مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تأثیر پارامترهای ماشین‌کاری بر روی نیروها و کیفیت سطح کامپوزیت زمینه منیزیمی RZ5/TiB2 برمبنای آنالیز حساسیت سوبل

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
امین سوسن‌آبادی فراهانی
مهدی مدبری فر
دانشگاه اراک
10.22034/mme.23.10.63
چکیده
خواص مناسب کامپوزیت‌های زمینه فلزی ازجمله نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت خوب نسبت به سایش و خستگی باعث رشد چشمگیر استفاده از این مواد در صنایع هوافضا، خودرو، هواپیماسازی و... شده است. کامپوزیت‌های پایه منیزیمی به دلیل دارا بودن چگالی پایین‌تر نسبت به سایر آلیاژهای کامپوزیت‌های زمینه فلزی از قبیل تیتانیوم، آلومینیوم و... موردتوجه محققان حوزه‌های مختلف، به‌خصوص دانشمندان صنایع هوافضا قرار گرفته است. از طرفی به دلیل وجود ماده تقویت‌کننده بسیار ساینده در این مواد، ماشین‌کاری چنین کامپوزیت‌هایی امری دشوار و با چالش‌های فروان روبه‌رو است. ازاین‌رو مطالعه پارامترهای مؤثر در فرایند ماشین‌کاری این کامپوزیت‌ها لازم و اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. مطالعه حاضر به بررسی میزان تأثیر پارامترهای اصلی تراش‌کاری از قبیل سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برش بر رویی نیروهای ماشین‌کاری و همچنین زبری سطح می‌پردازد. برای این کار از روش آنالیز حساسیت سوبل استفاده شد. با استفاده از این‌ روش مشخص گردید به ترتیب نرخ پیشروی، عمق برش و سرعت برشی بیشترین تأثیر را بر روی نیروهای ماشین‌کاری را دارند. همچنین با اختلاف نسبتاً زیاد نسبت به عمق برش و سرعت برشی، نرخ پیشروی بر روی زبری سطح تأثیرگذار است. با افزایش نرخ پیشروی زبری سطح و نیروهای ماشین‌کاری افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
آنالیز حساسیت
سوبل
کامپوزیت زمینه فلزی
نیروی ماشین‌کاری
زبری سطح

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Effect of Machining Parameters on the Cutting Force and Surface Quality of RZ5/TiB2 Magnesium Based Metal Matrix Composite by Sobel Sensitivity Analysis Method

نویسندگان English

Amin sousanabadi Farahani
Mahdi modabbarifar
چکیده English

The properties of metal-based composites, such as their high strength-to-weight ratio and good resistance to wear and fatigue, have caused a significant growth in their use in the aerospace, automotive, and aircraft industries. Magnesium-based composites have particularly attracted the attention of researchers in various fields, especially aerospace scientists, due to their lower density than other metal-based composite alloys such as titanium and aluminum. However, due to the presence of very abrasive reinforcing material in these materials, machining them is difficult and presents numerous challenges. Therefore, it to study the machining process of these is necessary composites and to examine the effect of the main turning parameters such as cutting speed, feed rate, and depth of cut on machining forces and surface roughness. Sobol's sensitivity analysis method was used for this purpose. Using this method, it was determined that the feed rate, cutting depth, and cutting speed have the greatest effect on the machining forces, respectively. Additionally, the feed rate has a greater effect on the surface roughness than the cutting depth and cutting speed. As the feed rate increases, the surface roughness and cutting forces increase.

کلیدواژه‌ها English

Sensitivity Analysis
Sobol
Metal matrix composite
cutting force
Surface roughness
1. Safarabady A, Tahmasbi V, sousanabadi farahani A, zolfaghari m. 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. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2022;9(6):59-69.
2. Chen J-P, Gu L, He G-J. A review on conventional and nonconventional machining of SiC particle-reinforced aluminium matrix composites. Advances in Manufacturing. 2020;8(3):279-315.
3. Zhong Z, Hung NP. Grinding of alumina/aluminum composites. Journal of materials processing technology. 2002;123(1):13-7.
4. Cheung C, Chan K, To S, Lee W. Effect of reinforcement in ultra-precision machining of Al6061/SiC metal matrix composites. Scripta Materialia. 2002;47(2):77-82.
5. Manna A, Bhattacharayya B. A study on machinability of Al/SiC-MMC. Journal of Materials Processing Technology. 2003;140(1):711-6.
6. Ciftci I, Turker M, Seker U. Evaluation of tool wear when machining SiC p-reinforced Al-2014 alloy matrix composites. Materials & design. 2004;25(3):251-5.
7. Sahin Y. Preparation and some properties of SiC particle reinforced aluminium alloy composites. Materials & design. 2003;24(8):671-9.
8. Kaarmuhilan K, Karthika S, Muthukrishnan N, editors. Performance evaluation of PCD 1300 and 1500 grade inserts on turning A356 alloy with 20% reinforcement of SiC particles. Applied Mechanics and Materials; 2012: Trans Tech Publ.
9. Radhika N, Subramaniam R, Babudeva Senapathi S. Machining parameter optimisation of an aluminium hybrid metal matrix composite by statistical modelling. Industrial Lubrication and Tribology. 2013;65(6):425-35.
10. Pendse DM, Joshi SS. Modeling and optimization of machining process in discontinuously reinforced aluminium matrix composites. Machining Science and Technology. 2004;8(1):85-102.
11. Behera R, Sutradhar G. Machinability of LM6/SiCp metal matrix composites with tungsten carbide cutting tool inserts. ARPN journal of Engineering and Applied Sciences. 2012;7(2):216-21.
12. Bansal P, Upadhyay L. Experimental investigations to study tool wear during turning of alumina reinforced aluminium composite. Procedia Engineering. 2013;51:818-27.
13. Njuguna MJ, Gao D, Zhaopeng H. Tool wear, surface integrity and dimensional accuracy in turning Al2124SiCp (45% wt) metal matrix composite using CBN and PCD tools. Res J Appl Sci Eng Technol. 2013;6(22):4138-44.
14. Khuri AI, Cornell JA. Response surfaces: designs and analyses: revised and expanded: CRC press; 2018.
15. Meher A, Mahapatra MM, Samal P, Vundavilli PR, Shankar KV. Statistical Modeling of the Machinability of an In-Situ Synthesized RZ5/TiB2 Magnesium Matrix Composite in Dry Turning Condition. Crystals. 2022;12(10):1353.
16. Taheri M. Investigation and Sensitivity Analysis of Dimensional Parameters and Velocity in the 3D Nanomanipulation Dynamics of Carbon Nanotubes Using Statistical Sobol Method. Modares Mechanical Engineering. 2019;19(1):125-35.
17. Sobol' IyM. On sensitivity estimation for nonlinear mathematical models. Matematicheskoe modelirovanie. 1990;2(1):112-8.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 23، شماره 10
مهر 1402
صفحه 63-67