збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2022, том 20, випуск 2
Русский English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски Автори PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2022

 / 

том 20 / 

випуск 2

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

О. А. Гончаров, Д. О. Білоус, А. М. Юнда, О. В. Хоменко, Є. В. Міроненко, Л. В. Васильєва, С. А. Гончарова
«Процеси теплоперенесення в багатошарових нанокомпозитних системах під час різання»
0385–0422 (2022)

PACS numbers: 06.06.Vz, 62.20.Qp, 62.23.Pq, 66.70.Lm, 81.40.Ef, 81.40.Pq, 81.65.Lp

Одним з основних методів впливу на стійкість різального інструмента є нанесення захисних багатофункціональних наноструктурних покриттів. Багатошарові системи, нанесені на різальну крайку, поліпшують зносостійкість, твердість різальної крайки інструмента, виконують термозахисну функцію, впливають на динаміку температурного поля в глибині інструмента. У даній статті розглядається питання впливу багатошарових нанорозмірних покриттів на процеси теплового перенесення та динаміку полів напружень і деформацій у системі «заготівка–різальний інструмент» під час механічного оброблення матеріялів. В роботі проведено детальну аналізу теплових явищ, яких зумовлено розширенням теплового поля, що виникає під час процесів деформації матеріялів і утворення стружки, контакту поверхонь різця під час механічного оброблення тощо. Представлено результати експериментальних і теоретичних досліджень термозахисних властивостей покриттів: одношарового покриття TiAlN, двошарових TiСN/α-Al2O3 і TiAlN/α-Al2O3, тришарового TiCN/α-Al2O3/TiN. Розглянуто питання впливу механічних напружень і характеристик тертя ковзання на захисні властивості багатошарових покриттів. Зроблено висновки про вплив механічних характеристик різання на трибологічні властивості покриттів.

Keywords: нанокомпозитні покриття, теплове поле, процес теплоперенесення, різальна пластина, зносостійкість різального інструмента.


References
 1. W. Grzesik and C. A. van Luttervelt, Annals of the CIRP, 50, No. 1: 53 (2001); https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)62069-1
2. W. Grzesik and C. A. van Luttervelt, Annals of the CIRP, 54, No. 1: 91 (2005); https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60057-2
3. W. Grzesik, Int. J. Machine Tools and Manufacture, 46, No. 6: 651 (2006); https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.07.009
4. W. Grzesik, J. Jedrzejewski, W Kwasny, and W Modrzycki, J. of Machine Engineering, 8, No. 3: 91 (2008).
5. Sh. N. Melkote, W. Grzesik, J. Outeiro, J. Rech, V. Schulze, H. Attia, P.-J. Arrazola, R. M’Saoubi, and C. Saldana, CIRP Annals–Manufacturing Technology, 66, No. 2: 731 (2017); https://doi.org/10.1016/j.cirp.2017.05.002
6. W. Grzesik, P. Nieslony, and M. Bartoszuk, Advances in Manufacturing Science and Technology, 33, No. 1: 5 (2009).
7. A. Goncharov, A. Yunda, E. Mironenko, D. Belous, and L. Vasilyeva, High Temperature Material Processes: An International Quarterly Journal of High-Technology Plasma Processes, 22: 279 (2018); https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.2018029411
8. A. Goncharov, A. Yunda, E. Mironenko, L. Vasilyeva, and D. Belous, High Temperature Material Processes: An International Quarterly Journal of High-Technology Plasma Processes, 24: 81 (2020); https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.2020033202
9. A. A. Goncharov, V. A. Konovalov, G. K. Volkova, and V. A. Stupak, Phys. Met. Metallogr., 108: 368 (2009) (in Russian); https://doi.org/10.1134/s0031918x0910007x
10. A. A. Goncharov, G. K. Volkova, V. A. Konovalov, and V. V. Petukhov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, No. 12: 1621 (2006) (in Russian).
11. V. I. Samsonov, Tugoplavkie Soyedineniya (Moscow: Metallurgiya: 1976) (in Russian).
12. A. D. Pogrebnjak, O. V. Bondar, G. Abadias, V. Ivashchenko, O. V. Sobol, S. Jurga, and E. Coy, Ceramics International, 42: 11743 (2016); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.04.095
13. A. D. Pogrebnjak, I. F. Isakov, M. S. Opekunov, S. M. Ruzimov, A. E. Ligachev, A. V. Nesmelov, and I. B. Kurakin, Physics Letters A, 123: 410 (1987); https://doi.org/10.1016/0375-9601(87)90043-0
14. A. D. Pogrebnjak, A. G. Lebed, and Y. F. Ivanov, Vacuum, 63: 483 (2001); https://doi.org/10.1016/S0042-207X(01)00225-1
15. A. A. Goncharov, S. N. Dub, A. V. Agulov, and V. V. Petukhov, J. Superhard Mater., 37: 422 (2015); https://doi.org/10.3103/S1063457615060076
16. A. A. Goncharov, A. N. Yunda, H. Komsta, and P. Rogalski, Acta Phys. Pol. A, 132, No. 2: 270 (2017); https://doi.org/10.12693/APhysPolA.132.270
17. A. D. Pogrebnjak, M. Il’jashenko, O. P. Kul’ment’eva, V. S. Kshnjakin, A. P. Kobzev, Y. N. Tyurin, and O. Kolisnichenko, Vacuum, 62: 21 (2001); https://doi.org/10.1016/S0042-207X(01)00109-9
18. I. Krajinovic, W. Daves, M. Tkadletz, T. Teppernegg, T. Klunsner, N. Schalk, C. Mitterer, C. Tritremmel, W. Ecker, and C. Czettl, Surface and Coatings Technology, 304: 134 (2016); https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.06.041
19. W. Grzesik, M. Bartoszuk, and P. Nieslony, J. of Materials Processing Technol., 164–165: 1204, (2005); https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.02.136
20. W. Grzesik, P. Nieslony, and M. Bartoszuk, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 33, No. 1: 5 (2009).
21. J. Zhang and Z. Liu, Int. J. Adv Manuf Technol, 91: 59 (2017); https://doi.org/10.1007/s00170-017-0024-8
22. Y. Li, G. Zheng, X. Cheng, X. Yang, R. Xu, and H. Zhang, Materials, 12: No. 19: 3266 (2019); https://doi.org/10.3390/ma12193266
23. I. Ucun and K. Aslantas, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 54: 899 (2011); https://doi.org/10.1007/s00170-010-3012-9
24. S. Chinchanikar and S. K. Choudhury, Procedia Materials Science, 6: 996 (2014); https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.170
25. P. S. Sreejith and B. K. A. Ngoi, J. of Materials Processing Technol., 101: 287 (2000); https://doi.org/10.1016/S0924-0136(00)00445-3
26. G. I. Granovsky and V. G. Granovsky, Rezanie Metallov (Moscow: Vysshaya Shkola: 1985) (in Russian).
27. B. Haddag, S. Atlati, M. Nouari, and M. Zenasni, Heat Mass Transfer, 51: 1355 (2015); https://doi.org/10.1007/s00231-015-1499-1
28. A. N. Reznikov, Teplofizika Protsessov Mekhanicheskoy Obrabotki Materialov (Moscow: Mashinostroenie: 1981) (in Russian).
29. A. N. Reznikov and L. A. Reznikov, Teplovyye Protsessy v Tekhnologicheskikh Sistemakh (Moscow: Mashinostroenie: 1990) (in Russian).
30. A. V. Yakimov, P. T. Slobodjanik, and A. V. Usov, Teplofizicheskaya Obrabotka (Kiev: Lybid: 1991) (in Russian).
31. T. Ozel, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46: 518 (2006); https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.07.001
32. G. R. Johnson and W. H. Cook, Engineering Fracture Mechanics, 21: 31 (1985); https://doi.org/10.1016/0013-7944(85)90052-9
33. N. N. Zorev, International Research in Production Engineering (New York: ASME: 1963), р. 165.
34. E. Usui and Т. Shirakashi, Proceedings of the Winter Annual Meeting of the American Society Mechanical Engineers, 7: 13 (1982).
35. M. H. Dirikolu, T. H. C. Childs, and K. Maekawa, Int. J. of Mechanical Sciences, 43, No. 11: 2699 (2001); https://doi.org/10.1016/S0020-7403(01)00047-9
36. A. P. Amosov, Izvestiya Samarskogo Nauchnogo Tsentra Rossiyskoy Akademii Nauk, 13, No. 4(3): 656 (2011) (in Russian).
37. A. A. Goncharov, A. N. Yunda, R. Y. Bondarenko, S. A. Goncharova, L. V. Vasilyeva, and A. V. Agulov, Int. Conf. on Nanomaterials: Application & Properties—NAP (2016), p. 02NEA06; https://doi.org/10.1109/NAP.2016.7757301
38. A. A. Goncharov, A. N. Yunda, S. A. Goncharova, D. A. Belous, S. V. Koval, and L. V. Vasilyeva, 2017 IEEE 7th Int. Conf. on Nanomaterials: Applications & Properties—NAP (2017), p. 01FNC19; https://doi.org/10.1109/NAP.2017.8190209
39. W. Grzesik, Int. J. of Machine Tools and Manufacture, 43: 145 (2003); https://doi.org/10.1016/S0890-6955(02)00169-4
40. W. Grzesik and P. Nieslony, J. Manuf. Sci. Eng., 125, No. 4: 689 (2003); https://doi.org/10.1115/1.1617982
41. W. Grzesik and P. Nieslony, Int. J. of Machine Tools and Manufacture, 44: 889 (2004); https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.02.014
42. W. Grzesik and K. Zak, Advances in Manufacturing Science and Technology, 38: 5 (2014); https://doi.org/10.2478/AMST-2014-0014
43. W. Grzesik, J. of Machine Engineering, 20: 24 (2020); https://doi.org/10.36897/jme/117814
44. P. Nieslony, Advances in Manufacturing Science and Technology, 32, No. 1: 15 (2008).
45. W. A. Knight and G. Boothroyd, Fundametals of Machining and Machine Tools (New York and Base: Marcel Dekker: 1989).
46. S. S. Silin, Metod Podobiya pri Rezanii Materialov (Moscow: Mashinostroenie: 1979) (in Russian).
47. M. C. Shaw, Metal Cutting Principles (Oxford: Clarendon Press: 1989).
48. F. Kone, C. Czarnota, B. Haddag, and M. Nouari, Surf. Coat. Tech., 205, No. 12: 3559 (2011); https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.12.024
49. Y.-C. Yen, A. Jain, P. Chigurupati, W.-T. Wu, and T. Altan, Machining Science and Technology, 8, No. 2: 305 (2004); https://doi.org/10.1081/MST-200029230
50. R. F. Brito, S. R. De Carvalho, S. M. Silva, and J. R. Ferreira, Int. Communications in Heat and Mass Transfer, 36, No. 4: 314 (2009); https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2009.01.009
51. T. Obikawa, T. Matsumura, T. Shirakashi, and E. Usui, J. Mater. Process. Technol., 63, Nos. 1–3: 211 (1997); https://doi.org/10.1016/S0924-0136(96)02626-X
52. F. Klocke, T. Beck, S. Hoppe, T. Krieg, N. Muller, T. Nothe, H.-W. Raedt, and K. Sweeney, J. of Materials Processing Technology, 120: 450 (2002); https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)01210-9
53. J. Rech, A. Kusiak, and J. L. Battaglia, Surface and Coatings Technology, 186: 364 (2004); https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.11.027
54. R. I. Akhmetshyn, M. Sh. Myhranov, and A. A. Vereshchaka, Novi Materialy i Tekhnolohiyi v Metalurgiyi ta Mashynobuduvanni (2007), p. 116 (in Ukrainian).
55. F. Zemzemi, J. Rech, W. Salem, A. Dogui, and Ph. Kapsa, 5th International Conference on High Speed Machining (2006).
56. J. Rech, C. Claudin, W. Grzesik and Z. Zalisz, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part J: J. of Engineering Tribology, 222, No. 4: 617 (2008); https://doi.org/10.1243/13506501JET416
57. F. Zemzemi, J. Rech, W. Ben Salem, A. Dogui, and P. Kapsa, J. of Materials Processing Technology, 209: 3978 (2009); https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.09.019
58. A. V. Khomenko, I. A. Lyashenko, and V. N. Borisyuk, Ukrainian J. of Physics, 54: 1139 (2009). 59. A. V. Khomenko and I. A. Lyashenko, Physics Letters A, 366: 165 (2007); https://doi.org/10.1016/j.physleta.2007.02.010
60. A. V. Khomenko and I. A. Lyashenko, J. Frict. Wear, 31: 308 (2010); https://doi.org/10.3103/S1068366610040100
61. A. V. Khomenko, N. V. Prodanov, and B. N. J. Persson, Condensed Matter Physics, 16, No. 3: 33401 (2013); https://doi.org/10.5488/CMP.16.33401
62. A. V. Khomenko and N. V. Prodanov, J. Phys. Chem. C, 114, No. 47: 19958 (2010); https://doi.org/10.1021/jp108981e
63. L. S. Metlov, M. M. Myshlyaev, A. V. Khomenko, and I. A. Lyashenko, Technical Physics Letters, 38, No. 11: 972 (2012); https://doi.org/10.1134/S1063785012110107
64. A. V. Khomenko, D. S. Troshchenko, L. S. Metlov, and P. E. Trofimenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 15, Iss. 2: 203 (2017); https://doi.org/10.15407/nnn.15.02.0203
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2022 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача