بررسی عوامل مؤثر بر نرخ سایش ابزار در ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی کامپوزیت زمینه فلزی آلیاژ منیزیم AZ91 تقویت‌شده با میکروذرات کاربید سیلیسیم

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، ایران

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، ایران

3 دانشجوی مقطع دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، ایران

4 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، ایران

10.22044/jsfm.2023.12837.3711

چکیده

کامپوزیت‌های زمینه فلزی، توجه روزافزونی برای کاربرد در صنایع هوافضا، دفاعی و خودروسازی را به خود جلب کرده‌اند. ماشین‌کاری این مواد با روش‌های سنتی ماشین‌کاری به دلیل وجود ذرات ساینده، بسیار مشکل است. ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی (EDM) یکی از پرکاربردترین روش‌های ماشین‌کاری پیشرفته است و به نظر می‌رسد یک تکنیک امیدوارکننده برای ماشین‌کاری کامپوزیت‌های زمینه فلزی باشد. سایش ابزار در حین فرآیند، امری اجتناب‌ناپذیر است و نمی‌توان آن را به حد صفر رساند، ولی می‌توان آن را تا جایی که امکان دارد، کم کرد. در این تحقیق اثر پارامترهای جریان پیک تخلیه، زمان روشنی پالس و زمان خاموشی پالس، بر روی قطعه‌کار از جنس کامپوزیت زمینه فلزی آلیاژ AZ91 منیزیم، تقویت‌شده با ۵ درصد ذرات کاربید سیلیسیم پودری و اثر آن بر روی نرخ سایش الکترود ابزار مسی، بررسی خواهد شد. آزمایش‌های این فرآیند با استفاده از روش سطح پاسخ مدل‌سازی شده و ۱۷ آزمایش برای رسیدن به نتایج انجام گردیده است. جریان پیک تخلیه، زمان روشنی پالس، اثر تعاملی جریان پیک تخلیه و زمان روشنی پالس و اثر تعاملی زمان خاموشی پالس و جریان تخلیه از فاکتورهای مؤثر بر روی نرخ سایش ابزار هستند. کمترین نرخ سایش ابزار در زمان روشنی پالس 300 میکروثانیه، شدت جریان تخلیه 11.69 آمپر و زمان خاموشی پالس 20 میکروثانیه به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gore, A. S., & Patil, N. G. (2018). Wire electro discharge machining of metal matrix composites: A review. Procedia Manuf., 20, 41-52.
[2] Velmurugan, C., Subramanian, R., Thirugnanam, S., & Ananadavel, B. (2011). Experimental investigations on machining characteristics of Al 6061 hybrid metal matrix composites processed by electrical discharge machining. Inter. J. Eng. Sci. Technol. 3(8), 87-101.
[3]  Z. Zhong and N. P. Hung (2002) "Grinding of alumina/aluminum composites," J. Mater. Process. Technol. vol. 123, no. 1, pp. 13-17.
[4] A. Srivastava, Sunil Kumar Yadav and D.K. Singh (2020) Modeling and Optimization of Electric Discharge Machining Process Parameters in machining of Al 6061/SiCp Metal Matrix Composite, Materials Today: Proceedings, https://doi.org/10.1016/j.matpr.11.235
]5[مسعودی, بهنام, & دانشمند. (2017). ﺑﺮرﺳﯽ تأثیر ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ماشین‌کاری تخلیه‌الکتریکی، بر روی ماده مرکب پایه آلومینیوم 2024 با استفاده از تحلیل مقدار کل نرمال شده پارامترها (TNQL) و نسبت سیگنال به نویز (S/N). فرآیندهای نوین در مهندسی مواد, 11(1), 91-110.
[6] Hourmand, M., Farahany, S., Sarhan, A. A., & Noordin, M. Y. (2015). Investigating the electrical discharge machining (EDM) parameter effects on Al-Mg 2 Si metal matrix composite (MMC) for high material removal rate (MRR) and less EWR–RSM approach. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 77, 831-838.
]7[حاج حسینی, مختاریان, رحیمی, مسعودی, & بهنام. (2022). بررسی و بهینه‌سازی تأثیر پارامترهای ورودی بر نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح در ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی نانو کامپوزیت A356 تقویت‌شده با آلومینا. فرآیندهای نوین در مهندسی مواد, 16(3), 1-12.
[8] Lakshmanan, P., Kumanan, G., Arunkumar, L., & Amith, S. C. (2021). Experimental investigations of material removal rate on Mg/SiCp-flyash hybrid metal matrix composites by electrical discharge machining. Mater. Today: Proceedings, 46, 986-990.
[9]  Singh, B., Kumar, J., & Kumar, S. (2016). Investigation of the tool wear rate in tungsten powder-mixed electric discharge machining of AA6061/10% SiCp composite. Mater. Manuf. Process. 31(4), 456-466.
[10] Muniamuthu, S., & Rathinasuriyan, C. (2023). Effect of dielectric medium on electro-discharge machining of aluminium metal matrix composites. Mater. Today: Proceedings.
[11] Vahdati, M. (2020). 'Statistical analysis and optimization of parameters affecting the hardness of butt joint cross-section of Al7075 produced by FSW and SFSW using RSM and desirability approach', J. Fluid Mech. 10(4), pp. 165-180. doi: 10.22044/jsfm.2020.9476.3136
[12] Ponappa, K., Aravindan, S., Rao, P. V., Ramkumar, J., & Gupta, M. (2010). The effect of process parameters on machining of magnesium nano alumina composites through EDM. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 46, 1035-1042.
[13] Mostafapor, Amir, and Hossein Vahedi (2019) "Wire electrical discharge machining of AZ91 magnesium alloy; investigation of effect of process input parameters on performance characteristics." Mater. Res. Express. 1.1: 015005. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ab26c8
[14] Vahdati, M., Moradi, M. (2019). 'Statistical Analysis of Parameters Affecting the Mechanical Properties of Surface Composite Al7075/Al2O3 Produced by Friction Stir Processing Using Response Surface Methodology', J. Fluid Mech. 9(3), pp. 81-94. doi: 10.22044/jsfm.2019.8826.2997
[15] Douglas C. Montgomery (2011) Design and analysis of experiments, 7th Edittion, pp. 457-460, New York: John Wiley and Son.
[16] Hsieh CS, Zhu H, Wei TY, Chung ZJ, Yang WD, Ling YH (2008) Applying the experimental statistical method to deal the preparatory conditions of nanometric-sized TiO2 powders from a two-emulsion process, J. Eur. Ceram. Soc. Vol. 28, pp. 1177–1183.
[17] Hou TH, Su CH, Liu WL (2007) Parameters optimization of a nano-particle wet milling process using the taguchi method response surface method and geneticalgorithm, journal of Powder Technol, Vol. 173, pp. 153-162.
[18] A. Nekahi, K. Dehghani (2010) Modeling the thermo mechanical effects on baking behavior of low carbon steels using response surface methodology, J. Mater. Sci. Vol. 31, pp. 3845–3851.
[19] فرید ایلچی, آزادی مقدم, مسعود, جمالی, & کلاهان. (2015, September). مقایسه عملکرد الگوریتم های PSO و SA در بهینه سازی پارامترهای تنظیمی فرآیند ماشینکاری اسپارک فولاد ابزار AISI2312. In کنفرانس ملی مکانیک–مواد و فناوری های پیشرفته.