بررسی اثر اعمال ارتعاشات اولتراسونیک بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کربنی در فرآیند سوراخ‌کاری اصطکاکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک دانشگاه تبریز

2 ساخت و تولید ، مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

فرآیند سوراخ‌کاری اصطکاکی یک فرآیند جدید برای تولید سوراخ‌های استوانه‌ای است و در این فرآیند از یک ابزار مخروطی با جنس کاربید تنگستن استفاده می‌گردد و پس از سوراخ‌کاری، یک بوش نیز همراه با سوراخ در پشت قطعه ایجاد می‌شود. از مزایای این فرآیند جدید می‌توان به کاهش زمان سوراخ‌کاری و عدم تولید براده اشاره کرد. در این مقاله، فرآیند سوراخ‌کاری اصطکاکی با تلفیق ارتعاشات اولتراسونیک انجام‌شده است. برای انجام فرآیند فوق، یک هورن اولتراسونیک مناسب طراحی شد و همچنین ابزار مخروطی شکل از جنس کاربید تنگستن با زوایای بهینه برای سوراخ‌کاری استفاده گردید و جنس قطعه‌کار انتخاب‌شده فولاد St37 بوده است. برای بررسی اثرات ارتعاشات اولتراسونیک در فرآیند سوراخ‌کاری اصطکاکی، از آزمون‌های میکرو سختی، آزمون صافی سطح، آزمون خوردگی، و تصاویر میکروسکوپ نوری و تصاویر SEM استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که، تلفیق ارتعاشات اولتراسونیک با فرآیند سوراخ‌کاری اصطکاکی سبب بالا رفتن مقدار میکرو سختی به مقدار متوسط 13 درصد در سرعت‌های دورانی و شدت‌های ‌ارتعاشاتی معینی می‌گردد. همچنین مقاومت به خوردگی قطعه‌کار در حالتی که ارتعاشاتی با شدت W/cm296 اعمال شد، به مقدار 57 درصد بیشتر ‌شد. با توجه به تصاویر میکروسکوپی مشاهده شد که اندازه دانه و مقدار مک‌های قطعه کار در اثر اعمال ارتعاشات اولتراسونیک کاهش‌ می‌یابد که این اثر به‌صورت کیفی و مقایسه‌ای بیان‌شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical properties of carbon steel in friction drilling process

نویسندگان [English]

  • Maghohd Shalvandi 1
  • Ali Aghaei 2
1 Mechanical Engineering Faculty, Tabriz University
2 Manufacturing، Mechanics، University of Tabriz , Tabriz, Iran
چکیده [English]

The friction drilling process is a new process for producing cylindrical holes. In this process, a conical tool made of tungsten carbide is used and a bush is created along with a hole in the back of the part after drilling. The advantages of this new process include reducing drilling time and no chip production. In this paper, the friction drilling process is performed by combining ultrasonic vibrations. To perform the above process, a suitable ultrasonic horn was designed and made also a conical tool made of tungsten carbide with optimal angles was used for drilling. St37 steel material type was selected for workpiece. To investigate the effects of ultrasonic vibrations on the friction drilling process, micro-hardness tests, surface roughness test, corrosion test, and metallographic imaging (light microscope images and SEM images) were used. The results of this study indicated that the ultrasonic vibrations assisted friction drilling process increases the micro-hardness about 13 percent at special rotational speeds and vibrations intensities. Also, the corrosion resistance of the workpiece increased by about 57 percent in the case of applying vibrations of 96 W / cm2 intensity. According to the metallographic imaging, it was observed that the grain size and the amount of cavities of the workpiece are reduced due to the application of ultrasonic vibrations and these results is expressed qualitatively and comparatively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction drilling
  • machining
  • Ultrasonic Vibration
  • Corrosion Resistance