مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه تاثیر ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) بر روی تنش های پسماند و مقاومت به خوردگی آلیاژ Ti-6Al-4V

نویسندگان
محمدرضا شبگرد 1
حامد توانایی 2
بهنام خسروزاده 3
1 دانشیار تبریز-دانشگاه تبریز- ریاست دانشکده فنی مهندسی مکانیک-گروه مهندسی ساخت و تولید- محمد رضا شبگرد
2 دانشگاه تبریز دانشکده مکانیک
3 گروه مکانیک، واحد ملکان، دانشگاه آزاد اسلامی، ملکان، ایران
چکیده
آلیاژ Ti-6Al-4V به دلیل داشتن خواص مکانیکی عالی، عمدتاً در صنایع هوافضا، خودروسازی، بیوپزشکی استفاده می شود. از فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM)در سطح وسیعی برای ماشینکاری این آلیاژ استفده می‌گردد. با توجه به ماهیت ترموالکتریکی این فرآیند تغییرات نامطلوبی مانند ایجاد تنشهای پسماند و تغییر مقاومت خوردگی سطح ماشین کاری شده ایجاد می‌گردد. هدف این پژوهش بررسی تجربی تأثیر پارامترهای ورودی) شدت جریان و زمان روشنی پالس( دراین فرآیند بر روی مقدار و نحوه توزیع تنش های پسماند و تغییرات مقاومت خوردگی سطح ماشینکاری شده‌ی آلیاژ Ti-6Al-4V می باشد. برای این منظور ابتدا نمونه های تهیه شده از آلیاژ Ti-6Al-4V توسط فرایند EDM ، ماشینکاری شدند و سپس تنش های پسماند در سطح ماشینکاری شده در شرایط ماشینکاری متفاوت به روش نانوایندنتیشن اندازه گیری شد و برای ارزیابی سلامتی سطوح ماشینکاری شده، تصاویر SEM از سطوح تهیه گردید؛ برای ارزیابی مقاومت خوردگی نمونه‌ها از روش اندازه‌گیری پلاریزاسیون تافلی استفاده شد. نتایج نشان می دهد در سطوح قطعات ماشینکاری شده به روش EDM تنش پسماند کششی ایجاد می‌شود و مقدار آن با افزایش عمق ابتدا افزایش یافته و بعد از رسیدن به یک مقدار بیشینه، سیر نزولی پیدا کرده و در نهایت به تنش های فشاری تبدیل می شود. با افزایش جریان و زمان روشنی پالس حداکثر مقدار تنش پسماند افزایش اندکی دارد و حداکثر مقدار آن نزدیک به استحکام نهایی قطعه می‌باشد. مقایسه نتایج خوردگی نشان می‌دهند که در کل نمونه‌های ماشینکاری شده به روش EDM نسبت به نمونه‌ی بدون ماشینکاری مقاومت به خوردگی کمتری دارند.
کلیدواژه‌ها
ماشینکاری تخلیه الکتریکی
تنش پسماند
نانوایندنتیشن
مقاومت خوردگی
Ti-6Al-4V

عنوان مقاله English

Study the effect of electrical discharge machining (EDM) on residual stress and corrosion resistance of Ti-6Al-4V alloy

نویسندگان English

hamed Tavanaei 2
behnam khosrozadeh 3
2 کارشناشی ارشد دانشگاه تبریز دانشکده مکانیک
3 Department of Mechanical Engineering, Malekan Branch, Islamic Azad University, Malekan, Iran
چکیده English

Ti-6Al-4V alloy due to excellent mechanical properties mainly is used in the aerospace, automobile and biomedical industries. Electrical discharge machining (EDM) are used extensively for machining of this alloy. Due to the thermoelectric nature of this process, unwanted changes happen on machined surface such as development of residual stresses and the change in the corrosion resistance. The aim of this study is the experimental investigation of the effect of input parameters (discharge current and pulse on time) on the amount and distribution of residual stresses and corrosion resistance changes of the machined surface in EDM process of Ti-6Al-4V alloy. For this purpose, samples of Ti-6Al-4V alloy were machined by EDM process and residual stresses induced successive sparks in different setting (different discharge currents and pulses on time) were measured by nanoindentation method and SEM images of machined surface used to better assess of samples surface integrity. TOFL measurement method used to determine the corrosion resistance of the samples. Results indicate that at this process tensile stresses is formed on surface and mentioned stresses increase with depth initially and after reaching a maximum dropping out and eventually leads to pressure stress. By increasing pulse on time and discharge current, maximum tension residual stress only slightly increases and is near ultimate tensile strength of work piece material. Comparison of corrosion results indicated that the corrosion resistance of EDMed samples, was less than the not machined specimens.

کلیدواژه‌ها English

Electrical discharge machining
Residual Stress
Nanoindentation
corrosion resistance
Ti-6Al-4V
[1] A. Descoeudres, Characterization of Electrical Discharge Machining Plasmas, PhD Thesis, EPFL Lausanne, 2006.
[2] J. Y. Kao, C. C. Tsao, S. S. Wang, C. Y. Hsu, Optimization of the EDM parameters on machining Ti–6Al–4V with multiple quality characteristics, Advanced Manufacturing Technology, Vol. 47, No. 1-4, pp. 395-402, 2010.
[3] A. Hascalık, U. Caydas, A comparative study of surface integrity of Ti–6Al– 4V alloy machined by EDM and AECG, Materials Processing Technology, Vol. 190, No. 1-3, pp. 173-180, 2007.
[4] . Ekmekci, Residual stresses and white layer in electric discharge machining (EDM), Applied Surface Science, Vol. 253, No. 23, pp. 9234-9240, 2007.
[5] N. S. Rossini, M. Dassisti, K. Y. Benyounis, A. G. Olabi, Methods of measuring residual stresses in components, Materials and Design, Vol. 35, No. 1, pp. 572-588, 2012.
[6] L. Zhu, B. Xu, H. Wang, C. Wang, Measurement of residual stress in quenched 1045 steel by the nanoindentation method, Materials Characterization, Vol. 61, No. 12, pp. 1359-1362, 2010.
[7] J. E. Wyatt, J. T. Berry, A new technique for the determination of superficial residual stresses associated with machining and other manufacturing processes, Materials Processing Technology, Vol. 171, No. 1, pp. 132-140, 2006.
[8] F. Díaz, C. Mammana, A. Guidobono, Evaluation of residual stresses induced by high speed milling using an indentation method, Modern Mechanical Engineering, Vol. 2, No. 4, pp. 143-150, 2012.
[9] C. A. Charitidis, D. A. Dragatogiannis, E. P. Koumoulos, I. A. Kartsonakis, Residual stress and deformation mechanism of friction stir welded aluminum alloys by nanoindentation, Materials Science and Engineering, Vol. A 540, pp. 226-234, 2012.
[10] H. Sidhom, F. Ghanem, T. Amadou, G. Gonzalez, C. Braham, Effect of electro discharge machining (EDM) on the AISI316L SS white layer microstructure and corrosion resistance, The Advanced Manufacturing Technology, Vol. 65, No 1-4, pp. 141-153, 2013.
[11] J. C. Rebelo, A. M. Dias, D. Kremer, J. L. Lebrun, Influence of EDM pulse energy on the surface integrity of martensitic steels, Materials Processing Technology, Vol. 84, No. 1-3, pp. 90-96, 1998.
[12] V. G. Navas, I. Ferreres, J. A. Maranon, C.G. Rosales, J. G. Sevillano, Electro-discharge machining (EDM) versus hard turning and grinding— Comparison of residual stresses and surface integrity generated in AISI O1 tool steel, Materials Processing Technology, Vol. 195, No. 1-3, pp. 186-194, 2008.
[13] J. C. Rebelo, M. Kommeier, A. C. Batista, A. M. Dias, Residual stress after EDM-FEM study and measurement results, Materials Science Forum, Vol. 404-407, pp. 159-164, 2002.
[14] F. Ghanem, C. Braham, H. Sidhom, Influence of steel type on electrical discharge machined surface integrity, Materials Processing Technology, Vol. 142, No. 1, pp. 163-173, 2003.
[15] B. Ekmekci, O. Elkoca, A. E. Tekkaya, A. Erden, Residual stress state and hardness depth in electric discharge machining: De-Ionized water as dielectric liquid, Machine Science and Technology, Vol. 9, No. 1, pp. 39-61, 2005.
[16] N. B. Salah, F. Ghanem, K. B. Atig, Thermal and mechanical numerical modelling of electric discharge machining process, Numerical Methods in Biomedical Engineering, Vol. 24, No. 12, pp. 2021-2034, 2008.
[17] M. R. Shabgard, B. Khosrozadeh, Study the effect of ultrasonic assisted electrical discharge machining process on residual stress and hardness of Ti6Al-4V alloy, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 169- 176, 2016. (in Persian فارسی(
[18] A. Ntasi, W. D. Mueller, G. Eliades, S. Zinelis, The effect of Electro Discharge Machining (EDM) on the corrosion resistance of dental alloys, Dental Materials, Vol. 26, No. 12, pp. e237–e245, 2010.
[19] Y. Uno, A. Okada, K. Uemura, P. Raharjo, T. Furukawa, K. Karato, Highefficiency finishing process for metal mould by large-area electron beam irradiation, Precision Engineering, Vol. 29, No. 4, pp. 449-455, 2005.
[20] B. Jabbaripour, M. H. Sadeghi, M. R. Shabgard, H. Faraji, Investigating surface roughness, material removal rate and corrosion resistancein PMEDM of γ-TiAl intermetallic, Manufacturing Processes, Vol. 15, No. 1, pp. 56-68, 2013.
[21] G. Lütjering, J. C. Williams, Titanium, 2nd edition, pp. 115-125, Berlin, Springer, 2007.
[22] M. G. Fontana, Corrosion Engineering, third edition, pp. 499-502, Sinagapore, McGraw Hill, 1987.
[23] A. W. Warren, Y. B. Guo, M. L. Weaver, The influence of machining induced residual stress and phase transformation on the measurement of subsurface mechanical behavior using nanoindentation, Surface & Coatings Technology, Vol. 200, No. 11, pp. 3459– 3467, 2006.
[24] F. Karimzadeh, M. Heidarbeigy, A. Saatchi, Effect of heat treatment on corrosion behavior of Ti–6Al–4V alloy weldments, Materials Processing Technology, Vol. 206, No. 1-3, pp. 388-394, 2008.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 3
خرداد 1397
صفحه 171-178