مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه تجربی نیروهای برش، پیشروی، دمای براده و سلامت سطح در فرآیند تراشکاری ابرآلیاژ پایه نیکل واسپالوی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
حمیدرضا اسرافیلی 1
حسین امیرآبادی 2
جواد اکبری 3
فرشید جعفریان 4
1 دانشگاه بیرجند
2 دانشگاه نیشابور
3 دانشگاه صنعتی شریف
4 مرکز آموزش عالی محلات
10.48311/MME.23.12.697
چکیده
واسپالوی یک نوع ابرآلیاژ پایه نیکل است که عمدتاً برای ساخت قطعات توربین‌ هواپیما، دیسک‌های کمپرسور و شفت‌ها استفاده می‌شود. تراشکاری ابرآلیاژ واسپالوی مانند بسیاری از ابرآلیاژهای پایه نیکل در دمای محیط (تراشکاری مرسوم) دشوار است. در این پژوهش با تغییر در پارامترهای سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برش به بررسی نیروهای ماشین‌کاری، دمای ایجادشده براده، صافی سطح و میکروسختی در فرآیند تراشکاری مورب ابرآلیاژ واسپالوی بدون مواد خنک کاری (ماشین‌کاری سنتی) پرداخته شد. سختی اولیه قطعه‌کار مورد آزمایش 10±385 ویکرز و قطر آن 25 میلی‌متر بود. به‌منظور بررسی نیروهای برش و پیشروی و دمای براده از طراحی آزمایش عاملی کامل استفاده شد و یک مدل رگرسیونی از عوامل تأثیرگذار برای تخمین نیروی‌های تراشکاری و دمای براده ارائه گردید. همچنین صافی سطح قطعات ماشین‌کاری شده و نمودار میکروسختی قطعات ماشین‌کاری شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش عمق برش و افزایش نرخ پیشروی سختی روی سطح قطعه‌کار افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
ابرآلیاژ واسپالوی
نیروهای برشی و پیشروی
دمای براده
صافی سطح
میکروسختی

موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Study of Cutting and Feeding Forces, Temperature and Surface Integrity in The Machining Process of Waspaloy

نویسندگان English

Hamidreza Esrafili 1
Hosien Amirabadi 2
Javad Akbari 3
Farshid Jafarian 4
1 Mechanical Engineering, University of Birjand
2 Faculty of Engineering, University of Neyshabur
3 Dep. of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology
4 Faculty of Engineering, Mahallat Institute of Higher Education
چکیده English

Waspaloy is a type of nickel-based superalloy that is mainly used in aircraft turbine parts, compressor disks, shafts, and turbine parts. Waspaloy, like many nickel base superalloys, is difficult to machine at room temperature (conventional turning). In this paper, the cutting and feeding forces and cutting temperature have been evaluated by changing rotational speed, feed rate and constant depth of cut, in the dry oblique turning process of Waspaloy. The workpiece's diameter and hardness were 25 mm and 385±10 Vickers, respectively. In order to investigate of the cutting force, temperature and the surface roughness, a full factorial design experiment was used, and a regression model of the influencing factors was presented. Moreover, the surfaces roughness and micro hardness of the machined parts were evaluated. The results showed that the hardness on the surface of the workpiece increases with the increase of the cutting depth and the feed rate.

کلیدواژه‌ها English

Waspaloy
Cutting and Feeding Forces
Chip Temperature
Surface roughness
Micro hardness
1. Del Prete A, Primo T, Franchi R. Super-nickel orthogonal turning operations optimization. Procedia CIRP. 2013;8:164-9.
2. Imbrogno S, Rinaldi S, Umbrello D, Filice L, Franchi R, Del Prete A. A physically based constitutive model for predicting the surface integrity in machining of Waspaloy. Materials & Design. 2018;152:140-55.
3. del Prete A, de Vitis AA, Filice L, Caruso S, Umbrello D, editors. Tool engage investigation in nickel superalloy turning operations. Key Engineering Materials; 2012: Trans Tech Publ.
4. Kishawy H, Becze C, McIntosh D. Tool performance and attainable surface quality during the machining of aerospace alloys using self-propelled rotary tools. Journal of materials processing technology. 2004;152(3):266-71.
5. Olovsjö S, Nyborg L. Influence of microstructure on wear behaviour of uncoated WC tools in turning of Alloy 718 and Waspaloy. Wear. 2012;282:12-21.
6. Schaffer JP, Saxena A, Antolovich SD, Sanders TH, Warner SB. The science and design of engineering materials: Irwin Chicago; 1995.
7. Ding H, Shin YC. Improvement of machinability of Waspaloy via laser-assisted machining. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013;64(1-4):475-86.
8. Karaguzel U, Olgun U, Uysal E, Budak E, Bakkal M. Increasing tool life in machining of difficult-to-cut materials using nonconventional turning processes. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015;77(9-12):1993-2004.
9. Umbrello D, editor The effects of cutting conditions on surface integrity in machining Waspaloy. Key Engineering Materials; 2014: Trans Tech Publ.
10. Isik Y. Using internally cooled cutting tools in the machining of difficult-to-cut materials based on Waspaloy. Advances in Mechanical Engineering. 2016;8(5):1687814016647888.
11. Caruso S, Rinaldi S, Franchi R, Del Prete A, Umbrello D, editors. Experimental analysis of influence of cutting conditions on machinability of waspaloy. AIP Conference Proceedings; 2017: AIP Publishing.
12. Rinaldi S, Caruso S, Umbrello D, Filice L, Franchi R, Del Prete A. Machinability of Waspaloy under different cutting and lubri-cooling conditions. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018;94(9-12):3703-12.
13. Przestacki D, Chwalczuk T, editors. The analysis of surface topography during turning of Waspaloy with the application of response surface method. MATEC Web of Conferences; 2017: EDP Sciences.
14. Velmurugan KV, Venkatesan K, Devendiran S, Mathew AT. Investigation of Parameters for Machining a Difficult-to-Machine Superalloy: Inconel X-750 and Waspaloy. Innovative Design, Analysis and Development Practices in Aerospace and Automotive Engineering (I-DAD 2018): Springer; 2019. p. 199-215.
15. [Available from: Document Prepared by Special Metals on W aspaloy Accessed from http://www.specialm etals.com/documents/W aspaloy.
16. Ezugwu E, Wang Z, Machado A. The machinability of nickel-based alloys: a review. Journal of Materials Processing Technology. 1999;86(1-3):1-16.
17. Herrmann K. Hardness testing: principles and applications: ASM international; 2011.
18. Paramasivam B. Investigation on the effects of damping over the temperature distribution on internal turning bar using Infrared fusion thermal imager analysis via SmartView software. Measurement. 2020;162:107938.
19. Polvorosa R, Suárez A, de Lacalle LL, Cerrillo I, Wretland A, Veiga F. Tool wear on nickel alloys with different coolant pressures: Comparison of Alloy 718 and Waspaloy. Journal of Manufacturing Processes. 2017;26:44-56.
20. Davies M, Cooke A, Larsen E. High bandwidth thermal microscopy of machining AISI 1045 steel. CIRP annals. 2005;54(1):63-6.
21. Jafarian F, Amirabadi H, Fattahi M. Improving surface integrity in finish machining of Inconel 718 alloy using intelligent systems. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014;71:817-27.
22. Jawahir I, Brinksmeier E, M'saoubi R, Aspinwall D, Outeiro J, Meyer D, et al. Surface integrity in material removal processes: Recent advances. CIRP annals. 2011;60(2):603-26.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 23، شماره 12
آذر 1402
صفحه 697-706