مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه سازی و ارزیابی آماری تاثیر پارامترهای ماشین‌کاری وایرکات بر نرخ برش و زبری سطح آلیاژ Ti-6Al-4V تیتانیم

نویسندگان
1 دانشجو دکتری/ دانشگاه فردوسی مشهد
2 استاد
چکیده
استفاده از آلیاژ TI-6AL-4V، بدلیل ویژگی‌هایی از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خزش عالی در صنایع گوناگون رو به افزایش است. با این حال قابلیت ماشینکاری ضعیف آلیاژهای تیتانیم موجب شده برای شکل‌دهی آنها از روش‌های ماشین‌کاری مخصوص استفاده شود. در این تحقیق فرآیند برش سیمی با تخلیه الکتریکی آلیاژ Ti-6Al-4V مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، نوع و میزان تاثیر 8 پارامتر تنظیمی بر دو مشخصه نرخ برش و زبری سطح ارزیابی شده و مقادیر بهینه آنها تعیین گردیده است. یکی از وجوه تمایز این پژوهش، در نظر گرفتن ارتفاع برش به عنوان یکی از مولفه‌های تاثیرگذار بر خروجی‌های فرآیند است. بنابراین، برای سه ارتفاع برش مختلف (هر یک دو تکرار)، طرح آزمایش L18 تاگوچی برای گردآوری داده‌های تجربی بکار گرفته شد. سپس با استفاه از 108 مجموعه داده آزمایشگاهی به منظور تعیین سطوح بهینه پارامترها و میزان تاثیر آنها بر دو مشخصه خروجی، تحلیل‌های آماری شامل سیگنال به نویز و آنالیز واریانس انجام گردید. اعتبار مقادیر بهینه پارامترها مربوط به بیشترین نرخ برش و کمترین زبری سطح با انجام تست‌های عملی تایید گردید. نتایج مبین آنست که ارتفاع برش در میزان تاثیر پارامترها و سطوح بهینه آنها موثر است. نهایتا، بهینه سازی دو هدفه به منظور تعیین مقادیر بهینه پارامترها بر اساس اهمیت نسبی خروجی‌های فرآیند در قالب جدول تکنولوژی برای سه ارتفاع برش‌ 30، 60 و 90 میلیمتر ارائه گردید. سهم خطای ناشی عوامل کنترل نشده در تحلیل‌ها کمتر از 10% است که این نشان دهنده دقت مناسب رویکرد پیشنهادی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Statistical analysis and optimization of process parameters for cutting rate and surface roughness in wire cut machining of TI-6AL-4V alloy

نویسندگان English

Ali Reza Nikravan 1
Farhad Kolahan 2
چکیده English

The use of TI-6AL-4V alloy is increasing in various industries, due to its characteristics such as high strength to weight ratio and excellent creep and corrosion resistance. However, because of titanium alloys poor machinability, non-traditional machining is usually used in shaping them. In this research, the wire cut machining of Ti-6Al-4V alloy has been investigated. In this regard, the effects of 8 process parameters and their optimal values are determined, for two process characteristics, cutting rate and surface roughness. One of the innovative aspects of the current study is the consideration of cutting height as one of the main parameters affecting the process output quality. Therefore, for three different cutting heights (each with two replicates), the L18 Taguchi matrix is employed to gather the required experimental data. Then, using the 108 data, statistical analysis, including signal to noise and analysis of variance were carried out in order to determine optimal process parameters and their effects on the two process outputs. Optimal process parameters values for maximum cutting rate and minimum surface roughness were verified by validation experiments. The results illustrate that the cutting height would alter the effects of process parameters and their optimal values. Finally, multi-objective optimization was performed to determine optimal parameters settings based on relative importance of process outputs for cutting heights of 30, 60 and 90 mm, in the form of technology table. The contribution of uncontrolled parameters and errors were less than 10% in all cases, which indicate the accuracy of the proposed technique.

کلیدواژه‌ها English

Cutting rate
Surface roughness
Signal to Noise
Analysis of Variance
Optimization