ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی کامپوزیت زمینه فلزی آلیاژ AZ91 منیزیم و بررسی و بهینه‌سازی اثر پارامترهای ورودی در نرخ براده برداری و زبری سطح قطعات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

3 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

4 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

کامپوزیت­‌های زمینه فلزی (MMC) دارای مدول الاستیک، چقرمگی و شکل‌پذیری بالاتری نسبت به فلز پایه هستند و کاربرد فراوانی در بسیاری از صنایع مختلف، دارند. این مواد دارای ویژگی­‌های عالی مانند وزن سبک، نسبت مقاومت به وزن زیاد، سختی خاص بالا، هدایت حرارتی بالا و مقاومت در برابر سایش خوب هستند. به دلیل سختی بالا، ماشین‌کاری این مواد توسط فرآیندهای معمول ماشین‌کاری بسیار دشوار است. ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی (EDM) یکی از فرآیندهای ماشین‌کاری پیشرفته­ است که می­‌توان از آن برای ماشین‌کاری کامپوزیت­‌های زمینه فلزی استفاده کرد. آزمایش‌های مربوط به تحقیق حاضر با استفاده از روش طراحی آزمایش‌ها (DOE) و روش سطح پاسخ (RSM) مدل‌سازی گردیده و اثر پارامترهای شدت‌جریان تخلیه، زمان روشنی پالس و زمان خاموشی پالس در فرآیند براده برداری ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی ماتریس زمینه فلزی آلیاژ AZ91 منیزیم تقویت شده با 5 درصد ذرات کاربید سیلیسیوم پودری، بر روی نرخ براده برداری و صافی سطح قطعه‌کار، مورد مطالعه قرار گرفته و بهینه‌سازی شده است. جریان پیک تخلیه، تنها فاکتور مؤثر بر روی نرخ براده برداری است و بیشترین نرخ براده برداری در زمان روشنی پالس ۳۰۰ میکرو ثانیه، جریان 5/17 آمپر و زمان خاموشی پالس ۴۰ میکرو ثانیه به اندازه 542 میلی­‌گرم بر دقیقه، قابل دست­یابی است. پارامترهای زمان روشنی پالس، جریان تخلیه و اثر متقابل زمان روشنی پالس و جریان پیک تخلیه از فاکتورهای مؤثر بر زبری سطح قطعه‌کار هستند. کمترین میزان زبری سطح قطعه­‌کار، در زمان روشنی پالس ۱۰۰ میکرو ثانیه و جریان پیک تخلیه ۵ آمپر به اندازه 55/9 میکرون­‌متر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Electrical discharge machining of metal matrix composite AZ91 magnesium alloy and investigation and optimization of the effect of input parameters on material removal rate and workpiece surface roughness

نویسندگان [English]

  • Amin Safarabadi 1
  • Vahid Tahmasbi 2
  • Amin Sousanabadi Farahani 3
  • Mojtaba Zolfaghari 4
1 Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, Iran
4 Department of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

Metal matrix composites (MMCs) have higher modulus of elasticity, toughness and ductility than base metal and are widely used in many different industries. These materials have excellent properties such as light weight, high resistance to weight ratio, high specific hardness, high thermal conductivity and good abrasion resistance. Due to the high hardness, machining of these materials by conventional machining processes is very difficult. Electrical discharge machining (EDM) is an advanced machining process can be used to machining metal matrix composite. Experiments related to the present study were modeled using Design Of Experiments (DOE) and Response Surface Methodology (RSM) and the effect of parameters of discharge current intensity, pulse on time and pulse off time in the machining process of electric discharge machining of AZ91 alloy metal matrix composite Magnesium reinforced with 5% silicon carbide powdered particles has been studied and optimized on the material removal rate and surface roughness of the workpiece. The discharge peak current is the only factor affecting the material removal rate and the highest material removal rate can be achieved at pulse on time 300 µs, discharge peak current 17.5 A and pulse off time 40 µs as much as 542 mg/min. the parameters of pulse on time, discharge peak current and Interaction effect of pulse on time and discharge peak current are the factors affecting the surface roughness of the workpiece. The minimum surface roughness of the work piece is 9.55 µm in the pulse on time 100 µs and discharge peak current 5 A.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrical discharge machining
  • Metal matrix composites magnesium
  • Material removal rate
  • Surface roughness

مراجع

[1] Z. Zhong and N. P. Hung, "Grinding of alumina/aluminum composites," Journal of materials processing technology, Vol. 123, No. 1, pp. 13-17, 2002.
[2] Yadav RN, Yadava V (2013) Experimental study of erosion and abrasion based hybrid machining of hybrid metal matrix composite. Int J Precis Eng Manuf 14:1293–1299. https://doi.org/10.1007/s12541-013-0176-x
[3] Satishkumar D, Kanthababu M, Vajjiravelu V, Anburaj R, Sundarrajan NT, Arul H (2011) Investigation of wire electrical discharge machining characteristics of Al6063/SiCp composites. Int J Adv Manuf Technol 56:975–986. https://doi.org/10.1007/s00170-011-3242-5
[4] M. Sivaraj & N. Selvakumar, “Experimental analysis of Al-TiC sintered nano composite on EDM process parameters using ANOVAˮ, Materials and Manufacturing Processes, Vol. 31, pp. 802-812, 2016.
[5] Uhlmann. E. , Domingosb. D. C,” Development and optimization of the die-sinking EDMtechnology for machining the nickel-based alloy MAR-M247 for turbine components”, Procedia CIRP, Vol. 6, pp. 180 –185, 2013.
[6] M. Kalayarasan & M. Murali, “Optimization process Parameters in edm using Taguchi method with grey relational analysis and topsis for ceramic compositesˮ, Journal of Engineering Research in Africa, Vol. 22, pp. 83-93, 2016.
[7] M. Ghoreishi, V. Tahmasbi, Optimization of material removal rate in dry electro-discharge machining process, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 12, pp. 113-121, 2014. (in Persian)
[8] A. Srivastava, Sunil Kumar Yadav and D.K. Singh, Modeling and Optimization of Electric Discharge Machining Process Parameters in machining of Al 6061/SiCp Metal Matrix Composite, Materials Today: Proceedings, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.235
[9] Mostafapor, Amir, and Hossein Vahedi. "Wire electrical discharge machining of AZ91 magnesium alloy; investigation of effect of process input parameters on performance characteristics." Engineering Research Express 1.1 (2019): 015005. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ab26c8
[10] P. Shandilya, P.K. Jain, N.K. Jain, Procedia Engg. 38 (2012) 2371–2377. doi:10.1016/j.proeng.2012.06.283
[11] Monotgormery D.C.,”Design and analysis of experimental”,New York:J.Wiley & Sons, 2008.
[12] Myers RH, Monotgormery D.C.,”Response Surface Methodology”, J.Wiley & Sons Interscience Publication, 2002.
[13] Qureshi Majid, Tahmasebi Vahid, Engraving Goldsmith Praise; Optimization of effective parameters in bronze machining by response surface methodology, 3rd International Conference and 12th National Conference on Manufacturing, University of Tehran, 2011. (in Persian)
[14] Hassan Alhafi, Translated by Majid Qureshi, Advanced Machining Processes, Khajeh Nasir al-Din Tusi University, Second Edition, 2007. (in Persian)
مهندسی ساخت و تولید ایران
دوره 9، شماره 6
شهریور 1401
صفحه 59-69

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار