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Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 1-2/2020

20.11.2019 | ORIGINAL ARTICLE

Atmospheric pressure plasma jet and minimum quantity lubrication assisted micro-grinding of quenched GCr15

verfasst von: Jiyu Liu, Yang Chen, Jichao Zhang, Libo Wu, Zhikang Yang, Fan Zhang, Jing Sun, Xin Liu, Zhuji Jin, Danyang Zhao

Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology | Ausgabe 1-2/2020

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Abstract

High-strength alloys have significant application values in aerospace industry due to their excellent mechanical properties. However, grinding of these alloys, which is generally used for precision machining, suffers from problems like high grinding temperature and poor surface quality. Having relatively lower grinding temperature and smaller grinding force, micro-grinding is a high-efficient manufacturing method for precision machining of difficult-to-cut materials. Nevertheless, the side effects induced by current composite grinding methods, such as temperature gradient and chatter marks, tend to be more obvious in the micro-machining process. Atmospheric pressure plasma jet (APPJ) can effectively improve metal surface wettability without changing surface structures. On the other hand, minimum quantity lubrication (MQL) can more efficiently cool and lubricate the grinding area. Here, we propose to induce APPJ and MQL cooling media into the micro-grinding area, and adjust the cooling and lubricating characteristics. Quenched GCr15 workpieces are machined under five different conditions (dry micro-grinding, nitrogen jet assisted micro-grinding, APPJ assisted micro-grinding, MQL assisted micro-grinding, and APPJ+MQL assisted micro-grinding), and grinding temperature, grinding force, surface roughness, and surface morphology of workpieces in each group are investigated and analyzed. The results indicate that APPJ can reduce grinding force and that APPJ+MQL micro-grinding can obtain surfaces with much better surface quality. Tensile experiments demonstrate that APPJ can reduce material elongation rate and promote material fracture, which contributes to its positive effect on the micro-grinding process. The environmentally-friendly method is expected to have promising application potentials in machining of difficult-to-cut materials.

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Literatur
28.
Zurück zum Zitat Liu JY, Song JL, Wang GS, Chen FZ, Liu S, Yang XL, Sun J, Zheng HX, Huang L, Jin ZJ, Liu X (2018) Maskless hydrophilic patterning of the superhydrophobic aluminum surface by an atmospheric pressure microplasma jet for water adhesion controlling. ACS Appl Mater Interfaces 10:7497–7503. https://doi.org/10.1021/acsami.7b19431 CrossRef Liu JY, Song JL, Wang GS, Chen FZ, Liu S, Yang XL, Sun J, Zheng HX, Huang L, Jin ZJ, Liu X (2018) Maskless hydrophilic patterning of the superhydrophobic aluminum surface by an atmospheric pressure microplasma jet for water adhesion controlling. ACS Appl Mater Interfaces 10:7497–7503. https://​doi.​org/​10.​1021/​acsami.​7b19431 CrossRef
Metadaten
Titel
Atmospheric pressure plasma jet and minimum quantity lubrication assisted micro-grinding of quenched GCr15
verfasst von
Jiyu Liu
Yang Chen
Jichao Zhang
Libo Wu
Zhikang Yang
Fan Zhang
Jing Sun
Xin Liu
Zhuji Jin
Danyang Zhao
Publikationsdatum
20.11.2019
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 1-2/2020
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-019-04469-5

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