Крайовий кут змочування поверхонь сплаву NiTi після торцевого фрезерування

Наталія Олександрівна Балицька

doi:10.26642/ten-2025-1(95)-24-30

Автор(и)

Наталія Олександрівна Балицька Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-1363-8110

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2025-1(95)-24-30

Ключові слова:

поверхневий мікрорельєф, топологія поверхні, шорсткість, хвилястість, стан Венцеля

Анотація

Здатність до змочування є важливою функціональною властивістю поверхні, що має принципове значення в багатьох галузях науки і техніки: від видобувної промисловості і до біомедицини. Сплави NiTi набувають все більшого застосування в різних галузях промисловості, що вимагає дослідження їх змочувальних властивостей після різних технологічних методів обробки. Різні методи механічної обробки створюють на поверхні специфічний мікрорельєф, що є одним із ключових факторів впливу на змочувальні властивості поверхні. Робота присвячена експериментальному дослідженню залежності крайового кута змочування поверхонь сплаву NiTi після торцевого фрезерування від параметрів шорсткості та хвилястості, виміряних у різних напрямках відносно напрямку подачі. Дослідні зразки оброблялися в умовах сухого симетричного торцевого фрезерування зі змінними режимами різання. Крайовий кут змочування поверхні водою визначався методом сидячої краплі. Крапля води перебувала на усіх досліджуваних фрезерованих поверхнях у стані Венцеля. Розглядається вплив топології поверхні на форму краплі. Базою для порівняння є зразок з полірованою поверхнею (R_a 0,07 мкм). Обговорюються кореляційні зв’язки між шорсткістю та хвилястістю фрезерованих поверхонь, виміряних у різних напрямках, та крайовим кутом змочування. Отримані результати можуть бути корисними для розуміння поведінки змочування фрезерованих поверхонь із сплавів NiTi.

Посилання

Beketov, G.V. and Shynkarenko, O.V. (2022), «Surface wetting and contact angle: basics and characterisation», Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni, No. 13 (1), pp. 3–35, doi: 10.15407/hftp13.01.003.

Wenzel, R.N. (1936), «Resistance of solid surfaces to wetting by water», Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 28 (8), рр. 988–994, doi: 10.1021/ie50320a024.

Balytska, N.O., Prylypko, O.I., Shostachuk, A.M. et al. (2023), «Analiz koreliatsii mizh fraktalnoiu rozmirnistiu ta parametramy shorstkosti frezerovanoi poverkhni», Tekhnichna inzheneriia, No. 1 (91), рр. 26–33, doi: 10.26642/ten-2023-1(91)-26-33.

Bondar, D.S. and Balytska, N.O. (2024), «Rozpodil profilnykh ta arealnykh parametriv shorstkosti za roztashuvanniam analizovanoi dilianky na frezerovanykh poverkhniakh zahotovok z tytanovoho splavu», Tekhnichna inzheneriia, No. 1 (93), рр. 24–31, doi: 10.26642/ten-2024-1(93)-24-31.

Kaya, E. and Kaya, І. (2019), «A review on machining of NiTi shape memory alloys: the process and post process perspective», The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, No. 100, рр. 2045–2087, doi: 10.1007/s00170-018-2818-8.

Balytska, N.O. and Melnychuk, P.P. (2025), «Mikrofrezeruvannia, yak sposib teksturuvannia poverkhon splaviv Ni-Ti dlia modyfikatsii zmochuvanosti», Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Seriia. Tekhnichni nauky, No. 347 (1), рр. 478–485, [Online], available at: https://heraldts.khmnu.edu.ua/index.php/heraldts/article/view/1287/1364

Balytska, N.O. (2022), «Osoblyvosti tortsevoho frezeruvannia splaviv Ni-Ti z efektom pamiati formy», Tekhnichna inzheneriia, No. 2 (90), рр. 3–12, doi: 10.26642/ten-2022-2(90)-3-12.

Yao J., Li X., Du B. et al. (2024), «Research status of influence mechanism of surface integrity on fatigue behavior of metal workpieces: a review», The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, No. 131, рр. 3401–3419, doi: 10.1007/s00170-024-13195-6.

Shibuichi, S., Onda, T., Satoh, N. and Tsujii, K. (1996), «Super-water-repellent fractal surfaces», Langmuir, No. 12 (9), рр. 2125–2127, doi: 10.1021/la950418o.

Shibuichi, S., Onda, T., Satoh, N. and Tsujii K. (1996), «Super water-repellent surfaces resulting from fractal structure», The Journal of Physical Chemistry, No. 100, рр. 19512–19517, doi: 10.1021/jp9616728.

Balytska, N., Penter, L., Ihlenfeldt S. et al. (2023), «Multifractal parameterization of a periodic surface microrelief formed at the face milling. 1. The distribution of elements area of surface relief», Multiscale and Multidisciplinary Modeling, Experiments and Design, No. 6, рр. 561–572, doi: 10.1007/s41939-023-00160-1.

Sooraj, V. (2020), «Effect of cutting tool feed rate on contact angle of water drops in non-composite wetting of CNC milled aluminum AA6061 surfaces», Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E., No. 235 (2), рр. 219–229, doi: 10.1177/0954408920951720.

Du, H., Wu, C., Li, D. et al. (2023), «Feasibility study on ultraprecision micro-milling of the additively manufactured NiTi alloy for generating microstructure arrays», Journal of Materials Research and Technology, No. 25, рр. 55–67, doi: 10.1016/j.jmrt.2023.05.214.

«CoroMill® 300 face milling cutter», Sandvik Coromant, [Online], available at: https://www.sandvik.coromant.com/en-us/product-details?c=R300-052C5-08H

«R300-0828E-KL H13A», Sandvik Coromant, [Online], available at: https://www.sandvik.coromant.com/en-us/product-details?c=R300-0828E-KL%20%20%20%20%20%20%20H13A

Список використаної літератури:

Beketov G.V. Surface wetting and contact angle: basics and characterisation / G.V. Beketov, O.V. Shynkarenko // Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni. – 2022. – Vol. 13, Issue 1. – P. 3–35. DOI: 10.15407/hftp13.01.003.

Wenzel R.N. Resistance of solid surfaces to wetting by water / R.N. Wenzel // Industrial and Engineering Chemistry. – 1936. –Vol. 28, Issue 8. – Р. 988–994. DOI: 10.1021/ie50320a024.

Аналіз кореляцій між фрактальною розмірністю та параметрами шорсткості фрезерованої поверхні / Н.О. Балицька, О.І. Прилипко, А.М. Шостачук та ін. // Технічна інженерія. – 2023. – № 1 (91). – С. 26–33. DOI: 10.26642/ten-2023-1(91)-26-33.

Бондар Д.С. Розподіл профільних та ареальних параметрів шорсткості за розташуванням аналізованої ділянки на фрезерованих поверхнях заготовок з титанового сплаву / Д.С. Бондар, Н.О. Балицька // Технічна інженерія. – 2024. – № 1 (93). – С. 24–31. DOI: 10.26642/ten-2024-1(93)-24-31.

Kaya E. A review on machining of NiTi shape memory alloys: the process and post process perspective / E.Kaya, I.Kaya // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2019. – № 100. – P. 2045–2087. DOI: 10.1007/s00170-018-2818-8.

Балицька Н.О. Мікрофрезерування, як спосіб текстурування поверхонь сплавів Nі-Tі для модифікації змочуваності / Н.О. Балицька, П.П. Мельничук // Вісник Хмельницького національного університету. Серія : Технічні науки. – 2025. – № 347 (1). – С. 478–485 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://heraldts.khmnu.edu.ua/index.php/heraldts/article/view/1287/1364.

Балицька Н.О. Особливості торцевого фрезерування сплавів Ni-Ti з ефектом пам’яті форми / Н.О. Балицька // Технічна інженерія. – 2022. – № 2 (90). – С. 3–12. DOI: 10.26642/ten-2022-2(90)-3-12.

Research status of influence mechanism of surface integrity on fatigue behavior of metal workpieces: a review / J.Yao, X.Li, B.Du and other // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2024. –№ 131. – Р. 3401–3419. DOI: 10.1007/s00170-024-13195-6.

Super-water-repellent fractal surfaces / S.Shibuichi, T.Onda, N.Satoh, K.Tsujii // Langmuir. –1996. – № 12 (9). – Р. 2125–2127. DOI: 10.1021/la950418o.

Super water-repellent surfaces resulting from fractal structure / S.Shibuichi, T.Onda, N.Satoh, K.Tsujii // The Journal of Physical Chemistry. – 1996. – № 100. – Р. 19512–19517. DOI: 10.1021/jp9616728.

Multifractal parameterization of a periodic surface microrelief formed at the face milling. 1. The distribution of elements area of surface relief / N.Balytska, L.Penter, S.Ihlenfeldt and other // Multiscale and Multidisciplinary Modeling, Experiments and Design. – 2023. – № 6. – Р. 561–572. DOI: 10.1007/s41939-023-00160-1.

Sooraj V. Effect of cutting tool feed rate on contact angle of water drops in non-composite wetting of CNC milled aluminum AA6061 surfaces / V.Sooraj // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E. – 2020. – № 235 (2). – Р. 219–229. DOI: 10.1177/0954408920951720.

Feasibility study on ultraprecision micro-milling of the additively manufactured NiTi alloy for generating microstructure arrays / H.Du, C.Wu, D.Li and other // Journal of Materials Research and Technology. – 2023. – № 25. – P. 55–67. DOI: 10.1016/j.jmrt.2023.05.214.

CoroMill® 300 face milling cutter / Sandvik Coromant [Electronic resource]. – Access mode : https://www.sandvik.coromant.com/en-us/product-details?c=R300-052C5-08H.

R300-0828E-KL H13A / Sandvik Coromant [Electronic resource]. – Access mode : https://www.sandvik.coromant.com/en-us/product-details?c=R300-0828E-KL%20%20%20%20%20%20%20H13A.