شماره ركورد
34243
پديد آورنده
حميدرضا محمدعلي دستگردي
عنوان
ارزيابي عملكرد روشهاي خنككاري مختلف بر كيفيت سطح و اندازه سايش ابزار در فرزكاري آلياژ GTD 450
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك ساخت و توليد
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/06/31
استاد راهنما
سيد علي نيكنام
استاد مشاور
علي حاج علي اكبري
دانشكده
مكانيك
چكيده
در صنايع پيشرفتهاي نظير هوافضا و توليد انرژي، تقاضا براي مواد با عملكرد بالا كه قادر به تحمل شرايط كاري سخت (دما و تنش بالا) باشند، همواره روبهافزايش است. فولاد زنگنزن مارتنزيتي قابل رسوب سختي GTD 450 يكي از اين مواد استراتژيك است كه به دليل خواص مكانيكي و حرارتي برجسته، در ساخت پرههاي توربينهاي گازي كاربرد گستردهاي يافته است. با اين حال، همين خواص مطلوب، ماشينكاري اين آلياژ را به فرآيندي بسيار دشوار، پرهزينه و همراه با سايش سريع ابزار تبديل كرده است. از اين رو، انتخاب يك استراتژي خنككاري و روانكاري بهينه براي بهبود فرآيند ماشينكاري اين ماده، از اهميت علمي و صنعتي بالايي برخوردار است. پژوهش حاضر با هدف ارزيابي عملكرد و مقايسه جامع سه استراتژي روانكاري خشك، تر و روانكاري با حداقل مقدار سيال (MQL) بر دو مشخصه خروجي كليدي، يعني كيفيت سطح (با شاخص زبري Ra) و سايش ابزار (با شاخص سايش پهلو VB)، در فرآيند فرزكاري كفتراشي آلياژ GTD 450 انجام شده است. براي اين منظور، يك طرح آزمايش سفارشي بر پايه روش تاگوچي با 27 آزمايش طراحي و اجرا گرديد كه در آن، تأثير متغيرهاي اصلي ماشينكاري شامل سرعت اسپيندل، نرخ پيشروي و عمق برش هر كدام در سه سطح تحت هر سه شرايط روانكاري مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تجربي با استفاده از ابزارهاي آماري پيشرفته مانند تحليل واريانس (ANOVA) و روش سطح پاسخ (RSM) تحليل شدند. تحليلها به وضوح نشان داد كه روش روانكاري با حداقل مقدار سيال به طور قاطع و معنادار، بهترين عملكرد را در هر دو زمينه كاهش سايش ابزار و بهبود كيفيت سطح از خود به نمايش گذاشت و به عنوان استراتژي برتر براي ماشينكاري اين آلياژ شناسايي شد. تحليل واريانس مشخص كرد كه براي زبري سطح، نرخ پيشروي غالبترين عامل مؤثر است، در حالي كه براي سايش ابزار، شرايط روانكاري و پس از آن نرخ پيشروي، بيشترين تأثير را دارند. مدلهاي رگرسيون درجه دوم با دقت بسيار بالا (R2> 98%) براي پيشبيني هر دو پاسخ خروجي توسعه داده شدند. در نهايت، با استفاده از روش بهينهسازي چندهدفه مبتني بر تابع مطلوبيت، شرايط بهينه ماشينكاري تعيين گرديد. نتايج نشان داد كه براي هر دو رويكرد (دستيابي به حداكثر كيفيت و ايجاد تعادل بين كيفيت و بهرهوري)، روش روانكاري MQL به همراه نرخ پيشروي 800 ميليمتر بر دقيقه و عمق برش 2 ميليمتر بهترين عملكرد را دارد. همچنين سرعتهاي اسپيندل به ترتيب 1063 و 925 دور بر دقيقه براي اين دو رويكرد به عنوان مقادير بهينه شناسايي شدند كه تأييدي بر برتري روش روانكاري با حداقل مقدار سيال در دستيابي به اهداف پژوهش است. اين پژوهش، دادههاي تجربي جديد و ارزشمندي را به ادبيات فني اضافه كرده و راهنماييهاي عملي براي بهبود پايدار و اقتصادي فرآيند ماشينكاري آلياژ GTD 450 ارائه ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/01
عنوان به انگليسي
evaluation of the performance of different cooling methods on surface quality and tool wear in milling GTD 450 alloy
تاريخ بهره برداري
9/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حميدرضا محمدعلي دستگردي
چكيده به لاتين
In advanced industries such as aerospace and energy production, the demand for high-performance materials capable of withstanding harsh operating conditions (high temperature and stress) is ever-increasing. GTD 450 precipitation-hardening martensitic stainless steel is one such strategic material that, due to its outstanding mechanical and thermal properties, has found widespread application in the manufacturing of gas turbine blades. However, these very desirable properties have made the machining of this alloy a highly difficult and costly process, accompanied by rapid tool wear. Therefore, selecting an optimal cooling and lubrication strategy to improve the machining process of this material is of high scientific and industrial importance. The present study was conducted with the aim of evaluating the performance and comprehensively comparing three lubrication strategies: dry, wet, and Minimum Quantity Lubrication (MQL) on two key output characteristics, namely surface quality (using Ra roughness index) and tool wear (using VB flank wear index) , in the face milling process of GTD 450 alloy. For this purpose, a custom experimental design based on the Taguchi method with 27 experiments was designed and executed, in which the effect of main machining variables including spindle speed, feed rate, and depth of cut, each at three levels, was investigated under all three lubrication conditions. The experimental results were analyzed using advanced statistical tools such as Analysis of Variance (ANOVA) and Response Surface Methodology (RSM). The analyses clearly showed that the MQL method decisively and significantly demonstrated the best performance in both reducing tool wear and improving surface quality, and was identified as the superior strategy for machining this alloy. ANOVA revealed that for surface roughness, feed rate is the most dominant influencing factor, while for tool wear, lubrication conditions followed by feed rate have the greatest impact. Quadratic regression models with very high accuracy (R2 > 98%) were developed to predict both output responses. Finally, using a multi-objective optimization method based on the desirability function, the optimal machining conditions were determined. Results indicated that for both approaches (achieving maximum quality and balancing quality and productivity) , the MQL method combined with a feed rate of 800 mm/min and a depth of cut of 2 mm yields the best performance. Also, spindle speeds of 1063 and 925 rpm were identified as optimal values for these two approaches, respectively, confirming the superiority of the MQL method in achieving the research objectives. This research adds valuable new experimental data to the technical literature and provides practical guidelines for the sustainable and economic improvement of the GTD 450 alloy machining process.
كليدواژه هاي فارسي
سايش ابزار , كيفيت سطح , بهينهسازي , روش سطح پاسخ , روانكاري با حداقل مقدار سيال
كليدواژه هاي لاتين
tool wear , optimization , surface quality , response surface methodology , Minimum Quantity Lubrication
Author
Hamidreza Mohamadali Dastgerdi
SuperVisor
Seyed Ali Niknam