مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل‌سازی آماری پارامترهای موثر در فرآیند ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V با استفاده از مخلوط نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیم در دی‌الکتریک

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
چکیده
در این پژوهش، اثر استفاده از دو نانوذره اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیم به‌صورت همزمان با دی‌الکتریک در فرآیند ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی آلیاژ تیتانیوم Ti-۶Al-۴V بررسی شد. پس از بررسی پارامترهای تاثیرگذار در فرآیند ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی به کمک نانوذرات، ۴ پارامتر شدت جریان، غلظت، زمان روشنی پالس و ترکیب نسبی ذرات به‌عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند. اثر هر یک از این پارامترها در سه سطح بر نرخ براده‌برداری، سایش نسبی ابزار و صافی سطح نهایی قطعه بررسی شد. با توجه به پیشرفت صنعت در زمینه مصرف دی‌الکتریک‌های زیست‌محیطی، در این مطالعه آب دیونیزه‌شده، دی‌الکتریک ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی بود. همچنین برای طراحی آزمون‌ها، تحلیل نتایج و بهینه‌سازی پارامترها از نرم‌افزار Design Expert استفاده شد. نتایج نشان داد، بهترین کیفیت سطح ماشین‌کاری، با افزودن نانوذرات در ترکیب نسبی ۵۰% به‌دست می‌آید. در این درصد از ترکیب، سطح دارای کمترین ترک و لایه ذوب‌شده مجدد است. همچنین در شرایط شدت جریان ۱۲آمپر، زمان روشنی پالس ۱۰۰میکروثانیه و ترکیب ۷۵% از نانوذرات بیشترین میزان نرخ براده‌برداری و حداقل سایش ابزار حاصل می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Statistical Modeling of the Effective Parameters in Electrical Discharge Machining Process of Ti-6Al-4V Alloy Using the Mixtures of Aluminum Oxide and Silicon Oxide in Dielectric

نویسندگان English

S. Oskueyan
V. Abedini
A. Hajialimohammadi
Manufacturing Department, Mechanical Engineering Faculty, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده English

In this study, the effect of using of aluminum oxide and silicon oxide nanoparticles simultaneously into dielectric has been investigated in the process of electrical discharge machining of titanium alloy Ti-6Al-4V. After analyzing the parameters affecting the process of the electrical discharge machining using nanoparticles, intensity of the current, concentration, pulse on time, and particle composition were considered as input parameters. The effect of each parameters has been investigated on three levels; the material removal rate (MRR), the tool wear rate (TWR) and the surface roughness (SR) of the work piece. With respect to the development of the industry in the use of environmentally friendly dielectrics, deionized water was used as the dielectric fluid. Also, Design Expert software has been employed for the design of the experiments, analysis of the results and optimization of the parameters. The results showed that the best surface morphology is obtained by machining with the addition of nanoparticles in the relative composition of 50%. In this percentage of the composition, the surface roughness has the least value of the crack and the recast layer. In addition, the maximum value of the MRR and minimum value of TWR can be achieved in 12A of current intensity, 100µs of pulse on time and 75% of relative composition.

کلیدواژه‌ها English

Electrical discharge machining
Ti-6Al-4V
Nanoparticles
Al2O3
SiO2
Shabgard MR, Gholipoor A, Baseri H. A review on recent developments in machining methods based on electrical discharge phenomena. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016;87:2081-2097. [Link] [DOI:10.1007/s00170-016-8554-z]
Unses E, Can Ç. Improvement of electric discharge machining (EDM) performance of Ti-6Al-4V alloy with added graphite powder to dielectric. Journal of Mechanical Engineering. 2015;61(6):409-418. [Link] [DOI:10.5545/sv-jme.2015.2460]
Zhang Y, Liu Y, Shen Y, Ji R, Cai B, Li H, et al. A review of the current understanding and technology of powder mixed electrical discharge machining (PMEDM). IEEE International Conference on Mechatronics and Automation; 2012 Aug 5-8; Chengdu, China: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE); 2012. [Link] [DOI:10.1109/ICMA.2012.6285692]
Zhao WS, Meng QG, Wang ZL. The application of research on powder mixed EDM in rough machining. Journal of Materials Processing Technology. 2002;129(1-3):30-33. [Link] [DOI:10.1016/S0924-0136(02)00570-8]
Kumar Anil, Maheshwari S, Sharma C, Beri N. Research developments in additives mixed electrical discharge machining (AEDM): A state of art review. Materials and Manufacturing Processes. 2010;25(10):1166-1180. [Link] [DOI:10.1080/10426914.2010.502954]
Baseri H, Sadeghian S. Effects of nanopowder TiO 2-mixed dielectric and rotary tool on EDM. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016;83(1-4):519-528. [Link] [DOI:10.1007/s00170-015-7579-z]
Assarzadeh S, Ghoreishi M. A dual response surface-desirability approach to process modeling and optimization of Al2O3 powder-mixed electrical discharge machining (PMEDM) parameters. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013;64(9-12):1459-1477. [Link] [DOI:10.1007/s00170-012-4115-2]
Chow HM, Yang LD, Lin CT, Chen YF. The use of SiC powder in water as dielectric for micro-slit EDM machining. Journal of Materials Processing Technology. 2008;195(1-3):160-170. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2007.04.130]
Yih-Fong T, Fu-Chen C. Investigation into some surface characteristics of electrical discharge machined SKD-11 using powder-suspension dielectric oil. Journal of Materials Processing Technology. 2005;170(1-2):385-391. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2005.06.006]
Talla G, Gangopadhyay S, Biswas CK. Influence of graphite powder mixed EDM on the surface integrity characteristics of Inconel 625. Particulate Science and Technology. 2017;35(2):219-226. [Link] [DOI:10.1080/02726351.2016.1150371]
Syed KH, Palaniyandi K. Performance of electrical discharge machining using aluminium powder suspended distilled water. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 2012;36(3):195-207. [Link]
Shabgard MR, Khosrozadeh B. Investigation of carbon nanotube added dielectric on the surface characteristics and machining performance of Ti-6Al-4V alloy in EDM process. Journal of Manufacturing Processes. 2017;25:212-219. [Link] [DOI:10.1016/j.jmapro.2016.11.016]
Kansal HK, Singh S, Kumar P. Parametric optimization of powder mixed electrical discharge machining by response surface methodology. Journal of Materials Processing Technology. 2005;169(3):427-436. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2005.03.028]
Kumar A, Mandal A, Dixit AR, Kumar Das A, Kumar S, Ranjan R. Comparison in the performance of EDM and NPMEDM using Al2O3 nanopowder as an impurity in DI water dielectric. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019;100(5-8):1327-1339. [Link] [DOI:10.1007/s00170-018-3126-z]
Kibria G, Sarkar BR, Pradhan BB, Bhattacharyya B. Comparative study of different dielectrics for micro-EDM performance during microhole machining of Ti-6Al-4V alloy. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2010;48(5-8):557-570. [Link] [DOI:10.1007/s00170-009-2298-y]
Shabgard MR, Khosrozadeh B. 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. 2016;16(2):41-50. [Persian] [Link]