WPŁYW CHARAKTERYSTYKI ŚCIERNICY I WARUNKÓW OBRÓBKI NA TOPOGRAFIĘ POWIERZCHNI STOPÓW INCONEL 100 I CPW 41

3rd International Scientific Conference with Expert Participation MANUFACTURING 2010 Contemporary problems of manufacturing and production management 24-26.11.2010 Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Poland WŁODZIMIERZ WILK; TATIANA MILLER; BARBARA STANIEWICZ-BRUDNIK WPŁYW CHARAKTERYSTYKI ŚCIERNICY I WARUNKÓW OBRÓBKI NA TOPOGRAFIĘ POWIERZCHNI STOPÓW INCONEL 100 I CPW 41 Omówiono współczesne sposoby obróbki łopatek turbin lotniczych silników odrzutowych. Podano rodzaje i gatunki materiałów na łopatki turbin stosowane w przemyśle lotniczym. Omówiono badania wykończeniowej obróbki ściernej stopów Inconel 100 i CPW 41 prowadzone w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Przedstawiono przebieg badań szlifowania ściernicami o różnych charakterystykach oraz podano parametry i warunki obróbki. Omówiono wyniki badań ściernic ze spoiwem ceramicznym, żywicznym i galwanicznym, przy szlifowaniu Inconelu 100 (ściernicami z cbn) oraz stopu CPW 41 (ściernicami diamentowymi), w zależności od charakterystyk ściernic, parametrów szlifowania. Podano wpływ rodzaju zastosowanych cieczy chłodzących i sposobu ich podawania do strefy obróbki na jakość obrabianej powierzchni i stan czynnej powierzchni ściernicy (CPŚ). Jakość obrobionej powierzchni próbek oceniano przez pomiary topografii i kształtu powierzchni (pomiar i analiza profili chropowatości i falistości powierzchni oraz profilu rzeczywistego bez filtracji). Podano wyniki pomiarów 2D {parametry Ra, Rz} powierzchni próbek po szlifowaniu. Przedstawiono na wykresach: wydajność ubytkową szlifowania Qw [mm3/min]; chropowatość powierzchni próbek Ra [µm]; moc pobieraną przez silnik napędu ściernicy N [kw]. Słowa kluczowe: ściernice z cbn; ściernice diamentowe; szlifowanie materiałów lotniczych; topografia powierzchni; chropowatość

2 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 1. WPROWADZENIE Celem badań było dobranie cieczy chłodzących dla operacji szlifowania wykończeniowego stopów niklu i stopów tytanu oraz ustalenie parametrów obróbki, dobranie charakterystyk ściernic i sposobów podawania cieczy obróbkowych (przez polewanie lub w postaci aerozolu) dla osiągnięcia efektywnej obróbki i uzyskania powierzchni o jak najniższej chropowatości. Prowadzone badania obejmowały także sprawdzenie możliwości zastosowania technologii MQL (Minimal Quantity Lubrication) dla wybranych operacji szlifowania, co umożliwiłoby zmniejszenie kosztów stosowania cieczy obróbkowych, zmniejszenie zagrożeń dla operatora i środowiska z tytułu stosowania biodegradowalnych i nieszkodliwych dla człowieka cieczy technologicznych, które odparowują w strefie obróbki i/lub emitują minimalne ilości nieszkodliwych gazów i aerozoli, przy zachowaniu ekonomicznych wydajności procesów obróbki i wymaganej jakości powierzchni oraz dokładności obrabianych wyrobów. 2. MATERIAŁY I METODYKA BADAŃ Badania szlifowania powierzchni płaskich prowadzone były na próbkach prostopadłościennych ze stopu niklu Inconel 100 oraz stopu tytanu Ti6Al4V (CPW 41). Do badań wybrano ciecze chłodzące firmy Cimcool Industrial Products B.V. na podstawie analizy literaturowej, wyszukiwania w internetowych bazach danych, informacji uzyskanych w WSK Rzeszów o rodzajach stosowanych cieczy chłodzących, porównania właściwości chłodziw różnych firm, m.in.: Cimcool Industrial Products B.V., Master Chemical Europe Ltd, Houghton, JTM Products, Inc., Statoil, Blaser, Accu-Lube oraz uzyskanych ofert na chłodziwa, zwłaszcza do obróbki materiałów lotniczych. Z produktów firmy Cimcool wytypowano ciecze: Cimstar 506, Cimtech A31F, Cimperial HD225, Cimstar AF630, Cimstar 4859, Cimtech MQL. Z produktów firmy Master Chemical wytypowano ciecze: TRIM MicroSol 585, TRIM VHP E812, TRIM C270, TRIM C276, TRIM E190, TRIM E805. Do operacji szlifowania przyjęto ciecze chłodzące: - podawane przez polewanie w postaci roztworów wodorozcieńczalnych (Cimtech A31F oraz Cimtech A61 - prod. Cimcool)); - podawane w postaci aerozolu (ACCU-LUBE LB-8000, prod. ACCU-LUBE Manufacturing GmbH - produkt na bazie olejów roślinnych gotowy do użycia bez rozcieńczania; Cimtech MQL, prod. Cimcool syntetyczne chłodziwo nie zawierające oleju mineralnego oparte na alkoholach, do chłodzenia minimalnego gotowe do użycia bez rozcieńczania).

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 3 Firma Cimcool Polska Sp. z o.o. dostarczyła próbki wybranych chłodziw (Cimtech A31F, Cimtech A61, Cimtech MQL) do operacji obróbki ubytkowej: W prowadzonych w latach 2008-2009 badaniach [1-2] stosowano ściernice typu 6A2 o średnicach zewnętrznych 100 mm, o różnych charakterystykach, z regularnego azotku boru o spoiwach: żywicznym i ceramicznym - wykonane w IZTW oraz galwanicznym - wykonane w INTER-DIAMENT, Grodzisk Mazowiecki (Tablica 3). Ściernice o spoiwach żywicznych wykonano z ziarna cbn firmy Element Six bez domieszek oraz z domieszką czynnika porotwórczego. Ściernice o spoiwach ceramicznych wykonano z ziarna cbn bez domieszek oraz z domieszką czynnika porotwórczego. Ściernice zawierające czynnik porotwórczy umożliwiają obniżenie temperatury w strefie szlifowania, a tym samym mniejsze nagrzewanie przedmiotu obrabianego [1-2, 4-5]. W trakcie badań mierzono: dla każdej próbki ubytek długości próbki L [mm], masę zeszlifowanego materiału m [g], ubytek warstwy ściernej X [mm], czas maszynowy t m [min], moc pobieraną przez silnik napędu ściernicy N [kw]. Obliczano objętość zeszlifowanego materiału V w [cm 3 ] oraz wydajność ubytkową Q w [mm 3 /min]. Wyniki przedstawiono na wykresach. Jakość obrobionej powierzchni próbek oceniano przez pomiary topografii i kształtu powierzchni zgodnie z normą PN-EN ISO 4287:1999 [3] oraz badania metalograficzne stanu warstwy czynnej ściernicy przy pomocy elektronowego mikroskopu skaningowego JSM-6460LV z systemem EDS firmy Jeol, a także pomiary pomiary mikrotwardości próbek (przy pomocy cyfrowego miernika mikrotwardości FM-7 firmy Future Tech.). 3. WYNIKI BADAŃ Badania procesu chłodzenia strefy obróbki przy szlifowaniu prowadzono na stanowisku badawczym obejmującym (rys. 1): zmodernizowaną uniwersalną szlifierkę ostrzarkę narzędziową 3E 642, wyposażoną w bezstopniowe napędy wrzeciona ściernicy i przesuwu wzdłużnego stołu, zespół z przemiennikami częstotliwości do zasilania silników napędu wrzeciona i przesuwu stołu, zestaw pomiarowy do pomiaru napięcia, natężenia prądu i mocy pobieranej przez silnik napędu ściernicy, dwa niezależne układy chłodzenia w obiegu zamkniętym (przez polewanie), układ chłodzenia w obiegu otwartym (aerozolem cieczy chłodzacej) z urządzeniem do smarowania minimalnego Accu-Lube MiniBooster MB II HDC.

4 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik Rys. 1. Stanowisko do badań szlifowania materiałów lotniczych z chłodzeniem przez natrysk cieczami chłodząco-smarującymi i smarowaniem aerozolem chłodziwa (system MQL) przy pomocy urządzenia Accu-Lube MiniBooster MB II HDC. Pomiary mikrotwardości materiału szlifowanych próbek wykonane przy pomocy cyfrowego miernika mikrotwardości FM-7 firmy Future Tech. wykazały średnie wartości: 360 HV30 dla Inconelu 100. Szlifowanie prowadzono przy parametrach pracy urządzenia Accu-Lube MiniBooster MB II HDC: - ciśnienie powietrza: 0,3-0,4 MPa; (max 0,5 MPa); - częstotliwość pracy pompy oleju przy nastawach: II.0 - tłoczenie co 8 s; II.2 - tłoczenie co 5 s. Wyniki badań szlifowania próbek z Inconelu 100 (Tablica 1 - zestaw parametrów obróbki: 2; 3; 5; 7) z chłodzeniem 5% roztworem koncentratu Cimtech A31F w wodzie wodociągowej zamieszczono w tablicy 2. Wyniki pomiarów chropowatości powierzchni przedstawiono na wykresie na rys. 2. Pomiary chropowatości wykonywano przy pomocy profilometru TOPO 01vP oraz profilometru Hommel Tester T1000. Tablica 1. Parametry szlifowania Inconelu 100 ściernicami z regularnego azotku boru (cbn) na szlifierce narzędziowej 3E642. Parametry szlifowania prędkość obrotowa ściernicy (nastawa potencjmetru, fv, Hz) Oznaczenie n s, min -1 3084 (11,5) Zestaw parametrów szlifowania 2 3 5 6 7 8 9 10 3748 (11,0) 5112 (10,0) 5112 (10,0) 3084 (11,5) 3084 (11,5) 3084 (11,5) 1786 (12,5)

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 5 prędkość obwodwa ściernicy prędkość posuwu stołu (nastawa częstotliwości, fp, Hz) skok stołu: - z wychodzeniem ze ściernicy dosuw v s, m/s 16,2 20,02 27,0 27,0 16,2 16,2 16,2 9,4 v f, mm/mi n s, mm a, mm/po d- wójny skok stołu 600 (20,4) 600 (20,4) 940 (30,0) 1240 (40,0) 170 170 170 170 170 170 170 170 0,02 0,02 0,02 0,02 0,01 0,005 0,02 0,005 Wyniki szlifowania Inconelu 100 z zastosowaniem chłodziwa Cimtech A31F wskazują na możliwość uzyskania powierzchni o małej chropowatości za pomocą ściernic: Nr VIII (B46 V240 B) Ra = 0,11 µm; Nr VI (B126 V120 G) - Ra = 0,11 µm; Nr VII (B76 V240 B) - Ra = 0,17 µm; Nr V (B126 V360 V) Ra = 0,19 µm; Nr IX (B107 V120 G) - Ra = 0,19 µm. Chropowatość powierzchni R a ηm 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,13 0,34 0,41 0,56 0,15 0,21 0,15 0,11 I/3 II/5 III/3 IV/3 V/5 VI/7 VII/3 VIII/5 IX/2 Nr ściernicy/ zestaw parametrów Rys.2. Wykres chropowatości powierzchni próbek z Inconelu 100 po szlifowaniu ściernicami z regularnego azotku boru z chłodzeniem 5% roztworem chłodziwa Cimtech A31F w wodzie wodociągowej. Zauważono, że ściernicami o spoiwie ceramicznym domieszkowanymi czynnikiem porotwórczym mniejszą chropowatość powierzchni Inconelu 100 uzyskano w tych samych parametrach szlifowania przy większej zawartości czynnika (ściernica Nr IV B126 V300 V) - Ra = 0,22 µm, niż przy zawartości mniej-

6 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik szej (ściernica Nr III B126 V300 V) - Ra = 0,32 µm. Z porównania wyników szlifowania ściernicami żywiczną i ceramiczną z ziarnem cbn o granulacji B126, z domieszką takiej samej zawartości czynnika porotwórczego, w tych samych parametrach obróbki (Tablica 1, zestaw 3 ), wynika, że lepszą powierzchnię uzyskano ściernicą o spoiwie żywicznym (ściernica Nr I B126 V240 B) - Ra = 0,22 µm; Rz = 1,05 µm, niż o spoiwie ceramicznym (ściernica Nr IV B126 V300 V) - Ra = 0,22 µm; Rz = 1,61 µm. Wymagane są dalsze badania z użyciem innych chłodziw i ekologicznych cieczy chłodzących MQL, przewidzianych w programie badań. Tablica 2. Wyniki szlifowania próbki z Inconelu 100 o pow. 10x10 mm ściernicami z regularnego azotku boru (cbn) na szlifierce narzędziowej 3E642 z chłodzeniem 5% roztworem chłodziwa Cimtech A31F w wodzie wodociągowej Ściernica Zestaw parametrów szlifowania Nr Chropowatość powierzchni po szlifowaniu *) Ubytek długości próbki Ubytek masy próbki Ubytek warstwy ściernej (nasypu) ściernicy Nr Oznaczenie i charakterystyka Ra, µm Rz, µm L, mm m, g X, mm I 6A2 100x10x4x32 I/3 0,22 1,05 0,30 0,119 0,01 B126 V240 B (z domieszką typu A ) II 6A2 100x10x4x32 II/5 0,38 2,54 0,25 0,164 0,01 B126 V300 V III 6A2 100x10x4x32 III/3 0,32 2,05 0,36 0,145 0,00 B126 V300 V (z domieszką typu A ) IV 6A2 100x10x4x32 IV/3 0,22 1,61 0,44 0,124 0,01 B126 V300 V (z domieszką typu A ) V 6A2 100x10x4x32 V/5 0,19 1,64 0,24 0,174 0,01 B126 V360 V VI 6A2 100x10x1,5x32 VI/7 0,12 1,01 0,40 0,188 0,00 B126 V120 G VII 6A2 100x10x4x32 VII/3 0,17 1,18 0,34 0,161 0,01 B76 V240 B (z domieszką typu A ) VIII 6A2 100x10x4x32 VIII/5 0,11 0,84 0,19 0,118 0,00 B46 V240 B (z domieszką typu A ) IX 6A2 100x10x1,5x32 IX/2 0,19 1,45 0,29 0,163 0,00 B107 V120 G *) Wartości średnie z 5 pomiarów

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 7 Tablica 3. Wyniki badań próbek z Inconelu 100-7V 1209 (próbki 10x10 mm), po szlifowaniu ściernicami z regularnego azotku boru, z chłodzeniem 5% roztworem chłodziwa Cimtech A61 w wodzie wodociągowej. Nr ściernicy/ zestaw parametrów szlifowania Chropowatość powierzchni po szlifowaniu *) Wydajność ubytkowa pomiar 1 pomiar 2 Ra, µm Rz, µm Ra, µm Rz, µm Q w, mm 3 / min I/24 0,14 1,16 0,188 1,22 14,67 II/25 0,23 1,72 19,39 III/24 0,37 2,61 14,67 IV/24 0,26 1,69 14 V/25 0,13 1,03 0,112 0,782 22,45 VI/26 0,20 1,48 6,07 VII/24 0,17 1,12 0,127 1,002 12,67 VIII/25 0,10 0,74 0,096 0,585 22,45 IX/23 0,19 1,42 14,67 XX/27 0,33 1,87 XX/28 0,62 2,80 Pomiar 1 - Profilometr Hommel Tester T1000 Pomiar 2 - Modułowy system do pomiaru i analizy topografii powierzchni TOPO 01 *) Wartości średnie z 5 pomiarów Tablica 4. Wyniki badań próbek z Inconelu 100-7V 1209 (próbki 10x10 mm), po szlifowaniu ściernicami z regularnego azotku boru, z chłodzeniem 5% roztworem chłodziwa Cimtech A31F w wodzie wodociągowej. Nr ściernicy/ zestaw parametrów szlifowania Chropowatość powierzchni po szlifowaniu *) Wydajność ubytkowa Ra, µm Rz, µm Q w, mm 3 / min I/24 0,22 1,05 14,67 II/25 0,38 2,54 19,39 III/24 0,32 2,05 14,67 IV/24 0,22 1,61 14 V/25 0,19 1,64 22,45 VI/26 0,12 1,01 6,07 VII/24 0,17 1,18 12,67 VIII/25 0,11 0,84 22,45 IX/23 0,19 1,45 14,67 XX/29 0,34 2,12 1,87 Pomiar chropowatości profilometrem Hommel Tester T1000 *) Wartości średnie z 5 pomiarów

8 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik Rys. 3. Chropowatość powierzchni R a i R z po szlifowaniu próbek z Inconelu 100-7V 1209 ściernicami z regularnego azotku boru, w zależności od charakterystyki ściernicy, parametrów szlifowania i rodzaju chłodziwa. Rys. 4. Wydajność ubytkowa Q w po szlifowaniu próbek z Inconelu 100-7V 1209 ściernicami z regularnego azotku boru. Zestawienie porównawcze dla chłodziw: Cimtech A31F i Cimtech A61. Tablica 5. Zestaw parametrów szlifowania, zastosowanych podczas prób szlifowania Inconelu 100-7V 1209, na szlifierce narzędziowej 3E642. Parametry szlifowania prędkość obrotowa ściernicy prędkość obwodowa ściernicy prędkość posuwu stołu (nastawa częstotliwści, fp, Hz) Oznaczenie Zestaw parametrów szlifowania 23 24 25 26 27 28 29 n s, min -1 3057 3822 4586 3057 3057 3057 3057 v s, m/s 16,0 20,0 24,0 16,0 16,0 16,0 16,0 v f, mm/min 600 (20,4) 600 (20,4) 940 (30,0) 1240 (40,0)

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 9 skok stołu: - z wychodzeniem ze ściernicy dosuw s, mm 45 45 45 45 45 45 45 a, mm/podwójny skok stołu 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,05 Rys. 5. Wyniki pomiarów topografii 2D powierzchni próbki z inconelu 100-7V 1209, po szlifowaniu ściernicą z regularnego azotku boru nr VIII, z zastosowaniem parametrów obróbki nr 5. Ciecz obróbkowa: Cimtech A61. Rys. 6. Wyniki pomiarów topografii 3D powierzchni próbki z inconelu 100-7V 1209, po szlifowaniu ściernicą z regularnego azotku boru nr VIII, z zastosowaniem parametrów obróbki nr 5. Ciecz obróbkowa: Cimtech A61 (P - powierzchnia zmierzona nie filtrowana).

10 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik Uwaga: W raportach z pomiarów chropowatości powierzchni, na modułowym systemie do pomiaru i analizy topografii powierzchni TOPO 01, zestaw parametrów szlifowania oznaczono jako: nr 2 w tablicy 6 jako nr 23; nr 3 w tablicy 6 jako nr 24; nr 5 w tablicy 6 jako nr 25; nr 7 w tablicy 6 jako nr 26. Mo pobierana napędu ściernicy N, kw 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,36 0,44 0,32 0,36 0,32 0,32 0,32 0,32 0,36 0,44 0,32 0,36 0,4 0,36 0,36 0 I/8 I/7 II/8 II/7 III/8 III/7 IV/8 IV/7 V/8 V/7 VI/8 VI/7 VII/8 IX/8 X/8 Nr ściernicy/ zestaw parametrów Rys. 7. Moc pobierana napędu głównego szlifierki narzędziowej 3E642 podczas szlifowaniu próbek z Inconelu 100-7V 1209 ściernicami z regularnego azotku boru, z użyciem chłodziwa MQL Accu-Lube 8000, przy zastosowaniu metody chłodzenia minimalnego, w zależności od charakterystyki ściernicy i parametrów szlifowania. Tablica 6. Wyniki badań próbek tytanu CPW 41 po szlifowaniu ściernicami diamentowymi z chłodzeniem 5% roztworem chłodziwa Cimtech A61 w wodzie wodociągowej. Wymiary przekroju próbki: 10x10 mm, dla ściernic 6.9 i 6.10 próbka o przekroju: 20x20 mm. Ściernica Nr ściernicy/ zestaw parametrów Chropowatość powierzchni po szlifowaniu *) Wydajność ubytkowa Nr Oznaczenie i charakterystyka szli- Ra, µm Rz, µm Q w, mm 3 / min fowania 14 14/7 0,45 2,82 6,08 14 14/10 0,19 1,44 6,06 14 6A2 100x10x4x32 D126 C100 V 14/17 0,47 3,44 8,67 14 14/18 0,52 3,64 8 14 14/19 0,69 3,98 8,67 15 15/7 0,09 0,84 4,21 15 6A2 100x10x4x32 D25 C100 B 15/15 0,12 1,14 2,34 15 (z domieszką typu B ) 15/16 0,14 1,45 3,33 16 16/7 0,13 1,01 4,67

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 11 16 6A2 100x10x4x32 D25 C100 B 16/15 0,09 0,94 2,80 16 16/16 0,12 1,14 4 17 17/7 0,29 2,37 4,67 17 6A2 100x10x4x32 D25 C100 B 17/15 0,27 2,36 2,80 17 (z domieszką typu A ) 17/16 0,27 1,98 4 19 19/15 0,16 1,33 2,80 19 6A2 100x10x3x32 D15 C125 V 19/16 0,24 1,87 3,33 19 19/19 0,45 4,52 6,67 20 6A2 100x10x2x32 D15 C100 B 20/15 0,10 0,81 2,34 20 20/16 0,11 0,89 3,33 23 23/7 0,23 1,77 5,61 23 6A2 100x10x3x32 D54 C100 V 23/17 0,27 2,12 7,33 23 23/18 0,23 1,65 8 XXII XXII/7 0,53 3,53 6,54 XXII 6A2 100x10x1,5x32 D80/63 C50 G XXII/17 0,75 3,60 9,33 XXII XXII/18 0,70 4,0 7,33 XXVI XXVI/7 2,13 11,92 10,75 XXVI 6A2 100x10x1,5x32 XXVI/17 2,94 13,60 10 XXVI D250/200 C50 G XXVI/18 1,40 8,09 9,33 XXVII XXVII/7 1,08 8,09 5,61 XXVII 6A2 100x10x1,5x32 XXVII/17 0,69 4,70 8,67 XXVII D126 C50 G XXVII/18 0,58 4,06 8,67 6.9 6A2 100x10x4x20 D126 C125 V 6.9/15 0,78 15,42 6.10 6A2 100x10x4x20 D76 C125 V 6.10/15 0,29 13,08 Pomiar chropowatości profilometrem Hommel Tester T1000 *) Wartości średnie z 5 pomiarów Parametry szlifowania stopu tytanu CPW 41 ściernicami diamentowymi na szlifierce narzędziowej 3E642. Tablica 7. Parametry szlifowania Oznaczenie Zestaw parametrów szlifowania prędkość obrotowa ściernicy (nastawa potencjometru, fv, Hz) prędkość obwodowa ściernicy prędkość posuwu stołu (nastawa częstotliwości, fp, Hz) skok stołu: - z wychodzeniem ze ściernicy Dosuw n s, min -1 3084 (11,5) 2 3 5 6 7 8 9 10 3748 (11,0) 5112 (10,0) 5112 (10,0) 3084 (11,5) 3084 (11,5) 3084 (11,5) 1786 (12,5) v s, m/s 16,2 20,02 27,0 27,0 16,2 16,2 16,2 9,4 v f, mm/min s, mm a, mm/podwójny skok stołu 600 (20,4) 600 (20,4) 600 (20,4) 600 (20,4) 170 170 170 170 170 170 170 170 0,01 0,005 0,01 0,005 0,005 0,01 0,01 0,01 Uwaga: W tablicy 3, w podanych zestawach parametrów zastosowano skok stołu s=45 mm

12 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik Chropowatość powierzchni R a µm 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Zestaw par. nr 7 14 15 16 17 23 XXII XXVI XXVII Chropowatość powierzchni R a µm 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Zestaw par nr 15 15 16 17 19 20 Nr ściernicy.. Nr ściernicy Rys. 8. Chropowatość powierzchni R a po szlifowaniu próbek z tytanu CPW 41 w zależności od charakterystyki ściernicy. Chłodziwo: Cimtech A61. Rys. 9. Chropowatość powierzchni R a i wydajność ubytkowa Q w po szlifowaniu próbek z tytanu CPW 41, przy chłodzeniu chłodziwem Cimtech A61, dla wybranych ściernic i wybranych parametrów obróbki. Tablica 8. Wyniki badań próbek tytanu CPW 41 po szlifowaniu ściernicami diamentowymi z chłodzeniem 5% roztworem chłodziwa Cimtech A31F w wodzie wodociągowej. Wymiary przekroju próbki: 10x10 mm. Ściernica Nr ściernicy/ zestaw parametrów Chropowatość powierzchni po szlifowaniu *) Wydajność ubytkowa Nr Oznaczenie i charakterystyka szli- Ra, µm Rz, µm Q w, mm 3 / min fowania 14 14/7 0,35 2,62 7,48 14 14/17 0,48 3,40 7,33

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 13 14 6A2 100x10x4x32 D126 C100 V 14/18 0,73 4,53 7,33 14 14/19 0,69 4,70 8,67 15 15/7 0,29 2,29 6,54 15 6A2 100x10x4x32 D25 C100 B 15/15 0,24 2,12 3,27 15 (z domieszką typu B ) 15/16 0,32 2,50 3,33 16 16/7 0,32 2,55 3,74 16 6A2 100x10x4x32 D25 C100 B 16/15 0,30 2,057 3,74 16 16/16 0,38 2,68 3,33 17 0,44 3,34 5,14 0,44 17 6A2 100x10x4x32 D25 C100 B 0,34 2,59 2,34 0,34 17 (z domieszką typu A ) 0,55 4,48 4,67 0,55 19 19/7 0,29 2,60 5,14 19 6A2 100x10x3x32 D15 C125 V 19/17 0,32 2,30 9,33 19 19/18 0,45 3,06 6,67 20 6A2 100x10x2x32 D15 C100 B 20/15 0,15 1,22 2,34 20 20/16 0,20 1,65 2 23 23/7 0,20 1,68 5,14 23 6A2 100x10x3x32 D54 C100 V 23/17 0,34 3,89 11,33 23 23/18 0,31 2,56 12 XXII XXII/7 0,50 3,82 7,01 XXII 6A2 100x10x1,5x32 D80/63 C50 G XXII/17 0,43 3,54 6,67 XXII XXII/18 0,44 3,05 9,33 XXVI XXVI/7 1,24 6,81 6,54 XXVI 6A2 100x10x1,5x32 XXVI/17 0,98 6,64 9,33 XXVI D250/200 C50 G XXVI/18 1,76 11,26 8,67 XXVII XXVII/7 0,56 4,16 6,54 XXVII 6A2 100x10x1,5x32 XXVII/17 0,55 3,82 8 XXVII D126 C50 G XXVII/18 0,96 6,70 9,33 Pomiar chropowatości profilometrem Hommel Tester T1000 *) Wartości średnie z 5 pomiarów Rys. 10. Chropowatość powierzchni R a i wydajność ubytkowa Q w po szlifowaniu próbek z tytanu CPW 41, przy chłodzeniu chłodziwem Cimtech A31F, dla wybranych ściernic i wybranych parametrów obróbki.

14 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik Rys. 11. Chropowatość powierzchni R a i wydajność ubytkowa Q w po szlifowaniu próbek z tytanu CPW 41, zestawienie porównawcze dla chłodziw: Cimtech A31F i Cimtech A61. Rys. 12. Wyniki pomiarów topografii 2D powierzchni próbki z tytanu CPW 41 po szlifowaniu ściernicą diamentową nr 14, z zastosowaniem parametrów obróbki nr 10. Ciecz obróbkowa: Cimtech A61.

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 15 Rys. 13. Wyniki pomiarów topografii 3D powierzchni próbki z tytanu CPW 41 po szlifowaniu ściernicą diamentową nr 14, z zastosowaniem parametrów obróbki nr 10. Ciecz obróbkowa: Cimtech A61. (P - powierzchnia zmierzona nie filtrowana). Tablica 9. Wyniki badań próbek z Inconelu 100-7V 1209 (próbki 10x10 mm), po szlifowaniu ściernicami z regularnego azotku boru, z chłodzeniem mgłą olejową, chłodziwo MQL Accu-Lube 8000. Nr ściernicy/ zestaw parametrów szlifowania Chropowatość powierzchni po szlifowaniu *) Wydajność ubytkowa Ra, µm Rz, µm Q w, mm 3 / min I/3 0,18 1,25 15,33 II/5 0,38 2,47 22,45 III/3 0,34 2,52 14,67 IV/3 0,36 2,50 14,67 V/5 0,34 2,32 23,47 VI/7 0,18 1,22 5,14 VII/3 0,13 0,95 14,67 IX/2 0,37 2,92 12,67 Pomiar chropowatości profilometrem Hommel Tester T1000 *) Wartości średnie z 5 pomiarów

16 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik Rys. 14. Chropowatość powierzchni R a i wydajność ubytkowa Q w po szlifowaniu próbek z Inconelu 100-7V 1209, z chłodzeniem mgłą olejową, chłodziwo MQL Accu-Lube 8000. 4. POSUMOWANIE Przeprowadzone badania szlifowania próbek z Inconelu 100 ściernicami z regularnego azotku boru, z użyciem cieczy chłodzącej Cimtech A31F, w postaci roztworu wodnego, wykazały, że najmniejszą chropowatość powierzchni, R a =0,11 µm uzyskano ściernicą z ziarnem B46, o spoiwie żywicznym oznaczoną numerem VIII, przy zastosowaniu parametrów szlifowania nr 25: v s =24 m/s; v f =940 mm/min; a=0,02 mm/podwójny skok stołu. Wydajność ubytkowa Q w =16,33 mm 3 /min. Ściernicą nr VI, z ziarnem B126, o spoiwie galwanicznym, przy zestawie parametrów szlifowania nr 26, uzyskano porównywalną jakość powierzchni, chropowatość R a =0,12 µm, wydajność Q w =11,68 mm 3 /min Analizując wyniki badań szlifowania próbek z Inconelu 100, z użyciem cieczy chłodzącej Cimtech A61, w postaci roztworu wodnego, stwierdzono, że najmniejszą chropowatość powierzchni, R a =0,10 µm uzyskano ściernicą z ziarnem B46, o spoiwie żywicznym z domieszką, przy zastosowaniu parametrów szlifowania nr 25: v s =24 m/s; v f =940 mm/min; a=0,02 mm/podwójny skok stołu. Wydajność ubytkowa była najwyższa w grupie badanych ściernic i wynosiła Q w =22,45 mm 3 /min. Przy szlifowaniu próbek z Inconelu 100, z użyciem cieczy chłodzącej Cimtech MQL, stwierdzono, że najmniejszą chropowatość powierzchni, R a =0,13 µm uzyskano ściernicą oznaczoną numerem VII z ziarnem B76, o spoiwie żywicznym z domieszką, przy zastosowaniu parametrów szlifowania nr 24. Wydajność ubytkowa Q w =14,67 mm 3 /min.

W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik 17 Przeprowadzone badania szlifowania próbek z tytanu CPW 41 ściernicami diamentowymi, z użyciem cieczy chłodzącej Cimtech A31F, w postaci roztworu wodnego, wykazały, że najmniejszą chropowatość powierzchni, R a =0,15 µm uzyskano ściernicą z ziarnem D15, o spoiwie żywicznym oznaczoną numerem 20, przy zastosowaniu parametrów szlifowania nr 15: v s =16 m/s; v f = mm/min; a=0,005 mm/podwójny skok stołu. Wydajność ubytkowa Q w =2,34 mm 3 /min. Analizując wyniki badań szlifowania próbek z tytanu CPW 41 ściernicami diamentowymi z użyciem cieczy chłodzącej Cimtech A61, w postaci roztworu wodnego, stwierdzono, że najmniejszą chropowatość powierzchni, R a =0,09 µm uzyskano ściernicą z ziarnem D25, o spoiwie żywicznym, oznaczoną numerem 15, przy zastosowaniu parametrów szlifowania nr 7: v s =16 m/s; v f = mm/min; a=0,01 mm/podwójny skok stołu. Wydajność ubytkowa Q w =4,21 mm 3 /min. Przy szlifowaniu próbek z tytanu CPW 41 ściernicami diamentowymi, z użyciem cieczy chłodzącej Cimtech MQL, stwierdzono, że najmniejszą chropowatość powierzchni, R a =0,17 µm uzyskano ściernicą z ziarnem D15, o spoiwie żywicznym, oznaczoną numerem 20, przy zastosowaniu parametrów szlifowania nr 16: v s =20 m/s; v f =600 mm/min; a=0,005 mm/podwójny skok stołu. Wydajność ubytkowa Q w =1,75 mm 3 /min LITERATURA [1] Sprawozdanie merytoryczne IZTW za rok 2008 z realizacji PBZ-MNiSW-01/I/2007; Zadanie nr 10 pt. Technologie modyfikacji oraz obróbki wykańczającej warstwy wierzchniej zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych ; Rozdział IV. [2] Sprawozdanie merytoryczne IZTW za rok 2009 z realizacji PBZ-MNiSW-01/I/2007; Zadanie nr 10 pt. Technologie modyfikacji oraz obróbki wykańczającej warstwy wierzchniej zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych ; Rozdział IV. [3] PN-EN ISO 4287:1999 Specyfikacje geometrii wyrobów. Struktura geometryczna powierzchni: metoda profilowa. Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni. [4] Wilk W., Miller T.: Wpływ charakterystyki ściernicy i warunków obróbki na makro- i mikrogeometrię powierzchni stopu Inconel 617. Mater. 13. Krajowej i 4. Międzynarodowej Konf. Nauk. Metrologia w Technikach Wytwarzania MwTw 2009; Żerków 2009; [W:] COMPRINT, Poznań, ISBN 978-83-89333-30-8, 2009, s.563-574. [5] Wilk W., Miller T.: Wpływ charakterystyki ściernicy i warunków obróbki na makro- i mikrogeometrię powierzchni stopu Inconel 617. PAK vol. 56, nr 01/2010, s. 30-31. Podziękowania Prace wykonano w ramach realizacji projektu badawczego zamawianego PBZ-MNiSW- 01/I/2007 pt. Technologia modyfikacji warstwy wierzchniej zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych, finansowanego przez Ministerstwo Edukacji i Nauki (Zadanie 10: Technologie

18 W. Wilk; T. Miller; B. Staniewicz-Brudnik modyfikacji oraz obróbki wykańczającej warstwy wierzchniej zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych ). Autorzy wyrażają podziękowania mgr inż. Bognie Królickiej za pomoc w realizacji badań strukturalnych metodami SEM oraz mgr inż. Aleksandrowi Kowalczykowi za pomoc w opracowaniu wyników badań. Dane autorów: mgr inż. Włodzimierz WILK Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania Zakład Techniki Erozyjnej i Ściernej 30-011 Kraków, ul. Wrocławska 37a tel. +48 12 63-17-219, e-mail: wwilk@ios.krakow.pl mgr inż. Tatiana MILLER Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania Zakład Metrologii Wielkości Geometrycznych 30-011 Kraków, ul. Wrocławska 37a tel. +48 12 63-17-272, e-mail: tatiana.miller@ios.krakow.pl dr inż. Barbara STANIEWICZ-BRUDNIK Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania Zakład Techniki Erozyjnej i Ściernej 30-011 Kraków, ul. Wrocławska 37a tel. +48 12 63-17-218, e-mail: bbrudnik@ios.krakow.pl