سلامت سطح در فرزكاري سرعت بالاي آلياژ Ti6Al4V در حضور سيستم روان‌كاري نيمه خشك

Surface integrity in high speed machining of Ti6Al4V alloy in presence of minimum quantity lubrication

فرزكاري سرعت بالاي آلياژهاي تيتانيوم به علت برخورداري از بهره‌وري بالاي فرايند و كيفيت خوب محصول، به صورت گسترده در صنايع هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است. پژوهش حاضر، زبري، بافت و ميكروسختي سطح را در فرزكاري سرعت بالاي آلياژ Ti6Al4V به صورت تجربي مورد مطالعه قرار مي‌دهد. آزمايش‌ها در حضور روان‌كاري كمينه انجام گرديد. ابزار به كار رفته نيز، فرز انگشتي كاربايدي سرتخت به قطر 6 ميلي‌متر با روكش TiAlN بود. روش فاكتوريل كامل به منظور طراحي آزمايش‌ها و تحليل اثرات پارامترهاي ماشينكاري شامل سرعت برشي و نرخ پيشروي روي زبري، بافت و ميكروسختي سطح به‌كار گرفته شد. ساير پارامترهاي برش يعني عمق برش محوري و عمق برش شعاعي نيز ثابت بودند. نتايج نشان داد كه با استفاده از فرايند فرزكاري سرعت بالا مي‌توان به سطوحي با كيفيت بالا و زبري سطح حدود 2/0 ميكرومتر دست يافت. تغييرات ميكروسختي نيز با سرعت برشي داراي طبيعتي دوگانه بود. به اين معنا كه در ابتدا، با افزايش سرعت برشي تا 375 متر بر دقيقه، ميكروسختي بالا رفته و پس از اين سرعت برشي، ميكروسختي سطح به صورت چشمگيري كاهش يافت. همچنين با بيشترشدن نرخ پيشروي، ميكروسختي سطح افزايش يافته و بيشترين ميكروسختي در سرعت برشي 375 متر بر دقيقه و نرخ پيشروي 08/0 ميلي‌متر بر دندانه بدست آمد كه نشان از افزايش 57% ميكروسختي نسبت به سختي اوليه قطعه داشت. تصاوير بافت سطح نيز نشان داد كه افزايش سرعت برشي تاثير مستقيمي بر كاهش ترك‌ها و پارگي‌هاي سطحي دارد.

High-speed milling of titanium alloys is widely used in aerospace industries due to its high efficiency and good quality product. The paper empirically studies surface roughness, topography and microhardness variations in high speed milling of Ti6Al4V alloy. The experiments were conducted under minimum quantity lubrication environment. Carbide end mill tool with TiAlN coating and 6 millimeter diameter was used. Full factorial method was used to design experiments and analyze the effect of machining parameters including cutting speed and feed rate on surface roughness, topography and microhardness. The other cutting parameters, i.e. axial depth of cut and radial depth of cut were constant. The results showed that a high quality surface with roughness of 0.2 µm can be obtained by using high speed machining method. Also, microhardness variations versus cutting speed has two-fold nature. It indicates that firstly, by increasing cutting speed up to 375 m/min, microhardness increases and after that declines remarkably. In addition, by increasing feed rate, surface microhardness rises and the maximum microhardness was obtained at cutting speed of 375 m/min and feed rate of 0.08 mm/tooth, which showed 57% increase with regard to hardness of the base material. The images of surface topography showed that increasing of the cutting speed has a significant effect on reduction of surface tears and smears.