18970

۱۸۹۷۰

بررسي تجربي عمر ابزار و زبري سطح در فرآيند تراشكاري سوپرآلياژ پايه نيكل به كمك جت فشار بالا

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد - شكل دهي

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۰۱/۲۸

دكتر بهنام داودي

دكتر نوروز محمد نوري

مكانيك

به‌كارگيري موادي با خواص مكانيكي مناسب و مطلوب در طراحي‌ و ساخت سازه‌هاي مختلف يكي از اهداف اصلي مهندسين است اما برخي از اين مواد برخلاف دارا بودن خواص مطلوب مكانيكي، به‌سختي فرم‌دهي و ماشين‌كاري مي‌شوند و يا اجراي فرآيندهاي ساخت بر روي آن‌ها ازلحاظ اقتصادي يا زماني مقرون‌به‌صرفه نيست ولي اين موضوع به‌هيچ‌عنوان مانعي براي استفاده از آن‌ها در صنايع نشده است. سوپرآلياژها ازجمله‌ي اين مواد هستند كه كاربردهاي بسياري در صنايع هوايي و ساخت توربين‌ها دارند. سيالات برشي عضو جدايي‌ناپذير در فرآيندهاي مختلف ماشين‌كاري سوپرآلياژ بوده و اگرچه به‌كارگيري اين سيالات موجب معضلات زيست‌محيطي نيز مي‌شود ولي فوايد تأثيرگذار آن‌ها در بهبود راندمان ماشين‌كاري قابل‌انكار نيست. شايان‌ذكر است تاكنون جايگزين مناسب و به‌صرفه‌اي براي سيالات برشي مرسوم معرفي نشده و ازاين‌رو بهبود نحوه‌ي به‌كارگيري اين سيالات در عمليات برش الزامي است. روش ماشين‌كاري به كمك جت پرفشار سيال در مجموعه روش‌هاي ماشين‌كاري هيبريدي با اعمال بهينه‌تر سيال برشي به منطقه برش، سبب مزاياي فراواني ازجمله كاهش سايش ابزار، بهبود كيفيت سطح، كاهش دماي ناحيه برش و بهبود جدايش براده گرديده است. اين پژوهش به بررسي تجربي تأثير استفاده از روش ماشين‌كاري به كمك جت فشار بالا و مقايسه آن با روش معمول و سنتي خنك‌كاري غوطه‌وري بر بهبود زبري سطح و كاهش سايش ابزار در تراشكاري سوپرآلياژ پايه نيكل اينكونل 625 اختصاص دارد. در بررسي‌هاي انجام‌شده در استراتژي خنك‌كاري غوطه‌وري اثر سرعت برش و نرخ پيشروي (هركدام در سه سطح) بر زبري سطح و دو نوع سايش اصلي ابزار (پهلو و حفره‌اي) موردبررسي قرار گرفت. در روش تراشكاري به كمك جت فشار بالا نيز اثر سرعت برشي، نرخ پيشروي و فشار سيال ورودي به نازل ابزارگير (هركدام در سه سطح) بر زبري سطح و سايش ابزار تحت مطالعه قرار گرفت؛ و مقايسه‌اي بين دو روش از جنبه‌هاي گوناگون ازجمله زبري سطح، سايش ابزار و نوع براده انجام گرفت. نتايج زبري سنجي نشان داد كه استفاده از جت پرفشار سيال تا 43% بهبود در كيفيت سطح نسبت به روش غوطه‌وري ايجاد كرده است همچنين بررسي سايش ابزار نشان داد كه استفاده از سيال برشي با فشار بالا در مقايسه با خنك‌كاري غوطه‌وري، حداكثر موجب كاهش 74% سايش پهلو و كاهش 41% در مساحت ساييده شده سطح براده ابزار (سطح سايش حفره‌اي) گرديده است. همچنين تشكيل براده با لبه انباشته كه محصول سايش چسبندگي است و در برخي آزمايش‌هاي ماشين‌كاري با استراتژي غوطه‌وري اين نوع از آلياژها به‌شدت توليد مي¬شود با استفاده از سيال برشي با فشار بالا به‌هيچ‌عنوان تشكيل نشده و هيچ اثري از آن بر روي ابزارها مشاهده نشده است.

1397/03/09

Experimental investigation of tool life and surface roughness in high pressure jet assisted turning process of nickel-based super alloy

5/30/2018 12:00:00 AM

The use of materials with good and proper mechanical properties in designing and manufacturing different structures is one of the main goals of engineers, but despite the desirable mechanical properties some of these materials are hardly formed and machined or the execution of manufacturing processes on them is not an effective time or economically but this matter has not been an obstacle to using them in the industry at all. Superalloys are among these materials, which have many applications in the aerospace industry and build turbines. Cutting fluids is an inseparable part of different machining processes for superalloys and although the use of these fluids can cause environmental issues, their beneficial effects in machining efficiency improvement cannot be denied. It’s worth noting that there has not been an efficient and proper replacement for conventional cutting fluids as yet and therefore, it's obligatory to improve the way these fluids are used in cutting operations. The high-pressure jet assisted machining method in a hybrid machining set, by applying more efficient cutting fluid to the cutting zone, create many benefits including reduction of tool wear, improvement of surface quality, reduction of temperature of cutting zone and chip separation improvement. This research is an experimental study of the effect of using high pressure jet assisted machining and compare it with conventional flood cooling on surface integrity improvement and tool wear reduction in nickel base superalloy Inconel 625 turning. In the investigations done, in the flood cooling strategy, the effect of cutting speed and feed rate (each one in three levels) on surface roughness and two main types of tool wear (flank and crater wear) was investigated. In the high-pressure jet assisted turning, the effect of cutting speed, feed and the pressure of the input fluid into the tool nozzle (each one in three levels) on the surface roughness and wear of the tool was studied; and a comparison between the two methods was carried out from a variety of aspects including surface roughness, tool wear, and type of chip. The results of roughness showed that the use of high-pressure jet fluid made up 43% improvement in surface quality compared to flood method. Also, the tool wear investigation showed that the use of cutting fluid in high pressure compared with flood cooling reduced 74% flank wear and reduced 41% in the worn area of the rake face of the tool (crater wear area). Also, the formation of built-up edges, which is a product of adhesion wear and in some flood strategy machining experiments of this type of alloys is highly produced, by using cutting fluid in high pressure not produced and no effect of it have seen on the tool at all.