22642

بررسي تجربي و شبيه‌سازي عددي اثر جت پرفشار سيال برشي

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

1396

1399/7/16

دكتر بهنام داودي

مكانيك

در سال‌هاي اخير استفاده از سيال برشي فشار بالا يكي از راهكارهاي اثرگذار در بهبود فرآيند ماشين‌كاري بوده است. اگرچه از به‌كارگيري سيال برشي فشار بالا در هنگام ماشين‌كاري در چندين نوع مواد سخت ماشين‌كاري شونده نتايج بسيار زيادي به‌دست‌آمده، اما بيشترين مطالعات مربوط به سيال فشار بالا هنوز به آزمايش¬هاي تجربي محدود مي¬شود كه نمي¬تواند درك اساسي از مكانيزم فرآيند ارائه دهد. علاوه بر اين، هنوز هم اطلاعات كافي در مورد جزئيات سيال برشي فشار بالا در ماشين‌كاري وجود ندارد. براي پر كردن اين شكاف و به منظور دستيابي به نتايج ملموس، هدف‌گذاري بر مبناي بررسي مكانيزم عملكرد سيال برشي فشار بالا بر اساس تلفيقي از روش تحليل المان محدود و آزمايش تجربي تدوين شده است. بدين صورت از شبيه‌سازي فرآيند تراشكاري در چند مرحله مجزا استفاده شده است. در ابتدا شبيه¬سازي بدون استفاده از سيال برشي يعني حالت خشك انجام‌گرفته است. در اين مرحله از فرايند براي سه سرعت برشي مختلف و در يك سرعت براي دو عمق مختلف براده برداري شبيه‌سازي انجام‌ شده است. در گام دوم شبيه¬سازي فرآيند با استفاده از سيال برشي انجام‌گرفته است. ميزان ضريب انتقال حرارت در اين حالت از نتايج شبيه¬سازي حجم محدود به كمك نرم‌افزار CFX استخراج‌ شده است. در گام سوم تأثير سيال برشي فشار بالا نيز لحاظ شده است.به منظور صحت سنجي شبيه‌سازي المان محدود از آزمايش‌هاي تجربي ماشين‌كاري استفاده شده است. در هر مرحله، مقادير مختلف نرخ براده برداري نيز مورد توجه قرار گرفته است. نتايج حاصله حاكي از آن است كه افزودن سيال برشي فشار بالا به‌طور قابل ‌ملاحظه‌اي بر بهبود فرآيند ماشين‌كاري تأثيرگذار است. در حالتي كه سرعت برشي 165 متر بر دقيقه و عمق ماشين‌كاري mm 5/2 در نظر گرفته ‌شده است، افزودن سيال برشي با فشار 80 بار به فرآيند ماشين‌كاري سبب كاهش 40 درصدي ماكزيمم دماي ابزار شده است. اين موضوع سبب افزايش عمر ابزار، بهبود كيفيت سطح قطعه كار و كاهش زمان فرآيند خواهد گرديد.

1399/07/27

Experimental Study and Numerical Simulation on Effective Cutting Parameters with High Pressure Jet Coolant

10/8/2021 12:00:00 AM

In recent years, the use of High pressure Jet Coolant has been one of the effective solutions to improve the machining process. Although the application of High pressure Jet Coolant during machining to several types of hard machined materials has yielded great results, most studies of High pressure Jet Coolant are still limited to experimental tests that fail to provide a basic understanding of the process. In addition, there is still insufficient information on the details of High pressure Jet Coolant in machining. To fill this gap and in order to achieve tangible results, targeting has been developed based on the study of the mechanism of action of High pressure Jet Coolant based on a combination of finite elementanalysis and experimental experiments. Thus, the simulation of the turning process in several separate steps has been used. Initially, the simulation was performed without the use of coolant fluid, ie Dry Turning Mode. At this stage of the process, simulation is performed for three different cutting Speed and at one speed for two different cutting Depth. In the second step, the process is simulated using wet turning mode. The amount of heat transfer coefficient in this case is extracted from the results of finite volume simulation using CFX software. In the third step, the effect of High pressure Jet Coolant is also considered. In order to validate the finite element simulation, experimental machining experiments have been used. At each stage, different values of material removal rate are also considered. The results indicate that the addition of High pressure Jet Coolant has a significant effect on improving the machining process. With a cutting speed of 165 m / min and a cutting depth of 2.5 mm, the addition of a high pressure Jet Coolant with a pressure of 80 bar to the machining process reduces the maximum tool temperature by 40%. This will increase the life of the tool, improve the quality of the workpiece surface and reduce the process time.