В.Б., Хайрулин В.Т. Исследование процесса проволочно-вырезной электроэрозионной обработки изделий, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ВВ751П // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. - 2023. - Т. 25, № 4. - С. 71-80. DOI: 10.15593/2224-9877/2023.4.07
Please cite this article in English as:
Ablyaz T.R., Schlykov E.S., Muratov K.R., Blokhin V.B., Hajrulin V.T. investigation of the process of wire-cut edm of products made of heat-resistant nickel alloy VV751P. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2023, vol. 25, no. 4, pp. 71-80. DOI: 10.15593/2224-9877/2023.4.07
ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение
Т. 25, № 4, 2023 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science
http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/
Научная статья
DOI: 10.15593/2224-9877/2023.3.07 УДК 621
Т.Р. Абляз1, Е.С. Шлыков1, И.В. Осинников1, В.Б. Блохин1, В.Т. Хайрулин2
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация 2ОДК-Пермские моторы, Пермь, Российская Федерация
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОВОЛОЧНО-ВЫРЕЗНОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ВВ751П
Актуальной задачей современного машиностроения является теоретическое моделирование зависимости параметров качества и точности от режимов проволочно-вырезной электроэрозионной обработки (ПВЭЭО) изделий, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов, таких как ВВ751П, разработка эмпирических моделей, описывающих взаимосвязь шероховатости и ширины реза обработанной поверхности изделий. Целью работы является теоретическое исследование особенностей формирования показателей качества и точности при ПВЭЭО изделий, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ВВ751П. Для проведения экспериментов использовался обрабатываемый материал - жаропрочный никелевый сплав ВВ751П. Обработка проводилась на проволочно-вырезном электроэрозионном станке Electrónica EcoCut. Для измерений шероховатости обработанной поверхности применялся профилометр Perthometer S2, Mahr. Для измерения ширины реза использовался световой микроскоп Olympus GX 51 при увеличении 100х. Для получения экспериментальных данных проведен факторный эксперимент. В качестве входных параметров выбраны время включения импульса Ton, мкс, время выключения импульса Toff, мкс, h высота заготовки, мм. В результате выполнения работы получены регрессионные зависимости параметра шероховатости Ra и ширины реза Y. Установлено, что при h=10 мм максимальное значение шероховатости Ra=3,155 мкм достигается при Ton=30 мкс, Tof=60 мкс, минимальное значение параметра шероховатости Ra=1,15 мкм при h=15 мм достигается при Toff=60 мкс, Ton=21 мкс. Установлено, что максимальное значение ширины реза Y= 380 мкм достигается при Ton=30 мкс, Tof=60 мкс, h=15 мм, а минимальное значение ширины реза Y=277 мкм достигается при Tofi=51 мкс, Ton=21 мкс, h=15 мм.
Ключевые слова: проволочно-вырезная электроэрозионная обработка, жаропрочный никелевый сплав ВВ751П, шероховатость поверхности, ширина реза, регрессионный анализ, факторный эксперимент, время включения импульса, время выключения импульса, изделия ГТД, гранулируемый сплав.
T.R. Ablyaz1, E.S. Schlykov1, K.R. Muratov1, V.B. Blokhin1, V.T. Hajrulin2
1Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation 2UEC-Aviadvigatel, Perm, Russian Federation
INVESTIGATION OF THE PROCESS OF WIRE-CUT EDM OF PRODUCTS MADE OF HEAT-RESISTANT NICKEL ALLOY VV751P
An urgent task of modern mechanical engineering is theoretical modeling of the dependence of quality and accuracy parameters on modes of wire-cut EDM of products made of heat-resistant nickel alloys such as VV751P, development of empirical models describing the relationship between roughness and cut width of the machined surface of products. The aim of the work is a theoretical study of the peculiarities of the formation of quality and accuracy indicators at wire-cut EDM of products made of heat-resistant nickel alloy VV751P. To carry out the experiments, the material being processed was the heat-resistant nickel alloy VV751P. The wires were processed on an Electronica EcoCut wire-cut electrical discharge machine. To measure the roughness of the machined surface, a profilometer Pertometer S2, Mahr was used. An Olympus GX 51 light microscope was used to measure the cutting angle at 100x magnification. To obtain experimental data, a factory experiment was carried out. As a result of work performance regression dependences of roughness parameter and width of cut have been obtained. It is established that at h=10 mm the maximum value of roughness parameter Ra=3,155 microns is reached at Ton=30 ps, Toff=60 ps, the minimum value of roughness parameter Ra=1,15 microns at h=15 mm is reached at Toff=60 ps, Ton=21 ps. It was found that the maximum value of cutting width Y=380 pm is achieved at Ton=30 ps, Toff=60 ps, h=15 mm and the minimum value of cutting width Y=277 pm is achieved at Toff=51 ps, Ton=21 ps, h=15 mm.
Keywords: wire-cut EDM, heat-resistant nickel alloy VV751P, surface roughness, cutting width, regression analysis, factorial experiment, pulse on time, pulse off time, gas turbine engine product, granulated alloy.
Введение
На современном этапе развития машиностроения предъявляются жесткие требования к точности, качеству и надежности выпускаемой продукции. В последние десятилетия высокую актуальность приобрели требования повышения надежности, экологичности, удельной тяги и топливной эффективности силовых установок. Важнейшим направлением авиастроения является внедрение и использование жаропрочных материалов с заданным комплексом механических и физико-химических свойств, обеспечивающих конструкционную прочность деталей машин и механизмов на протяжении всего заданного ресурса их эксплуатации. Решением этой задачи является применение жаропрочных никелевых сплавов. Применение данных материалов повышает износостойкость, жаропрочность и эксплуатационные свойства выпускаемых изделий. Применение жаропрочного никелевого сплава, такого как ВВ751П, позволяет изготавливать изделия, которые выдерживают высокие температурные нагрузки. Данный сплав может выдерживать высокотемпературные применения, что делает их чрезвычайно привлекательными и подходящими для промышленных нужд, таких как реактивные двигатели или паровые турбины [1; 2]. Это абсолютно новый вид сплавов, содержащий 10-12 % хрома, 50-56 % никеля, являющегося основой сплава, 5-6 % молибдена, 3 % титана, 14-16 % кобальта. Такой сплав работает в экстремальных и принципиально различающихся условиях. Основное требование к сплавам для лопаток газотурбинных двигателей - высокое сопротивление ползучести при температурах 950-1100 °С и напряжениях 150-250 МПа. Количество примене-
ний жаропрочных сплавов увеличивается с каждым годом благодаря особым известным свойствам, таким как стойкость к воздействию экстремально высоких температур, высокая прочность при нагреве, минимальная ползучесть, стойкость к коррозии, возможность их применения для работы в агрессивных средах [3-5].
В работе [6] приведены характеристики жаропрочных никелевых сплавов, в том числе сплава ВВ751П. В настоящее время данный сплав активно используется в изготовлении дисков авиационного двигателя. Автором работы приведено сравнение сплавов, используемых за рубежом и отечественных сплавов. Отечественные сплавы, такие как ВВ751П, по механическим и жаропрочным свойствам не уступают зарубежным, а по некоторым свойствам превосходят зарубежные сплавы. Мелкие гранулы сплава обеспечивают получение мелкозернистого и более однородного по химическому составу и структурным составляющим материала с соответствующим повышением общего уровня механических характеристик. Уменьшение размера используемых гранул автоматически приводит к уменьшению размера возможных включений, что позволяет повысить характеристики сопротивления материала. Предел прочности материала ВВ751П повышается до 1647 МПа. При обработке изделий из жаропрочного никелевого сплава ВВ751П из-за его высоких физико-механических характеристик остро встает вопрос обработки поверхности. Одним из распространенных методов является механическая обработка, преимущественно точение или фрезерование. Однако, несмотря на широкую популярность данных методов, обработка жаропрочных материалов традиционными методами является проблематичной. Например, при механической обработке жаро-
прочных никелевых сплавов на инструмент оказывается высокое давление, что сопровождается выделением большого количества тепла [7]. Большие температуры негативно влияют на режущий инструмент, тем самым увеличивается время на обработку детали. Также возрастает износ режущего инструмента, следовательно, повышается конечная стоимость изготовления годных изделий.
Актуален вопрос разработки новой технологии обработки современных жаропрочных никелевых сплавов, таких как ВВ751П.
Обработку вышеназванного материала можно выполнить благодаря использованию методов обработки, основанных на электрофизических воздействиях. Одним из таких методов является электроэрозионная обработка (ЭЭО). Немногие исследователи пытались обрабатывать никелевые сплавы с использованием различных нетрадиционных процессов обработки, и было обнаружено, что проволочно-вырезная электроэрозионная обработка является подходящим процессом, поскольку это один из самых сложных и аккуратных процессов обработки, используемых для обработки деталей сложной формы, изготовленной из любых токо-проводящих материалов. Поэтому, поскольку никелевые сплавы являются хорошим проводящим материалом, а современные изделия требуют изготовления сложных форм, ПВЭЭО лучше всего подходит для обработки сложнопрофильных изделий, выполненных из никелевых легированных сплавов. В настоящее время метод ПВЭЭО является одним из самых распространенных методов обработки высокотвердых материалов и положен в основу большинства технологических процессов, как в серийном, так и в массовом производстве. Метод позволяет обеспечивать заданную точность и качество поверхности. Объем удаляемого из кратеров материала зависит от параметров ЭДМ, таких как ток разряда I, напряжение разряда и с, длительность импульса 4кл и временной интервал 4ыкл; материал инструментального электрода; тип диэлектрика [8-13].
В работе [14] исследовались характеристики ПВЭЭО, а именно скорость съема материала (МЯЯ) и шероховатость поверхности (8Я) сплава №!ШОЬ60. В результате исследования установлено, что ток импульса является важным фактором для увеличения МЯЯ и 8Я. Исследования влияния параметров резания при ПВЭЭО на МТШОЬбО, проведенные в работе [15], показали, что огромное количество искр, генерируемых ПВЭЭО при более высоком времени импульса, приводит к образованию множества кратеров на поверхности, а образование слоя на обработанном сплаве происходит из-за быстрого охлаждения после обработки. Слой
сплава имел более высокую микротвердость по сравнению с базовой деталью. В работе [16] проведены оптимизационные исследования ПВЭЭО для пористого сплава №40Т160 и установлены соотношения между пиковым током, временем импульса, временем паузы и напряжением сервопривода с помощью метода отклика поверхности (Я^М) на основе центральной композиционной ротационной конструкции. Установлено, что при ПВЭЭО сплава №Т1 достаточно одной операции резания.
В работе [17] проведено экспериментальное исследование влияния размера зерна графитового электрода-инструмента на скорость съема материала (МЯЯ), скорость износа инструмента (TWR) и шероховатость поверхности (Яа) из На81е11оу С-22. Можно сделать вывод, что в большей части современные исследования посвящены непосредственно обработке сложных никелевых сплавов не являющихся жаропрочными. Данные сплавы используются в медицине и другой бытовой промышленности. Вопросы обработки жаропрочных гранулируемых никелевых сплавов нового поколения практически не изучены. При обработке новых материалов необходимо прогнозировать величину межэлектродного зазора, качество поверхности и другие параметры. На машиностроительных предприятиях при внедрении современных материалов для обеспечения точности используют методику пробных резов, что существенно увеличивает время внедрения новой технологии каждого материала. Для сокращения времени внедрения технологии необходимо использовать моделирование процессов ПВЭЭО, факторный эксперимент, регрессионный анализ [18-27].
В связи с этим актуальной задачей является теоретическое моделирование зависимости параметров качества и точности от режимов ПВЭЭО изделий, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ВВ751П, разработка эмпирических моделей, описывающих взаимосвязь шероховатости и ширины реза обработанной поверхности изделий. Целью работы является теоретическое исследование особенностей формирования показателей качества и точности при ПВЭЭО изделий, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ВВ751П.
Материалы и методы
Для проведения экспериментов использовался обрабатываемый материал - жаропрочный никелевый сплав ВВ751П (ОАО «Всероссийский институт лёгких сплавов, Москва, Россия). Размер заготовок 15^10x1,5 мм и 10x10x1,5 мм. Обработка проводилась на проволочно-вырезном электроэрозионном станке Е1ес1готса ЕсоСи1 В качестве
электрода-инструмента выбрана электроэрозионная проволока BercoCut диаметром 0,25 мм. В качестве рабочей жидкости используется дистиллированная вода. Для измерений шероховатости обработанной поверхности применялся профилометр Perthometer S2, Mahr. Базовая длина измерения составляла 0,8 мм. Измерялся следующий параметр: среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины (Ra).
Для измерения ширины реза использовался световой микроскоп Olympus GX 51 при увеличении 100х.
Для получения экспериментальных данных проведен факторный эксперимент. В качестве входных параметров выбраны время включения импульса Ton, мкс, время выключения импульса Toff, мкс, h - высота заготовки, мм. Интервалы варьирования приведены в табл. 1.
Таблица 1
Входные параметры для проведения эксперимента
Таблица 3
Параметр Ton, мкс Toff1, мкс h, мм
Min уровень 21 21 10
Max уровень 30 60 15
7 - 7 X = 7 70
h
Матрица планирования
№ п/п X0 X X2 Хз XX2 ХХз ХХз ХХХз
1 + - - - + + + -
2 + + - - - + - +
3 + - + - - - + +
4 + + + - + - - -
5 + - - + + - - +
6 + + - + - - + -
7 + - + + - + - -
8 + + + + + + + +
Раскодированная матрица
№ п/п Ton, мкс Toff, мкс Toff1, мкс h, мм
1 21 51 6 10
2 30 51 6 10
3 21 60 6 10
4 30 60 6 10
5 21 51 6 15
6 30 51 6 15
7 21 60 6 15
8 30 60 6 15
Для каждой строки матрицы планирования по результатам экспериментов находится среднее арифметическое значение параметра оптимизации (2):
У. =
У * у..
m
(2)
Выходными параметрами являются: ширина реза У (мкм) и шероховатость поверхности Яа (мкм). Составляется матрица планирования с учетом кодирования факторов при значении. Значения фиктивных переменных рассчитываются по формуле (1)
где} - номер опыта, / - номер параллельного опыта, И - количество параллельных опытов, yj - значение функции отклика. С целью оценки отклонений параметра оптимизации от его среднего значения для каждой строки матрицы планирования вычисляется выборочная дисперсия (3):
1
SJ У (у, - У.J)2. ' 11=1
m-
(3)
Ошибка опыта рассчитывается по формуле (4)
(4)
S2 = sj .
(1)
где И - шаг варьирования.
В табл. 2 представлена матрица планирования для проведения факторного эксперимента.
Таблица 2
Исследования шероховатости поверхности
В табл. 4 представлены результаты эксперимента.
Таблица 4
Результаты эксперимента измерения параметра шероховатости
№ п/п Результаты повторов Среднее, yj Выбор. дисп., Sj
У1 У2 У3
1 1,42 2 2,5 1,973333 0,292133333
2 2,04 3,9 3 2,98 0,8652
3 1,09 2 1,5 1,53 0,2077
4 1,48 1,2 2,2 1,626667 0,266133333
5 2,72 2,02 3,5 2,746667 0,548133333
6 2,5 2,1 3,2 2,6 0,31
7 2,73 2,02 3,03 2,593333 0,269033333
8 3,07 2,89 4,2 3,386667 0,504233333
В табл. 3 представлена раскодированная матрица планирования для проведения факторного эксперимента.
Рассчитывается мости (5):
дисперсия воспроизводи-
У N s2
S2 = ^ i=1 j = 0,407.
y N
(5)
Проверка однородности дисперсии по критерию Кохрена (О-критерий):
G < G
расч _ табл :
5 0 407 Часч = = = 0,13 < 0,52 - дисперсия
однородна и подчиняется закону распределения. = (т -1) • N = (3 -1) • 8 = 16,
где / - число степеней свободы, N - число экспериментов, т - число повторений
По результатам эксперимента вычисляются коэффициенты модели. Свободный член считается по формуле (6):
ь =
У N=1 у J
N
(6)
Результаты расчетов представлены в табл. 5.
Таблица 5
Результаты расчета коэффициентов модели
Коэффициент Значение tp расчетное
регрессии коэффициента
Ь0 2,429583333 18,63814631
Ы 0,21875 1,67810441
Ь2 -0,145416667 -1,115539884
Ь3 0,402083333 3,084515725
ЪЪ 0,00375 0,028767504
¿2^3 0,30375 2,330167838
Ъ1Ъ3 -0,057083333 -0,437905341
Ъ1Ъ2Ъ3 0,23125 1,77399609
Коэффициент является значимым в том случае, если значение удовлетворяет условию: tp расчетное > tр табличного. Тогда полином будет иметь вид:
у = 2,42 + 0,2 ц + 0,145х2 + 0,402х3 + 0,3х2 х3.
После расчета коэффициентов модели и проверки их значимости определяется дисперсия адекватности по критерию Фишера:
s 2 -
m ■ У N-1Y - Yn )2 _3 • 2000
/
-1200,
АД
/ад - N -1 - 8 - 4 - 4,
где I - число значимых коэффициентов
S 2
F - ^ р S2
1200 - <
890 ' < ртабл:
(7)
(8)
(9)
где табл = 2,9
Исходя из условия (9), можно сделать вывод, что модель является адекватной. Проводится обратная замена параметров матрицы планирования для перехода к математической модели. Окончательная модель принимает следующий вид (10):
Ra - 36091 +105 ■ Ton + 6775 ■ Toff + + 3691 ■ H - 600 ■ Toff ■ H.
(10)
На рис. 1, 2 представлены графики зависимости параметра шероховатости Яа от времени действия импульса Топ, мкс, и времени выключения импульса Тоя, мкс при постоянных высотах обрабатываемых заготовок к=10 мм, к=15 мм соответственно.
Рис. 1. График зависимости шероховатости от времени включения и выключения импульса при Н=\0
Из графика гиперповерхности на рис. 1 следует, что при к=10 мм максимальное значение шероховатости Яа=3,155 мкм достигается при Тт=30 мкс, Тояя=60 мкс, а минимальное значение шероховатости Яа=2,655 мкм достигается при Тояя=51 мкс, Топ=25,5 мкс.
2,5 2 13 1 0,5 О
60
55,5
! * £ 5
I $
Время действия импульса, 7"оп, мкс ш
■ 0-0,5 ■ 0,5-1 ■ 1-1,5 ■ 1,5-2 ■ 2-2,5
Рис. 2. График зависимости шероховатости от времени включения и выключения импульса при к=15 мм
Из графика гиперповерхности на рис. 2 следует, что при к=15 мм максимальное значение шероховатости Яа=2,45 мкм достигается при Топ=30 мкс, Тояя=55,5 мкс, а минимальное значение шерохова-
тости Яа=1,15 мкм достигается при 7о*=60 мкс, Гоп=21 мкс. Данные зависимости впервые получены для жаропрочного никелевого сплава ХН56КВМТЮБ. Данный сплав является абсолютно новым сплавом, разработанным в России, зависимостей формирования параметра шероховатости для него ранее не существовало.
Исследование ширины реза
Немаловажным фактором, позволяющим оценить точность ПВЭЭО изделий из жаропрочных никелевых сплавов, является величина межэлектродного зазора, оцениваемая шириной реза. Результаты эксперимента для ширины реза представлены в табл. 6.
Таблица 6
Результаты эксперимента
№ п/п Результаты повторов Среднее, yj Выбор. дисп., —2
У1 У2 У3
1 386 361 300 349 1957
2 232 333 340 301,6666667 3652,333333
3 374 364 352 363,3333333 121,3333333
4 371 381 340 364 457
5 279 272 258 269,6666667 114,3333333
6 302 350 380 344 1548
7 365 382 381 376 91
8 377 341 390 369,3333333 644,3333333
Рассчитывается дисперсия воспроизводимости:
у N — 2
—у = y=L_L = ¡073,167.
y N
Проверка однородности дисперсии по критерию Кохрена (G-критерий)
G < G
расч — табл'
G = _fmax = 3652
расч у _ 8585
= 0,42 < 0,52 - дисперсия од-
нородна и подчиняется закону распределения.
^ = (т -1) • N = (3 -1) • 8 = 16,
где / - число степеней свободы, N - число экспериментов, т - число повторений.
По результатам эксперимента вычисляются коэффициенты модели (табл. 7). Свободный член считается по формуле (11):
b = ^^
Ьо N
(11)
Коэффициент является значимым в том случае, если значение удовлетворяет условию: ^ расчетное > íр табличного. Тогда полином будет иметь вид:
y = 342,125 + 26,041*2 + 6,875*2 *3 + + 14,291*1 *з —16,125*1*2 *з.
Таблица 7
Результаты расчета коэффициентов модели
Коэффициент регрессии Значение коэффициента 1р расчетное
b0 342,125 51,1630992
b1 2,625 0,392555748
b2 26,04166667 3,894402265
Ь -2,375 -0,355169487
b1bi -4,125 -0,616873319
ЬгЬъ 6,875 1,028122198
bib 14,29166667 2,137247963
bibib -16,125 -2,411413882
После расчета коэффициентов модели и проверки их значимости определяется дисперсия адекватности по критерию Фишера:
_2 = _АД =
y=1(Y — Yn )2 3 - 7940
/
= 3970.
АД
/ад = N — l = 8 — 4 = 4,
где l - число значимых коэффициентов. 3970
_2
F = —АД
Р о2 _У
8585
= 0,47 < F
pтабл-
(12)
(13)
(14)
где ^ртабл = 2,9
Исходя из условия (14), можно сделать вывод, что модель является адекватной. Проводится обратная замена параметров матрицы планирования для перехода к математической модели. Окончательная модель принимает следующий вид:
У = 875422 +139560 • +1179 • Н • +
+ 2557 -T
H — 43. T . T
П HJ ioff io
H.
На рис. 3, 4 представлены графики зависимости величины ширины реза Y от времени действия импульса Ton, мкс, и времени выключения импульса Toff, мкс, при постоянных высотах обрабатываемых заготовок h=10 мм, h=15 мм соответственно.
Рис. 3. График зависимости ширины реза от времени включения и выключения импульса при И=10 мм
Из графика гиперповерхности (рис. 3) следует, что при к=10 мм максимальное значение ширины реза 7=360 мкм достигается при Топ=30 мкс, Тоя=60 мкс, а минимальное значение ширины реза 7=292 мкм достигается при Тояя=51 мкс, Топ=25,5 мкс.
25,5 51 |
30 ч>
о.
Время действия импульса, 7"оп, мкс 13:1
■ 0-100 ■ 100-200 ■ 200-300 ■ 300-400
Рис. 4. График зависимости ширины реза от времени включения и выключения импульса при к=15 мм
Из графика гиперповерхности на рис. 4 следует, что при к=15 мм максимальное значение ширины реза 7=380 мкм достигается при Топ=30 мкс, Тоя=60 мкс, а минимальное значение ширины реза 7=277 мкм достигается при Тояя=51 мкс, Топ=21 мкс.
На рис. 5, 6 представлены замеры величины ширины реза заготовок толщиной 10 и 15 мм соответственно, полученных при обработке на режимах 3, 4, 7, 8 при увеличении 100 крат.
Рис. 5. Значение величины ширины реза при обработке на режимах 3 и 4 при увеличении х100: а - режим 3; б - режим 4
б
Рис. 6. Ширина реза при обработке на режимах 7 и 8, высота 10, увеличение х100: а - режим 7; б - режим 8
Установлено, что с увеличением энергии импульса значение ширины реза меняется незначительно и лежит в одном диапазоне 360 мкм. При увеличении высоты обработки значение ширины реза увеличивается и составляет 370-380 мкм.
Заключение
1. Получены регрессионные зависимости параметра шероховатости при ПВЭЭО жаропрочного никелевого сплава ВВ75Ш. Установлено, что при к=10 мм максимальное значение шероховатости Яа=3,155 мкм достигается при Топ=30 мкс, ТоЯ= = 60 мкс, а минимальное значение шероховатости Яа=2,655 мкм достигается при Тояя=51 мкс, Топ= = 25,5 мкс. Установлено, что при к=15 мм максимальное значение шероховатости Яа=2,45 мкм достигается при Топ=30 мкс, ТоЯ=55,5 мкс, а минимальное значение шероховатости Яа=1,15 мкм достигается при Тоя=60 мкс, Топ=21 мкс.
2. Получены регрессионные зависимости ширины реза при ПВЭЭО жаропрочного никелевого сплава ВВ751П. Установлено что при к=10 мм максимальное значение ширины реза 7=360 мкм достигается при Топ=30 мкс, ТоЯ=60 мкс, а минимальное значение ширины реза 7=292 мкм достигается при Тояя=51 мкс, Топ=25,5 мкс. Установлено, что при к=15 мм максимальное значение ширины
реза Y=380 мкм достигается при Ton=30 мкс, Toff= =60 мкс, а минимальное значение ширины реза Y=277 мкм достигается при Toff=51 мкс, Ton=21 мкс.
Библиографический список
1. A review of shape memory alloy research, applications and opportunities / J.M. Jani, M. Leary, A. Subic, M.A. Gibson // Mater. Des. - 2014. - Vol. 56. - P. 10781113. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.11.084
2. Duerig T., Pelton A., Stockel D. An overview of ni-tinol medical applications // Mater. Sci. Eng. A. - 1999. -Vol. 273. - P. 149-160. DOI: 10.1016/S0921-5093(99)00294-4
3. Markopoulos A.P., Pressas I.S., Manolakos D.E. A Review on the machining of Nickel-Titanium shape memory alloys // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2015. - Vol. 42. - P. 28-35.
4. Stoeckel D. Shape memory actuators for automotive applications // Mater. Des. - 1990. - Vol. 11. - P. 302-307.
5. Machado L.G., Savi M.A. Medical applications of shape memory alloys // Braz. J. Med. Biol. Res. - 2003. -Vol. 36. - P. 683-691. DOI: 10.1590/s0100-879x2003000600001
6. Гарибов Г.С. Теория кристаллизации и технология гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов // Технология легких сплавов. - 2016. - № 1. - С. 107-118.
7. Hassan M.R., Mehrpouya M., Dawood S. Review of the machining diculties of Nickel-Titanium based shape memory alloys // Appl. Mech. Mater. - 2014. - Vol. 564. -P. 533-537. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.564.533
8. Jithin S., Joshi S.S. Surface topography generation and simulation in electrical discharge texturing: A Review // J. Mater. Process. Technol. - 2021. - Vol. 298. - P. 117297. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2021.117297
9. Influence of machining parameters on surface texture and material removal rate of inconel 718 after electrical discharge machining assisted with ultrasonic vibration / R. Nowicki, R. Swiercz, D. Oniszczuk-Swiercz, L. Dqbrowski, A. Kopytowski // Proceedings of the AIP Conference Proceedings; AIP Publishing LLC: Melville, NY, USA. -2018. - Vol. 2017. DOI: 10.26628/wtr.v91i3.1042
10. Buk J. Surface topography of Inconel 718 alloy in finishing WEDM // Adv. Sci. Technol. Res. J. - 2022. -Vol. 16. - P. 47-61. DOI: 10.12913/22998624/142962
11. EDM of D2 steel: performance comparison of EDM die sinking electrode designs / M. Rafaqat, N.A. Mufti, N. Ahmed, A.M. Alahmari, A. Hussain // Appl. Sci. -2020. - Vol. 10. - P. 7411. DOI: 10.3390/app10217411
12. The accuracy of finishing WEDM of Inconel 718 turbine disc fir tree slots / J. Burek, R. Babiarz, J. Buk, P. Sulkowicz, K. Krupa // Materials. - 2021. - Vol. 14. -P. 562. DOI: 10.3390/ma14030562
13. Jithin S., Bhandarkar U.V., Joshi S.S. Three-dimensional topography analysis of electrical discharge textured SS304 surfaces // J. Manuf. Process. - 2020. -Vol. 60. - P. 384-399. DOI: 10.1016/j.jmapro.2020.10.066
14. Daneshmand S., Hessami R., Esfandiar H. Investigation of wire electro discharge machining of NickelTitanium shape memory alloys on surface roughness and MRR // Life Sci. - 2012. - Vol. 9. - P. 2904-2909. DOI: 10.1088/1757-899X/577/1/012078
15. LotfiNeyestanak A.A., Daneshmand S. The effect of operational cutting parameters on Nitinol-60 in wire elec-trodischarge machining // Adv. Master Sci. Eng. -2013. - Vol. 1-6. DOI: 10.1155/2013/457186
16. Sharma N., Raj T., Jangra K.K. Parameter optimization and experimental study on wire electrical discharge machining of porous Ni40Ti60 alloy // Proc. Inst. Mech. Eng. B J. Eng. Manuf. - 2017. - Vol. 231. - P. 956-970. DOI: 10.1177/0954405415577710
17. Experimental investigation of technological indicators and surface roughness of hastelloy C-22 after electrical discharge machining using POCO graphite electrodes / R. Nowicki, R. Swiercz, D. Oniszczuk-Swiercz, M. Rozenek // Materials. - 2022. - Vol. 15. - P. 5631. DOI: 10.3390/ma15165631
18. Tripathy S., Tripathy D. Multi-response optimization of machining process parameters for powder mixed electro-discharge machining of H-11 die steel using grey relational analysis and topsis // Mach. Sci. Technol. - 2017. - Vol. 21. -P. 362-384. DOI: 10.1080/10910344.2017.1283957
19. Bisaria H., Shandilya P. Experimental studies on electrical discharge wire cutting of Ni-rich NiTi shape memory alloy // Mater. Manuf. Process. - 2018. - Vol. 33. -P. 977-985. DOI: 10.1080/10426914.2017.1388518
20. Growth of titanium dioxide nanorod over shape memory material using chemical vapor deposition for energy conversion application / S. Khanna, Utsav, R. Patel, P. Marathey, R. Chaudari, J. Vora, R. Banerjee, A. Ray, I. Mukhopadhyay // Mater. Today Proc. - 2020. - Vol. 28. -P. 475-479. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.10.035
21. Safranski D., Dupont K., Gall K. Pseudoelastic NiTiNOL in orthopaedic applications // Shape Mem. Superelasticity. - 2020. - Vol. 6. - P. 332-341. DOI: 10.1007/s40830-020-00294-y
22. Multi-response optimization of WEDM process parameters for machining of superelastic nitinol shape-memory alloy using a heat-transfer search algorithm / R. Chaudhari, J.J. Vora, S.S. Mani Prabu, I .A. Palani, V.K. Patel, D.M. Parikh, L.N.L. de Lacalle // Materials. -2019. - Vol. 12. - P. 1277. DOI: 10.3390/ma12081277
23. Effect of WEDM process parameters on surface morphology of nitinol shape memory alloy / R. Chaudhari, J.J. Vora, V. Patel, L.N.L.d. Lacalle, D.M. Parikh // Materials. - 2020. - Vol. 13. - P. 4943. DOI: 10.3390/ma13214943
24. Parametric analysis of recast layer formation in wire-cut EDM of HSLA steel / M. Azam, M. Jahanzaib, J.A. Abbasi, M. Abbas, A. Wasim, S. Hussain // Int. J. Adv. Manuf. Technol. - 2016. - Vol. 87. - P. 713-722.
25. Investigation of the effect of process parameters on the formation and characteristics of recast layer in wire-EDM of Inconel 718 / T.R. Newton, S.N. Melkote, T. Wat-kins, R.M. Trejo, L. Reister // Mater. Sci. Eng. A. - 2009. -Vol. 513. - P. 208-215.
26. Soni H., Sannayellappa N., Rangarasaiah R.M. An experimental study of influence of wire electro discharge machining parameters on surface integrity of TiNiCo shape memory alloy // J. Mater. Res. - 2017. - Vol. 32. - P. 31003108.
27. Theisen W., Schuermann A. Electro discharge machining of nickel-titanium shape memory alloys // Mater. Sci. Eng. A. - 2004. - Vol. 378. - P. 200-204.
References
1. Jani J.M., Leary M., Subic A., Gibson M.A. A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Mater. Des., 2014, 56, 1078-1113. doi.org/10.1016/j.matdes.2013.11.084
2. Duerig T., Pelton A., Stockel D. An overview of nitinol medical applications. Mater. Sci. Eng. A, 1999, 273, 149-160. doi.org/10.1016/S0921-5093(99)00294-4
3. Markopoulos A.P., Pressas I.S., Manolakos D.E. A Review on the machining of Nickel-Titanium shape memory alloys. Rev. Adv. Mater. Sci, 2015, 42, 28-35.
4. Stoeckel D. Shape memory actuators for automotive applications. Mater. Des. 1990, 11, 302-307.
5. Machado L.G., Savi M.A. Medical applications of shape memory alloys. Braz. J. Med. Biol. Res., 2003, 36, 683-691. doi: 10.1590/s0100-879x2003000600001
6. Garibov G.S. Teoriia kristallizatsii i tekhnologiia granuliruemykh zharoprochnykh nikelevykh splavov [Crytallization theory and technology of granulated heat-resistant nickel alloys]. Tekhnologiia legkikh splavov, 2016, no. 1, pp. 107-118.
7. Hassan M.R., Mehrpouya M., Dawood S. Review of the machining diculties of Nickel-Titanium based shape memory alloys. Appl. Mech. Mater, 2014, 564, 533-537. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.564.533
8. Jithin S., Joshi S.S. Surface Topography Generation and Simulation in Electrical Discharge Texturing: A Review. J. Mater. Process. Technol, 2021, 298, 117297. doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117297
9. Nowicki R., Swiercz R., Oniszczuk-Swiercz D., Dqbrowski L., Kopytowski A. Influence of Machining Parameters on Surface Texture and Material Removal Rate of Inconel 718 after Electrical Discharge Machining Assisted with Ultrasonic Vibration. In Proceedings of the AIP Conference Proceedings; AIP Publishing LLC: Melville, NY, USA, 2018, vol. 2017. doi:10.26628/wtr.v91i3.1042
10. Buk J. Surface Topography of Inconel 718 Alloy in Finishing WEDM. Adv. Sci. Technol. Res. J., 2022, 16, 47-61. doi.org/10.12913/22998624/142962
11. Rafaqat, M.; Mufti, N.A.; Ahmed, N.; Alahmari, A.M.; Hussain, A. EDM of D2 Steel: Performance Comparison of EDM Die Sinking Electrode Designs. Appl. Sci. 2020, 10, 7411. doi.org/10.3390/app10217411
12. Burek J., Babiarz R., Buk J., Sulkowicz P., Krupa K. The Accuracy of Finishing WEDM of Inconel 718 Turbine Disc Fir Tree Slots. Materials, 2021, 14, 562. doi.org/10.3390/ma14030562
13. Jithin S., Bhandarkar U.V., Joshi S.S. Three-Dimensional Topography Analysis of Electrical Discharge Textured SS304 Surfaces. J. Manuf. Process, 2020, 60, 384399. doi.org/10.1016/jjmapro.2020.10.066
14. Daneshmand S., Hessami R., Esfandiar, H. Investigation of wire electro discharge machining of NickelTitanium shape memory alloys on surface roughness and MRR. Life Sci., 2012, 9, 2904-2909. doi:10.1088/1757-899X/577/1/012078
15. Lotfi Neyestanak A.A., Daneshmand S. The effect of operational cutting parameters on Nitinol-60 in wire elec-trodischarge machining. Adv. Master Sci. Eng., 2013, 1-6. doi:10.1155/2013/457186
16. Sharma N., Raj T., Jangra K.K. Parameter optimization and experimental study on wire electrical discharge machining of porous Ni40Ti60 alloy. Proc. Inst. Mech. Eng. B J. Eng. Manuf, 2017, 231, 956-970. doi:10.1177/0954405415577710
17. Nowicki R., Swiercz R., Oniszczuk-Swiercz D., Ro-zenek M. Experimental Investigation of Technological Indicators and Surface Roughness of Hastelloy C-22 after Electrical Discharge Machining Using POCO Graphite Electrodes. Materials, 2022, 15, 5631. doi.org/10.3390/ma15165631
18. Tripathy S., Tripathy D. Multi-response optimization of machining process parameters for powder mixed electro-discharge machining of H-11 die steel using grey relational analysis and topsis. Mach. Sci. Technol., 2017, 21, 362-384. doi:10.1080/10910344.2017.1283957
19. Bisaria H., Shandilya P. Experimental studies on electrical discharge wire cutting of Ni-rich NiTi shape memory alloy. Mater. Manuf. Process, 2018, 33, 977-985. doi: 10.1080/10426914.2017.1388518
20. Khanna S., Utsav Patel R., Marathey P., Chaudari R., Vora J., Banerjee R., Ray A., Mukhopadhyay I. Growth of titanium dioxide nanorod over shape memory material using chemical vapor deposition for energy conversion application. Mater. Today Proc, 2020, 28, 475-479. doi:10.1016/j.matpr.2019.10.035
21. Safranski D., Dupont K., Gall K. Pseudoelastic Ni-TiNOL in Orthopaedic Applications. Shape Mem. Superelasticity 2020, 6, 332-341. doi: 10.1007/s40830-020-00294-y
22. Chaudhari R., Vora J. J., Mani Prabu S.S., Palani I .A., Patel V.K., Parikh D.M., de Lacalle L.N.L. Multi-Response Optimization of WEDM Process Parameters for Machining of Superelastic Nitinol Shape-Memory Alloy Using a Heat-Transfer Search Algorithm. Materials, 2019, 12, 1277. doi.org/10.3390/ma12081277
23. Chaudhari R., Vora J.J., Patel V., Lacalle L.N.L.d., Parikh D.M. Effect of WEDM Process Parameters on Surface Morphology of Nitinol Shape Memory Alloy. Material, 2020, 13, 4943. doi.org/10.3390/ma13214943
24. Azam M., Jahanzaib M., Abbasi J.A., Abbas M., Wasim A., Hussain S. Parametric analysis of recast layer formation in wire-cut EDM of HSLA steel. Int. J. Adv. Manuf Technol, 2016, 87, 713-722.
25. Newton T.R., Melkote S.N., Watkins T., Trejo R.M., Reister L. Investigation of the effect of process parameters on the formation and characteristics of recast layer in wire-EDM of Inconel 718. Mater. Sci. Eng. A, 2009, 513, 208-215.
26. Soni H., Sannayellappa N., Rangarasaiah R.M. An experimental study of influence of wire electro discharge machining parameters on surface integrity of TiNiCo shape memory alloy. J. Mater. Res, 2017, 32, 3100-3108.
27. Theisen W., Schuermann A. Electro discharge machining of nickel-titanium shape memory alloys. Mater. Sci. Eng. A, 2004, 378, 200-204.
Поступила: 08.09.2023
Одобрена: 27.10.2023
Принята к публикации: 27.10.2023
Об авторах
Абляз Тимур Ризович (Пермь, Российская Федерация) - кандидат технических наук, директор передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двига-
телестроения» (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: lowrider11-13-11@mail.ru).
Шлыков Евгений Сергеевич (Пермь, Российская Федерация) - кандидат технических наук, доцент кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: Kruspert@mail.ru).
Осинников Илья Владимирович (Пермь, Российская Федерация) - аспирант кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ilyuhaosinnikov@bk.ru).
Блохин Владимир Борисович (Пермь, Российская Федерация) - аспирант кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: warkk98@mail.ru).
Хайрулин Вадим Тахирович (Пермь, Российская Федерация) - главный инженер «ОДК-Пермские моторы» (Российская Федерация, 614010, г. Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: khairulin-vt@mail.ru).
About the authors
Timur R. Ablyaz (Perm, Russian Federation) -Candidate of Technical Sciences, Director of the Front Engineering School "Higher School of Aviation Engine Engi-
neering" (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, e-mail: lowrider11-13-11@mail.ru).
Evgeniy S. Shlykov (Perm, Russian Federation) -Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of High Technologies of Mechanical Engineering PNRPU (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, e-mail: Kruspert@mail.ru).
Ilya V. Osinnikov (Perm, Russian Federation) -graduate student of the Department of High Technologies of Mechanical Engineering PNRPU (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, e-mail: ilyuhaosinnikov@bk.ru).
Vladimir B. Blokhin (Perm, Russian Federation) -graduate student of the Department of Innovative Technologies of Mechanical Engineering PNRPU (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, e-mail: warkk98@mail.ru).
Vadim T. Khairulin (Perm, Russian Federation) -chief engineer of UEC-Perm Motors (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, e-mail: khairulin-vt@mail.ru).
Финансирование. Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда по гранту № 23-29-00104.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад всех авторов равноценен.
