مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی قابلیت ماشینکاری و سلامت سطح در شبیه سازی ماشینکاری خشک آلیاژ تیتانیوم تولید شده به روش ساخت افزایشی و اعتبار سنجی تجربی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 مرکز آموزش عالی محلات
2 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
چکیده
امروزه توسعه ابزارهای عددی قابل اعتماد برای پیش‌بینی یکپارچگی سطح ماشینکاری شده از اهمیت اولیه برخوردار شده است. این مقاله یک مدل FE سفارشی جدید را برای پیش‌بینی تغییرات ریزساختاری ایجاد شده در طول تراشکاری آلیاژ Ti6Al4V ذوب شده با پرتو الکترونی (EBM) تحت برش خشک معرفی می‌کند. ریزساختار سوزنی ریز عجیب و غریب مواد و تنوع نانو سختی با استفاده از یک زیربرنامه کاربر در مدل FE مدل‌سازی و پیاده‌سازی می‌شوند. مدل FE توسعه‌یافته امکان پیش‌بینی ریزساختار (ضخامت لاملا آلفا)، تغییرات نانو سختی ناشی از عملیات ماشین‌کاری در شرایط خشک را فراهم می‌کند. در ابتدا مدل با مقایسه ضخامت فاز الفا لامیا و همچنین نانو سختی پیش‌بینی‌شده با نیروی آزمایشی تحت چند شرایط برش کالیبره و اعتبارسنجی می شود. سپس با استفاده از مدل ماده اعتبار سنجی شده به پیش بینی تاثیرات زوایای ابزار بر روی ضخامت فاز لامیا و همچنین نانو سختی پرداخته شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating Machinability and Surface Integrity in Dry Machining Simulation of Titanium Alloy Made by Additive Manufacturing and Experimental Validation

نویسندگان English

Farshid Jafarian 1
Mohammad Meghdad Fallah 2
Mohsen Bahrami yarahmadi 2
چکیده English

The development of reliable numerical tools for predicting the integrity of machined surfaces is significant. This paper introduces a new customized FE model to predict the deformation during turning of electron beam fused (EBM) Ti6Al4V alloy under dry cutting. The needle microstructure and exotic nano-hardness types of materials are modeled and implemented using a user subroutine in the FE model. The developed FE model provides the possibility of predicting the microstructure (thickness of alpha lamella), the changes in nano-hardness caused by machining operations in dry conditions.

کلیدواژه‌ها English

Surface integrity
Additive Manufacturing
Ti6Al4V Alloy
Machinability
Dry machining
1- Saffioti MR, Sanguedolce M, Rotella G, Umbrello D. Experimental analysis on machining parameters and cooling conditions affecting surface integrity of Ti6Al4V. 2021.
2- Uçak N, Çiçek A, Aslantas K. Machinability of 3D printed metallic materials fabricated by selective laser melting and electron beam melting: A review. Journal of Manufacturing Processes. 2022;80:414-57.
3- Dutta B, Froes FS. The additive manufacturing (AM) of titanium alloys. Metal powder report. 2017;72(2):96-106.
4- Uçak N, Çiçek A, Aslantas K. Machinability of 3D printed metallic materials fabricated by selective laser melting and electron beam melting: A review. Journal of Manufacturing Processes. 2022;80:414-57.
5- Huang X, Bai Q, Li YT, Zhang B. Machining finish of titanium alloy prepared by additive manufacturing. Applied mechanics and materials. 2017;872:43-8.
6- Imbrogno S, Sartori S, Bordin A, Bruschi S, Umbrello D. Machining simulation of Ti6Al4V under dry and cryogenic conditions. Procedia CIRP. 2017;58:475-80.
7- Jagadesh T, Samuel G. Mechanistic and finite element model for prediction of cutting forces during micro-turning of titanium alloy. Machining Science and Technology. 2015;19(4):593-629.
8- Rotella G, Umbrello D. Finite element modeling of microstructural changes in dry and cryogenic cutting of Ti6Al4V alloy. Cirp Annals. 2014;63(1):69-72.
9- Murr L, Esquivel E, Quinones S, Gaytan S, Lopez M, Martinez E, et al. Microstructures and mechanical properties of electron beam-rapid manufactured Ti–6Al–4V biomedical prototypes compared to wrought Ti–6Al–4V. Materials characterization. 2009;60(2):96-105.
10- Bordin A, Imbrogno S, Rotella G, Bruschi S, Ghiotti A, Umbrello D. Finite element simulation of semi-finishing turning of electron beam melted Ti6Al4V under dry and cryogenic cooling. Procedia CIRP. 2015;31:551-6.
11- Iquebal A, Shrestha S, Wang Z, Manogharan G, Bukkapatnam S, Youngstown O, editors. Influence of milling and non-traditional machining on surface properties of Ti6Al4V EBM components. Proceedings of the 2016 Industrial and Systems Engineering Research Conference; 2016.
12- Özel T, Sima M, Srivastava A, Kaftanoglu B. Investigations on the effects of multi-layered coated inserts in machining Ti–6Al–4V alloy with experiments and finite element simulations. CIRP annals. 2010;59(1):77-82.
13- Umbrello D, Bordin A, Imbrogno S, Bruschi S. 3D finite element modelling of surface modification in dry and cryogenic machining of EBM Ti6Al4V alloy. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2017;18:92-100