مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر همزمان ارتعاشات فراصوتی ابزار و میدان مغناطیسی خارجی بر سلامتی سطح ماشینکاری شده در فرآیند EDM

نویسندگان
محمدرضا شبگرد 1
احد قلی پور 2
موسی محمدپورفرد 3
1 دانشیار تبریز-دانشگاه تبریز- ریاست دانشکده فنی مهندسی مکانیک-گروه مهندسی ساخت و تولید- محمد رضا شبگرد
2 مربی مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز
3 عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی و نفت/ دانشگاه تبریز
چکیده
علیرغم کاربردهای منحصر به فرد فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی در ماشینکاری قطعات با استحکام بالا که قابلیت ماشینکاری با روش های سنتی را ندارند، سلامتی سطح پایین قطعات ماشینکاری شده با این روش، همواره از معایب آن می باشد. در این مطالعه با اعمال همزمان ارتعاشات فراصوتی به ابزار و میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی سعی در بهبود وضعیت سلامتی سطح قطعات ماشینکاری شده با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی شده است. بنابراین با انتخاب شدت جریان تخلیه و زمان روشنی پالس بعنوان پارامترهای ورودی، آزمونهایی بر اساس روش عاملی کامل طراحی و انجام شد، تا ضمن مطالعه تاثیر شدت جریان و زمان روشنی پالس بر سلامتی سطوح ماشینکاری شده با این فرآیند ترکیبی، تاثیر همزمان ارتعاشات فراصوتی ابزار و میدان مغناطیسی خارجی بر زبری سطح ماشینکاری شده و سلامتی سطوح ماشینکاری شده مطالعه شود. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که زبری سطح ماشینکاری شده با اعمال همزمان ارتعاشات فراصوتی به ابزار و میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی اندکی افزایش می یابد. با این وجود، تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی سطوح ماشینکاری شده با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به همراه میدان مغناطیسی خارجی و به کمک ارتعاشات فراصوتی ابزار، نشان می دهد که اعمال همزمان میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات فراصوتی به ابزار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی موجب کاهش میزان ترکهای سطحی، چاله ها، کره ها و دانه های باقی مانده تولید شده در سطح ماشینکاری شده و بهبود سلامتی سطوح ماشینکاری شده می شود.
کلیدواژه‌ها
ماشینکاری تخلیه الکتریکی
میدان مغناطیسی خارجی
ارتعاشات فراصوتی ابزار
سلامتی سطح ماشینکاری شده

موضوعات

عنوان مقاله English

Study of the effect of tools ultrasonic vibrations and external magnetic field on machined surface integrity at EDM process

نویسندگان English

Ahad Gholipoor 2
Mousa Mohammadpourfard 3
2 Department of Mechanical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
3 Faculty of Chemical and Petroleum Engineering,University of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده English

Despite the unique usage of electrical discharge machining process at machining in small dimensions, machining complex shapes and machining of high-strength parts such as ceramics and heat treated steels, which can’t be machined by traditional machining methods, low machined surface integrity achieved by electrical discharge machining process is one of the most important limitations of this process. In this investigation the machined surface integrity will be improved by applying ultrasonic vibrations to tool electrode and external magnetic field around gap distance of electrical discharge machining process, simultaneously. So several experiments were designed and performed based on full factorial method by selecting pulse current and pulse duration as the most important input parameters, in order to study the effects of pulse current and duration on surface integrity of workpiec machined by this hybrid process and to investigate the effects of tools ultrasonic vibrations and external magnetic field on machined surface roughness and integrity of machined surface. According the results, machined surfaces roughness is increased by applying ultrasonic vibrations to tool electrode and external magnetic field around gap distance of electrical discharge machining process, simultaneously, while the SEM pictures of machined surfaces showed that the, amount of created surface cracks, blowholes, globules and beads of debris are decreased and integrity of machined surfaces by EDM process is improved by applying ultrasonic vibrations to tool electrode and external magnetic field around gap distance, simultaneously.

کلیدواژه‌ها English

Electrical discharge machining
External Magnetic Field
Tools Ultrasonic Vibrations
Machined Surface Integrity
[1] B. Bojorquez, R.T. Marloth, O.S. Es-Said, Formation of a crater in the workpiece on an electrical discharge machine, Engineering Failure Analysis, Vol. 9, No. 1, pp. 93-97, 2002.
[2] M. T. Shervani-Tabar, A. Abdullah, M. R. Shabgard, Numerical study on the dynamics of an electrical discharge generated bubble in EDM, Engineering Analysis with Boundary Elements, Vol. 30, No. 1, pp. 503–514, 2006.
[3] M. R. Shabgard, R. Ahmadi, M. Seyedzavvar, S. N. Bavil Oliaei, Mathematical and numerical modeling of the effect of input parameters on the flushing efficiency of plasma channel in EDM process, International Journal of Machine Tools & Manufacture , Vol. 65, No.1, pp. 79–87, 2013.
[4] M. Seyedzavvar, M. R. Shabgard, Influence of Tool Material on the Electrical Discharge Machining of AISI H13 Tool Steel, Advanced Materials Research, Vol. 445, No. 1, pp. 988-993, 2012.
[5] M. R. Shabgard, M. Seyedzavvar, S. N. Bavil Oliaei, A. Ivanov, A numerical method for predicting depth of heat affected zone in EDM process for AISI H13 tool steel, Journal of Scientific & Industrial Research, Vol. 70, No.1, pp. 493-499, 2011.
[6] M. R. Shabgard, B. Khosrozadeh, Study on the effect of ultrasonic assisted electrical discharge machining process on residual stress and hardness of Ti-6Al-4V alloy, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 169-176, 2016 (in Persianفارسی ).
[7] M. Shabgard, B. Khosrozadeh, Comparative study of adding nanopowders in dielectric effects on outputs and surface integrity of Ti-6Al-4V alloy in Electrical Discharge Machining, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 2, pp. 41-50, 2016 (in Persianفارسی ).
[8] A. Gholipoor, H. Baseri, M. Shakeri and M. R. Shabgard, Investigation of the effects of magnetic field on near-dry electrical discharge machining performance, Proc IMechE Part B: J Engineering Manufacture, Vol. 230, No. 4, pp. 744-751, 2016.
[9] E. Uhlmann, T. Schimmelpfennig, I. Perfilov, J. Streckenbach, L. Schweitzer, Comparative Analysis of Dry-EDM and Conventional EDM for the Manufacturing of Micro Holes in Si3N4-TiN, Procedia CIRP, Vol. 42, No. 1, pp. 173-178, 2016.
[10] A. Gholipoor, H. Baseri, M. Shakeri, Experimental investigation of near dry EDM process, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 1, pp. 106-112, 2014 (in Persianفارسی ).
[11] M. R. Shabgard, B. Sadizadeh, K. Amini, H. Pourziaie, Comparative Study and Mathematical Modeling of Machining Parameters in Ultrasonic-assisted EDM of AISI H13 Tool Steel by the Application of Workpiece Vibration, Advanced Materials Research, Vol. 154, No.1, pp. 1604-1613, 2011.
[12] M. T. Shervani-Tabar, K. Maghsoudi, M. R. Shabgard, Effects of simultaneous ultrasonic vibration of the tool and the workpiece in ultrasonic assisted EDM, International Journal for Computational Methods in Engineering Science & Mechanics, Vol. 14, No. 1, pp. 1-9, 2013.
[13] M. R. Shabgard, M. A. Badamchizadeh, G. Ranjbary, K. Amini, Fuzzy approach to select machining parameters in electrical discharge machining (EDM) and ultrasonic-assisted EDM processes, Journal of Manufacturing Systems, Vol. 32, No. 1, pp.32–39, 2013.
[14] J. H. Zhang, H. Zhang, D. S. Su, Y. Qin, M. Y. Hou, Q. H Zhang, L. Wang, Adaptive fuzzy control system of a servomechanism for electro-discharge machining combined with ultrasonic vibrations, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 129, No. 1, pp. 45-49, 2002.
[15] Q. H. Zhang, J. H. Zhang, S. F. Ren, J. X. Deng, X. Ai, Study on technology of ultrasonic vibration aided electrical discharge machining in gas, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 149, No. 1, pp. 640–644, 2004.
[16] Q. H. Zhang, R. Dub, J. H. Zhang, Q. B. Zhang, An investigation of ultrasonic-assisted electrical discharge machining in gas, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 46, No. 1, pp. 1582–1588, 2006.
[17] M. G. Xu, J. H. Zhang, Y. Li, Q. H. Zhang, S. F. Ren, Material removal mechanisms of cemented carbides machined by ultrasonic vibration assisted EDM in gas medium, journal of materials processing technology, Vol. 209, No. 1, pp. 1742–1746, 2009.
[18] L. Q. Li, G. Z. Zhu, Investigate on Micro-EDM in Air (dry MEDM) by External Blowing Mode Based on RC Pulse Generator, Advanced Materials Research, Vol. 317, No. 1, pp 334-340, 2011.
[19] R. Teimouri, H. Baseri, Effects of magnetic field and rotary tool on EDM performance, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 14, No. 1, pp. 316–322, 2012.
[20] K. Heinz, V. Surla, Sh. G. Kapoor, R. E. D. Vor, An Investigation of Magnetic-Field-Assisted Material Removal in Micro EDM for Nonmagnetic Materials, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 133, No. 2, pp. 221-230 , 2011.
[21] S. H. Yeo, M. Murali, H. T. Cheah, Magnetic field assisted micro electro-discharge machining, Journal of Micromechanics and Micro engineering, Vol. 14, No. 1, pp. 15-26, 2004.
[22] H. Singh, Experimental study of distribution of energy during EDM process for utilization in thermal models, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 55, No. 19, pp. 5053-5064, 2012.
[23] Sh. Tomura, M. Kunieda, Analysis of electromagnetic force in wire-EDM, Precision Engineering, Vol. 33, No. 1, pp. 255–262, 2009.
[24] M. Shabgard, A. Gholipoor, Experimental investigation of the influence of tools ultrasonic vibrations and external magnetic field on machining characteristics at EDM process, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 12, pp. 495-504, 2018 (in Persian فارسی)
[25] B. Khosrozadeh, M. R. Shabgard, Investigating the effect of simultaneous ultrasonic vibration of tool and addition of SiO2 nanoparticles into the dielectric on machining characteristics of titanium alloy Ti-6Al-4V in EDM process, Modares Mechanical Engineering, Proceedings of the Advanced Machining and Machine Tools Conference, Vol. 15, No. 13, pp. 311-317, 2015 (in Persian فارسی)
[26] M. R. Shabgard, B. Khosrozadeh, Study on the effect of ultrasonic assisted electrical discharge machining process on residual stress and hardness of Ti-6Al-4V alloy, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 169-176, 2016 (in Persian فارسی)
[27] R. Teimouri, H. Baseri, Effects of magnetic field and rotary tool on EDM performance, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 14, No. 1, pp. 316–322, 2012.
[28] M. R. Shabgard, B. Khosrozadeh, B. Sadizadeh, S. Kakoulvand, Comparative study of the effect of ultrasonic vibration of workpiece in the electrical discharge machining (EDM), Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 12, pp. 48-55, 2014 (in Persian فارسی).
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 7
آبان 1397
صفحه 97-107