The effect of sulfurization on the grinding wheel cutting ability in the internal cylindrical grinding of nickel superalloys

Abstract

One possible way of preventing excessive growth of smearings/loads on the grinding wheel active surface is the introduction of compounds such as sulfur, graphite, or wax into the grinding wheel volume which exerts an active influence on adhesion during the process of impregnation. Limiting the formation of smearings/loads on the grinding wheel active surface is of crucial importance to achieve effective grinding of hard-to-cut materials (such as nickel superalloys) which are characterized by considerable ductility and a strong chemical affinity to abrasive grains, among other things. This article presents the results of experimental tests performed on plunge grinding and the influence of sulfur impregnation of grinding wheels on the smearing/load intensity on the grinding wheel active surface during the process of internal cylindrical plunge grinding of openings made from Inconel® alloy 600 and Incoloy® alloy 800HT®. Bearing steel 100Cr6 was included in the tests as a reference material. Grinding wheels were impregnated with a new method of gravitational sulfurization combined with centrifuging. The experiments carried out show that the adhesive properties of sulfur allowed for considerable limitation of smearing/loading of the grinding wheel active surface with machined material. This mainly concerned limiting the formation of the largest and most technologically undesirable smearings/loads of the intergranular spaces. The presence of sulfur in the grinding wheel volume had a minor influence on the intensity of smearings/loads in the microareas of the active abrasive grains’ apexes. The tests also showed an increase of 32%–49% in the value of parameter Sa in the surfaces ground with grinding wheels impregnated with sulfur for all the examined materials.

State of the art in grindability of the nickel-based alloys

“…Takie rozwiązanie jest korzystne ze względu na możliwość modyfikacji w trakcie lub po wytworzeniu narzędzia, przez co dokonywać tego mogą sami operatorzy obrabiarek [34,35].…”

“…10. Ściernica segmentowa a) widok od czoła ściernicy, b) ziarna z cBN rozłożone na czynnej powierzchni ściernicy (źródło: Ding i inni, 2010) W pracy [34] ściernym z materiałów supertwardych (cBN, diament) związanym galwanicznie z korpusem narzędzia;  ściernice galwaniczne charakteryzują się odmiennym mechanizmem zużycia w porównaniu do ściernic ze spoiwem ceramicznym lub żywicznym;  spoiwo galwaniczne może wykazywać duże powinowactwo chemiczne do materiału ściernego, przez co ścierni-ce z takim spoiwem szybciej zużywają;  stosowanie supertwardych ziaren ściernych nie zapewnia uzyskiwania wysokich wartości współczynnika szlifowania G, przez co efektywność ekonomiczna ich stosowania jest niewielka z racji wysokich kosztów ściernicy;  ściernice ze spoiwem żywicznym wykazują największe zużycie;  zużycie adhezyjne występuje w każdym procesie szlifowania superstopów niklu, niezależnie od rodzaju użytego narzędzia ściernego, dlatego też operatorzy częściej skupiają się nie na doborze narzędzi tylko na możliwości wpływania na obniżenie adhezji, również na drodze modyfikacji narzędzi ściernych.…”

Construction and technical modification of grinding wheels for internal cylindrical grinding using scamper method of creative innovation design

“…New types of crystalline ceramic binders have also been developed, which enable the regulation of intensity and rate of the wear and self-sharpening of tools [5][6][7]. There are also developed grinding wheels with micro-and macrodis-continuities of their active surfaces [9] as well as various impregnating agents preventing chip adhesion and bonding of tool surfaces [13,16,17].…”