بررسی عددی و بهبود عملکرد شستشوی دهانه ماشین‌کاری در فرایند میکروماشین‌کاری تخلیه الکتریکی با در نظر گرفتن اثر عمق سوراخ و سیال دی‌الکتریک

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

شستشوی دهانه ماشین‌کاری یکی از عوامل مهم در میکروماشین‌کاری تخلیه الکتریکی است که نه تنها دهانه ماشین‌کاری را از براده‌ها پاک‌سازی می‌کند، بلکه سبب افزایش بازده ماشین‌کاری نیز می‌گردد. درک صحیح از جریان دی‌الکتریک کمک شایانی به بهبود عملکرد شستشوی دهانه ماشین‌کاری می‌کند. در این پژوهش، اثر پارامترهای عمق سوراخ و سیال دی‌الکتریک بر جریان شستشوی دهانه در میکروماشین‌کاری تخلیه الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پارامتر طراحی عمق در سه سطح 5، 10 و 15 میلی‌متر در کنار سه دی‌الکتریک آب دیونیزه، نفت سفید و روغن EDM-30 مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان دی‌الکتریک درون دهانه ماشین‌کاری به کمک دینامیک سیالات محاسباتی تجزیه و تحلیل شده و معادلات حاکم نیز با استفاده از روش حجم محدود گسسته‌سازی شده است. برای اعتبارسنجی، مقایسه‌ای بین نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج تجربی و عددی تحقیقات پیشین صورت گرفته است. حداکثر اختلاف بین نتایج این شبیه‌سازی با نتایج تجربی 81/10 درصد است که از تطابق خوب این نتایج با نتایج تحقیقات پیشین حکایت دارد. با بررسی نتایج عددی مشاهده می‌شود که با کاهش عمق سوراخ و استفاده از آب دیونیزه به عنوان سیال دی‌الکتریک، سرعت جریان درون دهانه ماشین‌کاری افزایش یافته و ناحیه رکود تشکیل شده درون سوراخ کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


[1] Meena VK, Azad MS, Mitra S (2012) Effect of flushing condition on deep hole micro-EDM drilling. Int J Mach Mach Mater 12(4): 308-320.
[2] Yu Z, Rajurkar KP, Narasimhan J (2003) Effect of machining parameters on machining performance of micro EDM and surface integrity. In Proceedings of Annual ASPE Meeting, Portland.
[3] Kibria G, Sarkar B, Pradhan B, and Bhattacharyya B (2010) Comparative study of different dielectrics for micro-EDM performance during micro hole machining of Ti-6Al-4V alloy. Int J Adv Manuf Tech 48(5-8): 557-570.
[4] Kunieda M, Kitamura T (2018) Observation of difference of EDM gap phenomena in water and oil using transparent electrode. Procedia CIRP 68: 342-346.
[5] Bellotti M, Qian J, Reynaerts D (2018) Enhancement of the micro-EDM process for drilling through-holes. Procedia CIRP 68(1): 610-615.
[6]  Li C, Xu, Xi, Li Y, Tong H, Ding S, Kong Q, Zhao L, Ding J (2019) Effects of dielectric fluids on surface integrity for the recast layer in high speed EDM drilling of nickel alloy. J Alloys  Compd 783: 95-102.
[7] Rajabinasab F, Hadad MJ, Abedini V, Hajighorbani RA (2015) Investigation and study of the tool material and the dielectric fluid rate effect on the performance of near dry electrical discharge machining. Modares Mechanical Engineering, Proceedings of the Advanced Machining and Machine Tools Conference 15(13): 365-370. (In Persian)
[8] Rajabinasab F, Hadad MJ, Abedini V (2015) Investigation and study of the kind and the gas pressure effect on the performance of near dry electrical discharge machining. Modares Mechanical Engineering, Proceedings of the Advanced Machining and Machine Tools Conference 15(13): 360-364. (In Persian)
[9] Dong S, Wang Z, Wang Y, zhang J (2017) Micro-EDM drilling of high aspect ratio micro-holes and in situ surface improvement in C17200 beryllium copper alloy. J Alloys  Compd 727: 1157-1164.
[10] Baseri H, Sadeghian S (2016) Effects of nanopowder TiO 2-mixed dielectric and rotary tool on EDM. Int J Adv Manuf Technol 83(1-4): 519-528.
[11] Narayanan NS, Vignesh JH, Navin RI, Kumar SR, Babu PD, Pradeesh N (2019) Surface characteristics of drilled holes in Al–TiB2 metal matrix composites using electric discharge machine. Adv Manuf Process: 91-100.
[12] Jabbaripour B, Sadeghi MH, Shabgard MR, Faridvand Sh (2011) Investigating the effects of tool materials on the properties of electrical discharge machining of γ–TiAl intermetallic. Modares Mechanical Engineering 11(2): 135-146. (In Persian)
[13] Abdullah A, Shabgard MR, Ivanov A, Shervanyi-Tabar MT (2009) Effect of ultrasonic-assisted EDM on the surface integrity of cemented tungsten carbide (WC-Co). Int J Adv Manuf Technol 41(3-4): 268-280.
[14] shahi A, Hajilary N, Rezakazemi M (2019)     CFD simulation of anode solid oxide fuel cell. Journal of Solid and Fluid Mechanics 9(1): 217-235. (In Persian)
[15] Hejazi M, Taghizadeh M, Afshari E (2015) Numerical simulation of wind interference effects around a group of tall buildings. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(2): 285-301. (In Persian)
[16] Sadeghi M, Nosouhi R (2015) Determining the temperature distribution and the depth of cavities in Inconel 617 super alloy by FE modeling of micro-EDM process. Modares Mechanical Engineering, Proceedings of the Advanced Machining and Machine Tools Conference 15(13): 376-381. (In Persian)
[17] Zhang W, Liu Y, Zhang S, Ma F, Wang P, Yan C (2015) Research on the gap flow simulation of debris removal process for small hole EDM machining with Ti alloy. Advances in Computer Science Research 39: 2121-2126.
[18] Tanjilul M, Ahmed A, Kumar AS, Rahman M (2018) A study on EDM debris particle size and flushing mechanism for efficient debris removal in EDM-drilling of Inconel 718. J Mater Process Technol 255: 263-274.
[19] Beigmoradi S, Ghoreishi M, Vahdati M (2018) Optimum design of vibratory electrode in micro-EDM process. Int J Adv Manuf Tech 95(9-12): 3731-3744.
[20] Feng G, Yang X, Chi G (2018) Experimental and simulation study on micro hole machining in EDM with high-speed tool electrode rotation. Int J Adv Manuf Tech: 1-9.
[21] Kliuev M, Baumgart C, Büttner H, Wegener K (2018) Flushing velocity observations and analysis during EDM drilling. Procedia CIRP 77: 590-593.
[22] Wegener K, Kliuev M, Baumgart C (2018) Fluid dynamics in electrode flushing channel and electrode-workpiece gap during EDM drilling. Procedia CIRP 68: 254-259.
[23] Stull RB (2012) An introduction to boundary layer meteorology. Vol 13. Springer Science & Business Media, Dordrecht.
[24] Shih TH, Liou WW, Shabbir A, Yang Z, Zhu J (1995) A new k-epsilon eddy viscosity model for high Reynolds number turbulent flows. Model development and validation. Comput Fluids 24(3): 227-238.
[25] Kumar AH, Krishnaiah G (2016) Optimization of process parameters and dielectric fluids on machining En 31 by using topsis. Int J Eng Res Appl 6(9): 13-18.
[26] https://www.graphitesupplies.com/Rustlick-EDM-30-Dielectric-Fluid-Oil-55-Gallon-Electrical-Discharge-Machining-EDM-72552_p_8074.html.
[27] Yan C, Zou R, Yu Z, Li J, Tsai Y (2018) Improving machining efficiency methods of micro EDM in cold plasma jet. Procedia CIRP 68: 547-552.
[28] Okada A, Uno Y, Onoda S, Habib S (2009) Computational fluid dynamics analysis of working fluid flow and debris movement in wire EDMed kerf. Ann CIRP 58(1): 209-212.