30016

مطالعه عددي و تجربي تاثير سختي قطعه كار در ماشينكاري با روش AFMvvv

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- ساخت و توليد ـ شكل‌دهي فلزات

1399

1402/07/29

حبيب الله اكبري

سيد علي نيكنام

مكانيك

با توجه به گسترش روز افزون تكنولوژي و نياز به ساخت قطعاتي با پرداخت سطح عالي در مقياس نانو و با توجه به عدم توانايي فرآيندهاي سنتي در دستيابي به چنين پرداخت سطحي، بخصوص در مورد قطعاتي با ابعاد و اشكال پيچيده، رويكرد مراكز تحقيقاتي، صنايع هسته¬اي، هوا و فضا، ساخت نيمه هاديها و ... به سمت فرآيندهاي نوين و عاري از عيوب سطحي مي¬باشد. از جملة اين فرآيندهاي نوين مي¬توان به فرايند پرداخت¬كاري با جريان ساينده اشاره نمود. در اين روش با اعمال نيرو بر روي ابزار برشي (خمير ساينده) و فشردن آن بر روي سطح مورد نظر و ايجاد يك حركت نسبي بين ابزار و قطعه¬كار، عمليات پرداخت سطح صورت مي¬گيرد. اين روش عموماً براي پرداخت سطوح داخلي و بطور كلي براي سطوحي كه امكان پرداخت آنها به شكل سنتي وجود ندارد، بكار مي¬رود. در اين تحقيق مش ذرات ساينده در سه سطح ( 100، 200، 325 )، تعداد سيكل كاري مكانيزم در سه سطح (80، 100 و 150 سيكل) و سختي قطعه¬كار با توجه به دو جنس فولادي و آلومينيومي به ترتيب (45 HRC و (40 HB به عنوان پارامترهاي ورودي در نانو پرداخت فولاد (ASTM A 1003) و آلومينيوم (USA 8112) در نظر گرفته شده و تاثير آنها بر زبري سطح به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين پژوهش نمونه¬ها (لوله¬ها) بعد از عمليات¬هاي مختلف ماشينكاري و ساخت مكانيزم، سطوح داخلي آنها با فرايند جريان ساينده پرداخت¬كاري شده است. پارامتر زبري سطح (R_a)، قبل و بعد از فرآيند ماشينكاري، توسط دستگاه زبري¬سنج اندازه گيري شد. همچنين جهت بررسي فاكتورهاي موثر بر فرايند، از طراحي آزمايش (DOE) و نرم افزار MINITAB 16 استفاده گرديد. در مرحله آخر نيز به منظور تغييرات بافت سطح از سطوح ماشينكاري قبل و بعد از فرايند توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) تصويربرداري شد. نتايج نشان مي¬دهد افزايش مش ذرات (كوچك شدن ذرات ساينده) سبب كاهش زبري سطح و نرخ باربرداري مي¬گردد، از طرفي افزايش تعداد سيكل كاري تا حد مشخصي سبب افزايش نرخ برداشت ماده و بهبود صافي سطح مي¬گردد. نرخ باربرداري در قطعه¬كار با جنس سخت¬تر (فولاد) كمتر از قطعه نرم¬تر (آلومينيوم) است و در شرايط يكسانِ پرداخت، قطعه¬كار سخت¬تر صافي سطح بهتري نسبت به قطعه¬كار نرم¬تر دارد.

1402/08/13

Numerical and experimental study of the effect of workpiece hardness in machining with AFM method

10/20/2024 12:00:00 AM

Considering the ever-increasing expansion of technology and the need to make parts with excellent surface finish on the nano scale and considering the inability of traditional processes to achieve such surface finish, especially in the case of parts with complex dimensions and shapes, the approach of research centers, Nuclear industry, air and space, manufacturing of semiconductors, etc. is towards new processes and free from surface defects. Among these new processes, we can mention the finishing process with abrasive flow. In this method, by applying force on the cutting tool (Media) and pressing it on the desired surface and creating a relative movement between the tool and the workpiece, surface finishing is done. This method is generally used to pay internal surfaces and generally for surfaces that cannot be paid in a traditional way. In this research, the mesh of abrasive particles in three levels (100, 200, 325), the number of working cycles of the mechanism in three levels (80, 100 and 150 cycles) and the hardness of the work piece according to the steel and aluminum materials respectively (45 HRC and (40 HB) are considered as input parameters in the nano-polishing of steel (ASTM A 1003) and aluminum (USA 8112) and their effect on the surface roughness has been investigated experimentally. In this research, the samples (tube after various machining operations and mechanism construction, their internal surfaces have been polished with the abrasive flow process. The surface roughness parameter (Ra) was measured by a roughness meter before and after the machining process. Also, in order to investigate the factors affecting the process, the design of experiment (DOE) and MINITAB 16 software were used. In the last step, the machining surfaces before and after the process were imaged by scanning electron microscope (SEM) in order to check the surface texture changes. It shows that increasing the mesh of particles (shrinking of abrasive particles) causes a decrease in surface roughness and loading rate, on the other hand, increasing the number of working cycles to a certain extent causes an increase in material removal rate and improves surface smoothness. The loading rate in the workpiece with a harder material (steel) is lower than the softer one (aluminum) and in the same polishing conditions, the harder workpiece has a better surface finish than the softer workpiece.

ماشينكاري جريان ساينده (AFM)، صافي سطح، حذف (برداشت) مواد، ذرات ساينده، پرداخت سطح، طراحي آزمايش

abrasive flow machining (AFM)

mehrdadkarimi

habibollahakbari