Machinability effects of stainless steels with a HIPed NiTi coating in high-efficiency machining operations

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Paro, Jukka
dc.date.accessioned 2012-02-17T07:55:26Z
dc.date.available 2012-02-17T07:55:26Z
dc.date.issued 2006-10-20
dc.identifier.isbn 951-38-6854-0
dc.identifier.issn 1455-0849
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2737
dc.description.abstract The machinability effects of new high-strength stainless steels are researched due to specific properties arising from their structure. In grinding operations, HIPed (Hot Isostatically Pressed) austenitic 316L, duplex 2205 and super duplex 2507, and as-cast 304 stainless steel, in turning HIPed 316L, duplex stainless steel 2205 and X5 CrMnN 18 18 stainless steel, and in drilling HIPed PM (Powder Metallurgic) Duplok 27 and duplex stainless steel ASTM8190 1A and X2CrNi 1911 with HIPed NiTi coating were researched in revised machining testing environments using tool life testing, chip and workpiece surface morphology analysis. Chips, workpiece surfaces and cutting tools were analysed by SEM and EDS. High toughness, workhardening and low heat conductivity have a synergistic effect in inducing machinability difficulties e.g. decreased product quality, shorter tool life, increased power consumption and decreased chip evacuation. An increased amount of alloying elements is found to decrease machinability in the form of increased cutting force and workhardening rate of the machined surface, and decreased tool life and surface roughness. Also, the machinability of PM-produced stainless steels is decreased because of the increased amount of hard oxide particles included in the microstructure of PM-produced stainless steel. The formation of BUE (Built-up Edge) is found, affecting the machinability and tool life of tested high-strength stainless steels. In grinding operations HIPed austenitic 316L and duplex 2205 stainless steel are rated according to cutting force, workhardening rate and the amount of microvoids and microcracks in ground surfaces. In turning operations HIPed 316L, duplex stainless steel 2205 and X5 CrMnN 18 18 stainless steels are assessed in machinability order. The machinability of conventional cast duplex stainless steel ASTM8910 and HIPed duplex stainless steel Duplok27 were sorted according to the PRE-value (Pitting Resistance Equivalent). Finally in this study, the suitability of coated cemented carbide tools in the drilling of conventionally produced cast stainless steels with HIPed NiTi-coating was investigated. In drilling of difficult-to-cut X2CrNi 19 11 stainless steel with a pseudo-elastic coating, effective cutting parameters that maintain an adhesion layer between the NiTi coating and the stainless steel intact with an advantageous surface finish were generated. en
dc.description.abstract Uusien lujien ruostumattomien terästen ominaisuuksilla on suuri vaikutus niiden lastuttavuuteen. Tässä työssä tutkittiin isostaattisella kuumapuristuksella (HIP) valmistettujen austeniittisen 316L, duplex 2205 ja super duplex 2507 sekä valetun 304 ruostumattomien terästen hiontaa, HIP-menetelmällä valmistetun 316L ruostumattoman teräksen ja X5 CrMnN 1818 -typpiteräksen sorvausta sekä HIP-menetelmällä valmistetun Duplok 27 -teräksen ja ruostumattoman duplex-teräksen ASTM8190 1A porausta. Lisäksi tutkittiin HIP-menetelmällä valmistetun NiTi-pinnoitteella pinnoitetun X2CrNi 1911 ruostumattoman teräksen porausta. Lastuttavuutta selvitettiin sovelletuin testein tutkimalla terän kestoaikaa, analysoimalla lastujen ja työkappaleen pinnan morfologiaa. Lastuja, työkappaleiden pintoja sekä teriä tukittiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (SEM) ja energiadispersiivisellä alkuaineanalyysillä (EDS). Tutkittujen terästen ominaisuuksista suuri sitkeys, muokkauslujittuminen sekä matala lämmönjohtavuus aiheuttavat lastuttavuusongelmia. Runsaan seostuksen on todettu huonontavan lastuttavuutta, sillä lastuamisvoimat kasvavat, terien kestoajat lyhentyvät, koneistetut pinnat muokkauslujittuvat sekä työkappaleen pinnanlaatu huononee. Pulverimetallurgisesti valmistetuttujen ruostumattomien terästen mikrorakenteen kovat oksidit vaikeuttavat myös koneistettavuutta. Irtosärmän muodostumisen todettiin myös heikentävän testattujen terästen lastuttavuutta. Tässä työssä havaittiin suurten lastuamisvoimien sekä hiotun pinnan muokkauslujittumisen ja mikrohalkeamien ja -säröjen muodostumisen vaikuttavan 316L sekä duplex 2205 ruostumattoman teräksen hiottavuuteen. Sorvaustutkimuksissa selvitettiin 316L:n, 2205:n sekä X5 CrMnN 1818:n lastuttavuuteen vaikuttavia tekijöitä, terän kestoaikoja sekä kulumismekanismeja. Porauksessa arvioitiin myös perinteisen valetun duplex-teräksen sekä HIP-menetelmällä valmistetun duplex ruostumattoman teräksen lastuttavuutta PRE-arvon (Pitting Resistance Equivalent) avulla. Lopuksi selvitettiin pinnoitettujen kovametalliporien soveltuvuutta pseudoelastisella NiTi-pinnoitteella pinnoitettujen valettujen ruostumattomien terästen poraukseen. Työssä löydettiin menetelmät ja lastuamisarvot, joilla voidaan saavuttaa riittäviä terien kestoaikoja ja pitää NiTi-pinnoitteen ja ruostumattoman teräksen välinen adheesiokerros vaurioitumatta sekä reikien pinnanlaatu hyvänä. fi
dc.format.extent 51, [82]
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher VTT Technical Research Centre of Finland en
dc.publisher VTT fi
dc.relation.ispartofseries VTT publications en
dc.relation.ispartofseries 610 en
dc.relation.haspart Jiang, L., Paro, J., Hänninen, H., Kauppinen, V., and Oraskari, R. 1996. Comparison of grindability of HIPped austenitic 316L, duplex 2205 and super duplex 2507 and as-cast 304 stainless steels using alumina wheels. Journal of Materials Processing Technology 62 (1996), pp. 1-9. [article1.pdf] © 1996 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Jiang, L., Hänninen, H., Paro, J., and Kauppinen, V. 1996. Active wear and failure mechanisms of TiN-coated high speed steel and TiN-coated cemented carbide tools when machining powder metallurgically made stainless steels. Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 27 A, September 1996, pp. 2796-2808. [article2.pdf] By permission.
dc.relation.haspart Paro, J., Hänninen, H., and Kauppinen, V. 2001. Tool wear and machinability of X5 CrMnN 18 18 stainless steels. Journal of Materials Processing Technology 119 (2001), pp. 14-20. [article3.pdf] © 2001 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Paro, J., Hänninen, H., and Kauppinen, V. 2001. Tool wear and machinability of HIPed P/M and conventional cast duplex stainless steels. Wear 249 (2001), pp. 279-284. [article4.pdf] © 2001 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Paro, J. A., Gustafsson, T. E., and Koskinen, J. 2004. Drilling of conventional cast stainless steel with HIPed NiTi coating. Journal of Materials Processing Technology 153-154 (2004), pp. 622-629. [article5.pdf] © 2004 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Paro, J. A., Gustafsson, T. E., and Koskinen, J. 2003. Chip morphology in drilling of conventional cast stainless steel with HIPed NiTi coating. Proceedings of the 3rd International Conference on Research and Development in Mechanical Industry (RaDMI 2003), Hotel Plaža, 19-23 September 2003, Herceg Novi, Serbia and Montenegro. 8 p. [article6.pdf] © 2003 RaDMI. By permission.
dc.relation.haspart Paro, J. A., Gustafsson, T. E., and Koskinen, J. 2005. Deformation effects on the interface between X2CrNi 19 11 stainless steel and HIPed NiTi coating in machining. Proceedings of the 18th International Conference on Production Research, 31st July - 4th August 2005, Salerno, Italy. 5 p. [article7.pdf] By permission.
dc.subject.other Geoinformatics en
dc.subject.other Materials science en
dc.title Machinability effects of stainless steels with a HIPed NiTi coating in high-efficiency machining operations en
dc.title Isostaattisella kuumapuristusmenetelmällä NiTi-pinnoitetun ruostumattoman teräksen suurtehotyöstön lastuttavuusvaikutuksia fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Mechanical Engineering en
dc.contributor.department Konetekniikan osasto fi
dc.subject.keyword stainless steels en
dc.subject.keyword machinability en
dc.subject.keyword machine tools en
dc.subject.keyword wear en
dc.subject.keyword surface coating en
dc.subject.keyword grinding en
dc.subject.keyword turning en
dc.subject.keyword drilling en
dc.subject.keyword nickel-titanium alloys en
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-008029
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account