Influence of magneto-abrasive machining on the characteristics of the surface layer of flat parts

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2022.6.3.265948

Keywords:

magneto-abrasive machining, end-type magnetic head, roughness, stress, hardness, surface layer

Abstract

The paper presents the study of the influence of the process of magneto-abrasive machining (MAM) on the characteristics of the surface layers of flat surfaces of parts made of ferromagnetic material U9 by machining with end-type heads based on high-power permanent magnets that form a magneto-abrasive tool of the "brush" type. For estimation of the influence of the process of magneto-abrasive machining on the surface layer, the parameters of surface hardness were analyzed after the machining of test samples with different powders and under different modes. The degree of influence of the MAM on the surface, both in terms of the hardness of the surface layer and the deformation of samples due to compressive residual stresses arising as a result of machining, was studied. The estimation of the state of the surface layer was performed by the change in hardness after machining, the magnitude of the degree of hardening, to some extent, by the parameters of roughness. The control of changes in internal residual stresses formed in the surface layers of samples due to the interaction of powder particles with the surface during machining was carried out according to the degree of their deformation after MAM. It was found that due to MAM, internal compressive stresses of 30–100 MPa arise in the near-surface layer of the material of the samples, while the magnitude of the stresses varied in inverse dependency, that is, with an increase in the working gap, in the vast majority of cases, a decrease in the magnitude of the stresses was observed. It was shown that the depth of the hardened layer under different machining conditions is up to 200 µm or more, and the strengthening coefficient varies from 10 to 40%.

References

  1. Барон Ю. М. Магнитно-абразивная и магнитная обработка изделий и режущих инструментов / Ю. М. Барон. – Л.: Машиностроение, 1986. – 176 с.
  2. Джулій Д. Ю. Підвищення якості багатогранних непереточуваних твердосплавних пластин при магнітно-абразивному обробленні в кільцевій ванні : дис. канд. техн. наук : 05.03.01 / Джулій Дмитро Юрійович – Київ, 2014. – 175 с.
  3. Майборода В. С. Магнитно-абразивная обработка деталей сложной формы / В. С. Майборода, И. В. Слободянюк, Д. Ю. Джулий. – Житомир: ПП "Рута", 2017. – 272 с.
  4. Майборода В. С. Основи створення i використання порошкового магнітно-абразивного інструменту для фінішної обробки фасонних поверхонь : дис. докт. техн. наук : 05.03.01 / Майборода Віктор Станіславович – Київ, 2004. – 404 с.
  5. Структура та властивості поверхневого шару інструменту з сталі Р6М5 після магнітно-абразивної обробки / М. М. Бобіна, В. С. Майборода, Н. В. Ульяненко, А. Б. Бобін. // Фізика і хімія твердого тіла. – 2022. – С. 577–580.
  6. Yamaguchi H. Modification using magnetic field-assisted finishing of the surface roughness and residual stress of additively manufactured components / H. Yamaguchi, O. Fergani, P. Wu. // CIRP Annals. – 2017. Vol. 66, No. 1 – P. 305–308. doi: 10.1016/j.cirp.2017.04.084.
  7. Novel rotating-vibrating magnetic abrasive polishing method for double-layered internal surface finishing / J. Guo et al. Journal of Materials Processing Technology. – 2019. Vol. 264. – P. 422–437. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2018.09.024.
  8. Surface integrity of titanium part by ultrasonic magnetic abrasive finishing / K. Zhou et al. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2015. Vol. 80, No. 5–8. – P. 997–1005. doi: 10.1007/s00170-015-7028-z.
  9. Майборода В.С. Обработка плоских поверхностей магнитно-абразивным методом торцевыми головками на постоянных магнитах 1. Влияние типа магнитно-абразивного порошка на эффективность магнитно-абразивной обработки / В. С. Майборода, Д. Ю. Джулий, А. И. Зелинко // Mechanics and Advanced Technologies. – 2020. Vol. 89, No. 2. – P. 121–130. doi: 10.20535/2521-1943.2020.89.202696.
  10. Финишная обработка поверхностей при производстве деталей / С. А. Клименко та ін. – Минск : "Беларуская навука", 2017. – 377 с.
  11. Магнитно-абразивная обработка плоских поверхностей головками на постоянных магнитах / В. С. Майборода та ін. Технічна інженерія. – 2020. № 1(85). – С. 60–65. doi: 10.26642/ten-2020-1(85)-60-65.
  12. Нові комбіновані методи оброблення робочих поверхонь деталей машинобудування (із застосуванням нейросітьового аналізу) / С. В. Ковалевський та ін. – Краматорськ : ДДМА, 2013. – 196 с.
  13. Сакулевич Ф. Ю. Основы магнитно-абразивной обработки / Ф. Ю. Сакулевич. – Минск : Наука и техника, 1981. – 327 с.
  14. AISI 1045 Steel Flat Surfaces Machining Using the MagnetoAbrasive Method / V. S. Maiboroda et al. Journal of Engineering Sciences. – 2020 Vol. 7, No. 1. – P. A1–A7. doi: 10.21272/jes.2020.7(1).a1.
  15. Flat surfaces machining by the magneto-abrasive method with permanent magnet end-type heads 3. The influence of the types of the working heads on the effectiveness of the magneto-abrasive machining / V. Maiboroda et al. Mechanics and Advanced Technologies. – 2021. Vol. 5, No. 1. – P. 97–102. doi: 10.20535/2521-1943.2021.5.1.229813.
  16. Flat surfaces machining by the magneto-abrasive method with permanent magnet end-type heads. The influence of the design of the working surfaces of the heads on the effectiveness of the magneto-abrasive machining / V. Maiboroda et al. Mechanics and Advanced Technologies. – 2020. No. 3(90). – P. 73 – 81. doi: 10.20535/2521-1943.2020.0.208535.
  17. Ткачук І. В. Геометричні характеристики магнітно-абразивних порошків/ І. В. Ткачук, В. С. Майборода // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наук. праць. – Краматорськ, 2014. – Вип. 34 – С. 49 – 55.
  18. Антонюк В. С. Основи підвищення працездатності різального інструменту шляхом формування зносостійких покриттів дискретного типу : дис. докт. техн. наук : 05.03.01 / Антонюк Віктор Степанович – Київ, 2006. – 383 с.

Published

2022-12-14

How to Cite

[1]
O. Burikov, D. Dzhulii, and V. Maiboroda, “Influence of magneto-abrasive machining on the characteristics of the surface layer of flat parts”, Mech. Adv. Technol., vol. 6, no. 3, pp. 286–292, Dec. 2022.

Issue

Section

Up-to-date machines and the technologies of mechanical engineering