The study of cutting forces and amplitudes during the milling magnesium alloys

Jednym w ważniejszych celów przedsiębiorstw branży lotniczej jest produkcja coraz lżejszych samolotów/śmigłowców oraz zmniejszenie zużycia paliwa. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu elementów wykonywanych ze stopów magnezu. W prezentowanym artykule przedstawiono wyniki badań sił skrawania i ich amplitud po frezowaniu dwóch stopów magnezu AZ31 oraz AZ91HP. Obserwowano wpływ parametrów technologicznych oraz rodzaju narzędzia na wartość sił skrawania oraz ich amplitud. Analiza sił jest ważnym zagadnieniem ze względu na deformację wióra, a co za tym idzie również ze względu na odkształcenia oraz temperaturę w strefie skrawania.One of the most important company objectives for aerospace industry are the production of lighter airplanes/helicopters and reduced fuel consumption. In order to this components made of magnesium alloys should be used. The results of investigation of cutting forces and their amplitudes after milling two magnesium alloys AZ31 and AZ91HP were presented in this article. Influence of technological parameters and the type of used tools on the value of cutting forces was observed. The forces analysis is an important problem due to the deformation of the chip, and therefore also due to the strain and temperature in the cutting area

Comparative researches of shearing strength of single-lap adhesive bonded joints 316L steel after „thermal shock”

W pracy przedstawiono badania porównawcze wytrzymałości statycznej na ścinanie zakładkowych połączeń klejowych wykonanych ze stali 316L. Badania miały charakter porównawczy i dotyczyły połączeń klejowych poddanych zmiennym obciążeniom cieplnym oraz połączeń niepoddanych takim szokom. Połączenia klejowe są coraz częściej stosowanym sposobem łączenia w odpowiedzialnych maszynach i urządzeniach eksploatowanych w warunkach zmiennych obciążeń termomechanicznych. Technika klejenia, dzięki postępowi w dziedzinie chemii materiałów adhezyjnych, ciągle się rozwija. Analizowano wyniki badań wytrzymałości statycznej na ścinanie, uzyskanej dla różnych sposobów przygotowania materiału do operacji klejenia. Uzyskane wyniki z przeprowadzonych badań opracowano statystycznie z zachowaniem właściwych standardów naukowych. Zakres badań obejmował stosunkowo krótki cykl zmęczeniowy, wynosił on 200 cykli przy zakresie zmienności -40 °C + +60 °C. Celem głównym badań było sprawdzenie podatności połączeń na zmiany wytrzymałości pod wpływem zmęczenia cieplnego.The article presents results of comparative research of shearing strength of 316L steel single-lap adhesive bonded joints. Adhesive bonding is increasingly being applied as structural joining technique in highly reliable machines and appliances operating in the circumstances of variable thermomechanical loads. The bonding technology, thanks to a progress in the adhesive materials chemistry is continuously developing. Results of static shearing strength of single-lap adhesive bonded joints for different variations of material preparing were analyzed. The obtained results of the conducted research have been elaborated statistically with respect to the appropriate scientific standards. The range of research covered relatively short fatigue cycle, that is 200 cycles in range of temperatures between -40°C and +60°C. Determining the susceptibility of joints to changes of durability by the influence of the thermal fatigue was the main aim of investigations

Methodological problems of temperature measurement in the cutting area during milling magnesium alloys

This paper presents a literature review on temperature measurement during milling of magnesium alloys as well as other structural materials. Methodology and temperature measurement methods used in own tests are discussed in this paper. Selected test results for each method of temperature measurement in the cutting area are demonstrated

Zużycie ostrzy frezów podczas obróbki wysokokrzemowego, odlewniczego stopu aluminium AlSi21CuNi

W artykule przedstawiono wyniki badań zużycia ostrzy narzędzi frezarskich podczas obróbki wysokokrzemowych siluminów. Jako przedstawiciela tego rodzaju materiałów wybrano stop EN AC-AlSi21CuNi. Stopy aluminium o zawartości Si > 12% określane są jako trudnoskrawalne, ze wzglądu na zwiększone zużycie ścierne ostrzy, wywołane oddziaływaniem wydzieleń krzemu.Ma to niekorzystny wpływ na proces skrawania, pogarsza jakość i dokładność wykonywanych elementów. Istotne jest więc aby określić trwałość ostrza narzędzi i w momencie jego nadmiernego zużycia przerwać proces skrawania.This paper presents results of tests on the wear of milling cutters resulting from high silicon silumins machining. As a representative for this group of materials EN AC-AlSi21CuNi alloy was chosen. Aluminium alloys containing less than 12 % of Si are classified as difficult-to-cut due to increased abrasive wear of the cutters caused by the influence of silicon precipitates. This affects the cutting process by damaging the quality and accuracy of the manufactured elements. Therefore, it is so significant to determine the durability of the teeth and stop the cutting process when it is being excessively worn

Modification of 316L steel Surface in ozone Atmosphere

The study reported in this paper was undertaken to assess whether certain ecologically-disastrous surface treatments, such as chemical and electrochemical treatment could be replaced with ozonation. The proposed technology is both ecologically-sound and relatively inexpensive. The research works were conducted on 316L steel substrates and involved photoelectron spectroscopy (XPS). The band positions on the review spectrum provide the basis for the qualitative identification of the atoms forming the surface layer, whereas their intensity - data for the calculation of the total concentration of these atoms in the analysed layer. High resolution spectra are used to determine the type of chemical bonds - based on the characteristic numbers of chemical shift. The results of tests on the state of surface layer energy of 316L steel substrate following ozone treatment are also presented. The conducted tests and the analysis of the obtained results indicate that ozone treatment effectively removes atmospheric carbon contaminants off the specimen surface. The test results show a decrease in atmospheric carbon on samples after ozone treatment compared to untreated samples. Moreover, results show an increase in the value of the free surface energy in specimens subjected to ozone treatment

Wpływ parametrów technologicznych i cech geometrycznych krawędzi skrawającej na siły skrawania w procesie frezowania stopu AZ91HP

This article presents the state of knowledge on cutting forces during the milling of light alloys. Research results presented in the paper concern cutting forces and their amplitudes depending on the technological parameters (vc, fz, ap) with the use of two carbide milling cutters having a different cutting edge geometry (γ=5º and γ=30º). Research and analysis of cutting forces appear to be a significant factor determining chip deformation, temperature and cutting area strain, among others. Lower values of cutting force components are observed in the case of γ=30º tool processing. For the purpose of this research casting magnesium alloy AZ91HP was selected.W pracy wykonano analizę ogólnego stanu wiedzy dotyczącą sił skrawania podczas frezowania stopów lekkich. Przedstawiono wyniki pomiarów sił skrawania w zależności od zmiany określonych parametrów technologicznych (vc, fz, ap) przy zastosowaniu dwóch frezów węglikowych o zmiennej geometrii ostrza (γ=5º i γ=30º). Ustalono, że wartości sił skrawania są czynnikiem determinującym m.in. odkształcanie się wióra, temperaturę oraz odkształcenia materiału warstwy wierzchniej w strefie skrawania. Mniejsze wartości składowych sił skrawania stwierdzono dla obróbki narzędziem o kącie γ=30º. Proces obróbki prowadzono dla stopu magnezu AZ91HP

Thermographic study of chip temperature in high-speed dry milling magnesium alloys

This paper presents an overview of the state of knowledge on temperature measurement in the cutting area during magnesium alloy milling. Additionally, results of own research on chip temperature measurement during dry milling of magnesium alloys are included. Tested magnesium alloys are frequently used for manufacturing elements applied in the aerospace industry. The impact of technological parameters on the maximum chip temperature during milling is also analysed. This study is relevant due to the risk of chip ignition during the machining process

Elastic deformation of the system epoxy material-metal during face milling

Skrawalność tworzyw epoksydowych istotnie różni się od skrawalności metali. W dużym stopniu decyduje o tym różnica w wartościach modułu Younga tych materiałów. W wielu współczesnych konstrukcjach stosuje się elementy których fragmenty zbudowane są zarówno z metali jak i tworzyw polimerowych. Z takimi sytuacjami spotykamy się również w konstrukcjach sklejanych. W niektórych przypadkach takie elementy są równocześnie obrabiane w procesach skrawania. Podatność na odkształcenia pod wpływem sił skrawania, różna dla elementów metalowych i dla tworzyw polimerowych, może być przyczyną błędów wymiarów. W pracy frezowano strukturę stop aluminium - tworzywo epoksydowe i analizowano różnice wartości odkształcenia po obróbce. Przedstawiono wyniki badań oraz wnioski.A machinability of epoxide plastics is significantly different than machinability of metals. The differences of Young modulus of these materials are mainly deciding about this. A lot of modern constructions are build both from metals and plastics. The same situation we observe in adhesive joints of different materials. In some cases these elements are machined simultaneously. The deformability of elements affected by cutting forces is different for metal and plastics, so it makes a contribution to dimensional error. The metal-epoxide structures were machined and the differences in their strain after machining were analysed. In the end of the paper the results and conclusions were presented

Surface quality assessment following high performance cutting of AZ91HP magnesium alloy

The article presents test results of surface roughness after AZ91HP magnesium alloy machining with variable technological parameters (vc, fz, ap) as well as tool geometry (γ= 5◦ and γ = 30◦). Two carbide end mills were applied during the tests. Roughness analysis was conveyed at the end face (Ra, Rq, RzDIN, Rt, Ry, RSm) and lateral face (Ra, Rz, RSm) of the tested sample. A decrease of roughness parameters (for increasing vc) as well as an increase (with growing fz) was observed in the lateral face tests. Similar interrelations were noticed for end face of the sample. Lower roughness parameters values were recorded for tool rake angle equal to γ = 5◦

Analiza fragmentacji wiórów podcza s frezowania stopu AZ91HP w aspekcie zmniejszenia ryzyka za płonu

Magnesium alloys are used as advanced structural materials for producing machine components for the aircraft or automotive industry. The machining of these components involves the risk of uncontrolled ignition during machining operations and production of fine-grained chip fractions causing the wear of kinematic pairs in technological machines. Given the operation of machine tools, the determination of a method for assessing risk based on determining a safe milling range and suitable operational parameters seems justified. The paper presents the results of investigations on chip fragmentation, chip mass and dimensions. Based on these parameters, we determine effective and safe regions with respect to operation of machine tools. The experiments are performed on magnesium alloy AZ91HP, one of the most widely used casting alloys.Stopy magnezu są wykorzystywane jako nowoczesne materiały konstrukcyjne na elementy maszyn wytwarzane m.in. na potrzeby przemysłu lotniczego czy motoryzacyjnego. Obróbka skrawaniem tych elementów wiąże się z ryzykiem niekontrolowanego zapłonu podczas wykonywania operacji obróbkowych oraz powstawaniem drobnoziarnistych frakcji wiórów powodujących przyspieszone zużycie węzłów kinematycznych maszyn technologicznych. Zaproponowanie oceny ryzyka związanego z wyborem zakresu, uznawanego za bezpieczny, parametrów technologicznych frezowania, wydaje się celowe ze względów eksploatacyjnych maszyn obróbkowych. W artykule przedstawiono wyniki badań fragmentacji wiórów, ich masy oraz wymiarów charakterystycznych wiórów. Istotnym wydaje się określenie (na podstawie wymienionych wskaźników) obszarów uznawanych ze efektywne a zarazem bezpieczne z punktu widzenia eksploatacji maszyn obróbkowych. Do badań wytypowano często stosowany stop magnezu, z grupy odlewniczych, AZ91HP