مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی پارامترهای مؤثر بر کیفیت سطح، نرخ براده برداری و سایش ابزار در ماشین‌کاری کامپوزیت زمینه فلزی هیبریدی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اراک
2 دانشگاه اراک
چکیده
با توجه به افزایش چشمگیر تقاضا برای استفاده از مواد باقابلیت‌های جدید، استفاده از مواد کامپوزیتی به‌شدت در حال افزایش است. مواد کامپوزیتی با زمینه فلزی به علت دارا بودن خواص منحصربه‌فردی ازجمله مقاومت به سایش بالا، نسبت استحکام به وزن زیاد و... ازجمله مواد نوین مورد استفاده توسط مهندسین در صنایع مختلف، خصوصاً در صنایع هوافضا، خودروسازی و... می‌باشند. با توجه به ماهیت فلزی این مواد، فرآیند ماشین‌کاری جزء جدایی‌ناپذیر جهت رسیدن این دست از مواد به شکل و خواص نهایی محصول است. در بین مواد کامپوزیتی، کامپوزیت زمینه آلومینیومی بیشتر از هر نوع کامپوزیت دیگری در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه با بهره‌گیری از یک مطالعه روشمند شامل مدل‌سازی آماری به روش سطح پاسخ و استخراج معادلات رگرسیون اثر سرعت دوران اسپیندل، نرخ تغذیه و عمق برش بر روی زبری سطح، نرخ براده برداری و سایش جانی در هنگام تراش‌کاری کامپوزیت‌ هیبریدی آلومینیومی A359/B4C/ Al2O3 موردبررسی دقیق قرار گرفته است. بر اساس مطالعات صورت پذیرفته می‌توان اذعان نمود با افزایش سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برش سایش ابزار و همچنین نرخ براده برداری افزایش می‌یابد. همچنین بهترین ترکیب از مقادیر برای به حداقل رساندن هم‌زمان زبری سطح و به حداکثر رساندن نرخ براده برداری و حداقل رساندن سایش جانبی پیدا شد. بهترین ترکیب پارامترها عبارت‌اند از: سرعت اسپیندل 600 دور بر دقیقه، نرخ پیشروی 075/0 میلی‌متر بر دور، عمق برش 20/0 میلی‌متر.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the Parameters Affecting Surface Quality, Metal Removal Rate, and Tool Wear in Machining of Hybrid Metal Matrix Composites

نویسندگان English

Vahid Tahmasbi 1
Amin Sousanabadi Farahani 1
Danial Ghazi khansari 2
Mohammad Hafez Baghi 2
چکیده English

Due to the significant increase in demand for materials with new capabilities, the use of composite materials is increasing. These materials have unique properties such as high wear resistance and a high strength-to-weight ratio, and are used by engineers in various industries, particularly in the aerospace and automotive sectors. Due to the metallic nature of these materials, the machining process is an integral part in achieving the shape and properties of the final product. Among composite materials, aluminum-based composites are the most widely used in industry. In this study, a methodical was conducted, study including statistical modeling using the response surface method and deriving regression equations of the effect of spindle rotation speed, feed rate, and depth of cut on surface roughness, metal removal rate, and tool wear during machining of A359/B4C/Al2O3 matrix aluminum composite. It was found that an increase in spindle rotation speed, feed rate, and cutting depth increased metal removal. The best combination of parameters that was found to simultaneously minimize the surface roughness and maximize the metal removal rate and minimize flank wear was a spindle speed of 600 rpm, a feed rate of 0.075 mm/rev, and a cutting depth of 0.20 mm

کلیدواژه‌ها English

Metal Matrix Composites
Tool wear
Metal Removal Rate
surface quality
1. Dwivedi SP, Sharma S, Mishra RK. RETRACTED ARTICLE: Microstructure and mechanical behavior of A356/SiC/Fly-ash hybrid composites produced by electromagnetic stir casting. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2015;37:57-67.
2. Maurya NK, Maurya M, Srivastava AK, Dwivedi SP, Chauhan S. Investigation of mechanical properties of Al 6061/SiC composite prepared through stir casting technique. Materials Today: Proceedings. 2020;25:755-8.
3. Davim JP. Machining composites materials: John Wiley & Sons; 2013.
4. 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.
5. 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.
6. Songmene V, Balazinski M. Machinability of graphitic metal matrix composites as a function of reinforcing particles. CIRP Annals. 1999;48(1):77-80.
7. Srinivasan A, Arunachalam R, Ramesh S, Senthilkumaar J. Machining performance study on metal matrix composites-a response surface methodology approach. American Journal of Applied Sciences. 2012;9(4):478-83.
8. Manna A, Bhattacharayya B. A study on machinability of Al/SiC-MMC. Journal of Materials Processing Technology. 2003;140(1):711-6.
9. Lin J, Bhattacharyya D, Lane C. Machinability of a silicon carbide reinforced aluminium metal matrix composite. Wear. 1995;181:883-8.
10. Kaarmuhilan K, Karthika S, Muthukrishnan N. Performance evaluation of PCD 1300 and 1500 grade inserts on turning A356 alloy with 20% reinforcement of SiC particles. Applied Mechanics and Materials. 2012;110:1855-61.
11. Bansal P, Upadhyay L. Experimental investigations to study tool wear during turning of alumina reinforced aluminium composite. Procedia Engineering. 2013;51:818-27.
12. Kishore DSC, Rao KP, Mahamani A. Investigation of cutting force, surface roughness and flank wear in turning of In-situ Al6061-TiC metal matrix composite. Procedia materials science. 2014;6:1040-50.
13. Srivastava AK, Maurya M, Saxena A, Kumar N, Dwivedi SP. Statistical optimization by response surface methodology of process parameters during the CNC turning operation of hybrid metal matrix composite. 2021.