مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ایجاد میکرو-شیار بر روی سطح ابزار برشی به ‌منظور بهبود خواص ضدسایشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
3 دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
چکیده
با توجه به توانایی بالای تشکیل براده با لبه انباشته در فرآیند ماشینکاری آلومینیم، پژوهش حاضر به بررسی تاثیر تغییرات بافت سطحی ابزار تنگستن کارباید با هدف کاهش سایش چسبندگی و افزایش سلامت سطح قطعه‌کار از جنس آلومینیم آلیاژی 5052 اختصاص یافت. به این منظور چهار نوع میکروبافت‌ شامل موازی و عمود بر لبه برش و همچنین حالت حفره‌ای و صلیبی به کمک ماشینکاری با لیزر بر روی سطح براده ابزار ایجاد شده است. علاوه بر نوع بافت، سه روش روانکاری-خنک‌کاری شامل: ماشینکاری خشک، غوطه‌وری بدون فشار و غوطه‌وری با فشار بالا به همراه ابزارگیر و اینسرت‌های برش مختلف (با براده شکن و بدون براده شکن) و همچنین سه سطح از سرعت برش با سرعت پیشروی و عمق برش ثابت به عنوان متغیرهای فرآیند در نظر گرفته شده‌اند. نتایج حاصل از زبری سنجی قطعات ماشینکاری شده به‌همراه تصاویر میکروسکوپ نوری تهیه شده از سطح قطعه‌کار نشان داد که وجود میکروشیارهای موازی لبه برش شرایط روانکاری-خنک‌کاری در سطح ابزار-براده را به نحو چشمگیری بهبود می‌بخشد و تاثیر آن در کاهش عددی زبری سطح و کاهش چگالی مناطق معیوب در سطح قطعه‌کار قابل مشاهده است. تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی تهیه شده از سطح براده ابزار نشان داد که وجود براده‌شکن در ماشینکاری آلیاژ آلومینیم تاثیر چندانی بر کاهش سایش چسبندگی ندارد ولی میکروبافت می‌تواند مساحت منطقه سایش چسبندگی را تا حدود زیادی نسبت به ابزار بدون بافت (با براده شکن و بدون براده شکن) بهبود ببخشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Creating the micro-grooves on tool rake face for improving the anti-wear properties

نویسندگان English

seyed hasan musavi 1
behnam davoodi 2
mohamad nankali 3
1 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Due to high ability of built-up edge formation during aluminum machining, this study aim to reducing adhesive wear and increasing surface integrity of 5052 aluminum alloy workpiece has been focused on creating different surface texture on tungsten carbide cutting tool. For this purpose, four types of micro-grooves such as parallel and perpendicular to cutting edge and also pit and cross mode have been created on rake face by laser machining process. In addition to the types of texture, three methods of cooling-lubrication condition include: dry machining, flood mode without pressure and flood mode with high-pressure along with various holder and cutting inserts (with chip-breaker and without chip-breaker) as well as three levels of cutting speed (fixed feed rate and depth of cut) were considered as process variables. The experimental results obtained from surface roughness survey of the machined parts along with prepared images of optical microscopy from the workpiece surface showed that the presence of parallel micro-grooves significantly improves the cooling-lubrication conditions of the tool-chip surface and its effect on numerical reduction of surface roughness value and reduction of density of defective regions on the workpiece surface is visible. The prepared images by scanning electron microscope (SEM) of the tool rake face showed that the presence of chip-breaker did not significantly effect on reduction of adhesion wear in the machining of aluminum alloy but micro-texture can be largely improved the adhesion wear area compared to non-textured tool (with chip-breaker or without chip-breaker).

کلیدواژه‌ها English

"5052 aluminum alloy"
"Micro- texture tool"
"Flood mode with pressure"
"Surface quality"
"Adhesive wear"
B. Davoodi, S. H. Musavi, An experimental investigation of the effect of lubrication method on surface roughness and cutting fluid consumption in machining of super alloys, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 10, pp. 343-352, 2016. (in Persian فارسی )
S. Chinchanikar, S. K. Choudhury, Hard turning using HiPIMS-coated carbide tools: Wear behavior under dry and minimum quantity lubrication (MQL), Measurement, Vol. 55, No. 1, pp. 536–548, 2014.
N. A. Ch. Sidik, S. Samion, J. Ghaderian, M. N. Yazid, Recent progress on the application of nanofluids in minimum quantity lubrication machining: A review, Heat and Mass Transfer, Vol. 108, No. 1, pp. 79–89, 2017.
B. Wang, Zh. Liu, Q. Song, Y. Wan, Zh. Shi, Proper selection of cutting parameters and cutting tool angle to lower the specific cutting energy during high speed machining of 7050-T7451 aluminum alloy, Cleaner Production, Vol. 129, No. 1, pp. 292–304, 2016.
M. Sayuti, O. M. Erh, A. Sarhan, M. Hamdi, Investigation on the morphology of the machined surface in end milling of aerospace AL6061-T6 for novel uses of SiO2 nano-lubrication system, Journal of Cleaner Production, Vol. 66, No. 1, pp. 655-663, 2014.
E. Hakimi, S. Amini, M. Aghaei, Investigation of Built-up edge in rotary vibration turning for aluminum 7075, Modares Mechanical Engineering, Vol.15, No. 13, pp. 223-227, 2015. (in Persian فارسی )
X. Zhang, W. Chen, Review on corrosion-wear resistance performance of materials in molten aluminum and its alloys, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 25, No. 6, pp. 1715-1731, 2015
B. Davoodi, S. H. Musavi, M. Nankali, Development of a new cutting tool by changing the surface texture for increasing the machining performance, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 7, pp. 441-450, 2017. (in Persian فارسی )
D. Arulkirubakaran, V. Senthilkumar, Vijay Kumawat, Effect of micro-textured tools on machining of Ti–6Al–4V alloy: An experimental and numerical approach, Refractory Metals and Hard Materials, Vol. 54, No. 1, pp. 165–177, 2016.
Source for Materials Information, Accessed 1996; http://www.matweb.com/search/QuickText.aspx.
T. Obikawa, A. Kamio, H. Takaoka, A. Osada, Micro-texture at the coated tool face for high performance cutting, Machine Tools & Manufacture, Vol. 51, No. 12, pp. 966–972, 2011.
N. Kawasegi, K. Ozaki, N. Morita, K. Nishimura, M. Yamaguchi, Development and machining performance of a textured diamond cutting tool fabricated with a focused ion beam and heat treatment, Precision Engineering, Vol. 47, No. 1, pp. 311–320, 2017.
B. Liu, X. Zhou, X. Zhang, Orthogonal machining introduced microstructure modification in AA7150-T651 aluminum alloy, Materials Characterization, Vol. 123, No. 1, pp. 91–98, 2017.
W. Ze, D. Jianxin, S. Chun, L. Chen, X. Dan, Performance of the micro-texture self-lubricating and pulsating heat pipe self-cooling tools in dry cutting process, Refractory Metals and Hard Materials, Vol. 45, No. 1, pp. 238–248, 2014.
K. Zhang, J. Deng, Y. Xing, Sh. Li, H. Gao, Effect of microscale texture on cutting performance of WC/Co-based TiAlN coated tools under different lubrication conditions, Applied Surface Science, Vol. 326, No. 1, pp. 107–118, 2015.