Вплив швидкості різання на знос інструменту, шорсткість та мікроструктуру обробленої поверхні при фрезеруванні сплавів NiTi: аналітичний огляд
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-2(96)-22-30Ключові слова:
сплав NiTi, фрезерування, швидкість різання, ефект пам’яті форми, функціональні властивостіАнотація
Сплави на основі нікелю та титану характеризуються поєднанням високої міцності, корозійної стійкості, супереластичності та здатності до оборотних мартенситно-аустенітних перетворень, що забезпечує ефект пам’яті форми. Водночас ці ж властивості ускладнюють процес механічної обробки сплавів NiTi, оскільки виникають значні термомеханічні навантаження та локальний перегрів у зоні різання, а також через інтенсивний знос інструменту. У статті представлено результати аналізу та узагальнення сучасних експериментальних досліджень впливу швидкості різання у широкому діапазоні значень (20…400 м/хв) на стійкість інструменту, шорсткість поверхні, мікроструктуру та температури фазових перетворень при фрезеруванні сплавів NiTi. Встановлено, що збільшення швидкості різання до 400 м/хв сприяє покращенню якості поверхні та зменшенню глибини термомеханічно зміненого шару. Доведено, що використання інструментів із CBN та армованої кераміки за високошвидкісних режимів забезпечує мінімальну втрату ентальпії фазових переходів, а отже, і збереження ефекту пам’яті форми. Разом із тим підвищення швидкості різання інтенсифікує знос інструменту, що потребує застосування високостійких матеріалів і ефективних систем охолодження. Сформовано рекомендації щодо вибору режимів фрезерування сплавів NiTi. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації технологічних процесів обробки нітинолу у медичному, авіаційному та машинобудівному виробництві, де збереження функціональних властивостей матеріалу є критично важливим.
Посилання
Kaya, E. and Kaya, I. (2018), «A review on machining of NiTi shape memory alloys: the process and post process perspective», The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 100, No. 5–8, pp. 2045–2087, doi: 10.1007/s00170-018-2818-8.
Kitay, O. and Kaynak, Y. (2021), «The effect of flood, high-pressure cooling, and CO₂-assisted cryogenic machining on microhardness, microstructure, and X-ray diffraction patterns of NiTi shape memory alloy», Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 30, pp. 5799–5810, doi: 10.1007/s11665-021-05854-6.
Biermann, D., Kahleyss, F. and Surmann, T. (2009), «Micromilling of NiTi shape-memory alloys with ball nose cutters», Materials and Manufacturing Processes, Vol. 24, No. 12, pp. 1266–1273, doi: 10.1080/10426910903129935.
Balytska, N.O., Tomashevskyi, O.O. and Shadura, V.A. (2025), «Evaluation of cutting forces and temperatures in micro-milling of NiTi alloys using finite element modeling», Journal of Engineering Sciences, Vol. 12, No. 1, pp. A20–A27, [Online], available at: https://jes.sumdu.edu.ua/evaluation-of-cutting-forces-and-temperatures-in-micro-milling-of-niti-alloys-using-finite-element-modeling/
Altas, E., Gokkaya, H., Karatas, M.A. and Ozkan, D. (2020), «Analysis of surface roughness and flank wear using the Taguchi method in milling of NiTi shape memory alloy with uncoated tools», Coatings, Vol. 10, No. 12, doi: 10.3390/coatings10121259.
Altas, E., Altin Karatas, M., Gokkaya, H. and Akinay, Y. (2021), «Surface integrity of NiTi shape memory alloy in milling with cryogenic heat treated cutting tools under different cutting conditions», Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 30, No. 12, pp. 9426–9439, doi: 10.1007/s11665-021-06095-3.
Kaya, E. and Kaya, I. (2023), «The effect of cutting tool and cutting speed on the surface integrity and functional properties in milling of NiTi shape memory alloys», Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Vol. 38, No. 4, pp. 2375–2384, doi: 10.17341/gazimmfd.1095871.
Balytska, N., Penter, L., Manokhin, A. and Ihlenfeldt, S. (2025), «Face milling performance on austenitic NiTi shape memory alloy», The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, doi: 10.1007/s00170-025-16777-0.
Balytska, N.O. and Tomashevskyi, O.O. (2025), «Porivnialnyi analiz syl i temperatur rizannia pry mikrofrezeruvanni splaviv NiTi v austenitnomu ta martensytnomu fazovykh stanakh na osnovi skinchenno-elementnoho modeliuvannia», Herald of Khmelnytskyi National University. Technical Sciences, Issue 351 (3.1), pp. 35–43, [Online], available at: https://heraldts.khmnu.edu.ua/index.php/heraldts/article/view/1656
Mehrpouya, M., Shahedin, A.M., Daood, S.S. and Kamal Ariffin, A. (2017), «An investigation on the optimum machinability of NiTi based shape memory alloy», Materials and Manufacturing Processes, Vol. 32, No. 13, pp. 1497–1504, doi: 10.1080/10426914.2017.1279290.
Mihálcz, I. (2001), «Fundamental characteristics and design method for nickel-titanium shape memory alloy», Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, Vol. 45, No. 1, pp. 75–86.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Людмила Павлівна Калафатова
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
