---

امروزه تکنولوژی آلتراسونیک در بسیاری از فرآیندهای صنعتی از جمله فرآیندهای ماشینکاری مواد سخت و شکننده، جوشکاری پلاستیکها، برش و دوخت منسوجات و هموژنسازی مواد مورد استفاده قرار می¬گیرد. در یک سیستم آلتراسونیک، متمرکزکننده، انرژی ارتعاشی ترانسدیوسر آلتراسونیک را به محل مورد کاربرد انتقال داده و دامنه نوسانات را تقویت می¬کند. بسته به کاربرد و شرایط کارکرد صنعتی، لازم است متمرکزکننده¬ها با هندسه مناسب و بزرگنمایی مطلوب طراحی و ساخته شوند. در این مقاله متمرکزکننده¬های با هندسه نمایی و با سطح مقطع مستطیلی شکل، طراحی و آنالیز شده و یک نمونه کاربرد آنها در فرآیند سنگ¬زنی به همراه آلتراسونیک مطرح می¬گردد. سپس جهت ارزیابی حل تحلیلی، چند نمونه متمرکزکننده مختلف به روش تحلیلی طراحی و سپس مدلسازی شده و در نرم افزار المان محدود ANSYS آنالیز مودال می¬شوند و پارامترهای ارتعاشی آنها شامل فرکانس تشدید و ضریب بزرگنمایی با مقادیر حاصل از شبیه¬سازی المان محدود مقایسه می¬گردد. نتایج بدست آمده، تطابق خوب بین مقادیر حل تحلیلی و شبیه¬سازی المان محدود را نشان می¬دهد. علاوه بر آن اصلاح هندسی متمرکزکننده، به عنوان راه حلی برای تطابق دقیق پارامترهای ارتعاشی آن با مقادیر مطلوب طراحی مطرح گشت. همچنین یک مجموعه متمرکزکننده¬-قطعه¬کار جهت بکارگیری در فرآیند سنگ¬زنی به همراه آلتراسونیک شبیه سازی شد.

---

تحقیقات برروی فرآیندهای خراش اغلب به منظور بررسی فرایندهای پرداختکاری مانند سنگ زنی انجام می‌گیرند. فرآیند سنگ‌زنی به گونه‌ای است که تعدادی لبه ساینده با توزیع آماری خاص با سطح قطعه‌کار درگیر شده و از آن براده‌برداری می‌کند. در این تحقیق فرآیند خراش و براده‌برداری را برای یک تک‌دانه ساینده از تعداد بیشمار دانه‌های ساینده قید شده بر روی چرخ سنگ به عنوان یک المان کوچکتر در نظر گرفته می شود. اکنون می‌توان با یک توزیع آماری فرآیند براده‌برداری را برای همه لبه‌های ساینده درگیر در عملیات سنگ‌زنی بسط و توسعه داد. این امر منتج به بهبود کارایی و کیفیت ماشینکاری بخصوص سنگ‌زنی شده و همچنین از مکانیک سنگ‌زنی بینشی وسیع حاصل خواهد شد. پس از ایجاد خراش و بررسی آن، از زاویه ای دیگر فرایند براده برداری مورد مطالعه قرار می گیرد. تاثیر پارامترهای توپوگرافی چرخ‌سنگ و همچنین تاثیر پارامترهای سینماتیکی و ورودی‌های فرایند بر روی مکانیزم براده برداری مورد بررسی قرار ‌گرفت. یافته ها حاکی از آن است که افزایش سرعت برشی منجر به تغییر مکانیزم براده برداری از شخم به برش می گردد. شکل دانه های ساینده تاثیر قابل توجهی بر مکانیزمهای براده برداری دارند. در دانه های کند با افزایش عمق برش، پدیده شخم زنی بیشتر اتفاق می افتد و کارایی فرایند کمتر است. اما در دانه های ساینده تیز با یک لبه برنده عکس حالت فوق رخ می دهد. در صورتی که دانه ای در حین فرایند بشکند و چند لبه شود تا حدودی رفتار آن به سمت دانه کند میل می کند.

---

کامپوزیت‌های پایه سرامیکی دسته جدیدی از مواد با تکنولوژی پیشرفته هستند که می‌توانند جایگزین مناسبی برای سوپر آلیاژهای فلزی باشند. این کامپوزیت‌ها به دلیل خصوصیات برجسته شامل وزن خیلی پایین، سختی و چقرمگی نسبتا بالا و مقاومت به خوردگی و سایش زیاد کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مدرن پیدا کرده‌اند. به دلیل سختی بالا و ساختار ناهمگون، فرآیند سنگ‌زنی این کامپوزیت‌ها ناپایدار و همراه با نیروها و دماهای بالا در حین فرآیند ماشینکاری است. هدف این پژوهش غلبه بر مشکل سنگ‌زنی این کامپوزیت‌ها با تحلیل و شناخت تاثیر پارامترهای عمده سنگ‌زنی شامل سرعت برش، سرعت پیشروی و عمق بار بر نیروها، انرژی مخصوص و نسبت نیروی سنگ‌زنی در سه محیط مختلف شامل سنگ‌زنی خشک، سنگ‌زنی با سیال برشی و روش روانکاری کمینه می‌باشد. برای ارزیابی معنی‌دار بودن تاثیر پارامترهای ورودی بر پاسخ‌ها و همچنین به دست‌آوردن معادلات پیش‌بینی از آنالیز واریانس استفاده گردید. نتایج نشان داد که روش روانکاری کمینه موثرترین روش روانکاری و خنک‌کاری می‌باشد بطوریکه موجب کاهش نیروهای مماسی سنگ‌زنی به میزان ۳۸,۸۸% و نیروهای عمودی به مقدار ۳۱.۱۶% نسبت به سنگ زنی خشک می گردد، در حالیکه مقادیر کاهش نیروها در سنگ زنی با سیال برشی برابر ۳۴.۲۲% برای نیروهای مماسی و ۲۴.۸۱% برای نیروهای عمودی نسبت به سنگ زنی خشک است. همچنین ملاحظه گردید که افزایش سرعت برش باعث کاهش نیروها و نسبت نیروی سنگ‌زنی و افزایش انرژی مخصوص می‌گردد در حالیکه افزایش سرعت پیشروی و عمق بار باعث افزایش نیروها و نسبت نیروی سنگ‌زنی و کاهش انرژی مخصوص می‌شود.

---

سرامیک‌های پیشرفته دسته ای از مواد هستند که به دلیل دارا بودن خواصی از جمله پایداری در دماهای بالا، استحکام زیاد، مقاومت به سایش زیاد و مقاومت بالا در برابر خوردگی در بسیاری از صنایع کاربرد پیدا کرده‌اند. فرآیند سنگ‌زنی از جمله مهمترین و متداول‌ترین روش‌های براده‌برداری و پرداخت سرامیک‌ها محسوب می‌شود. با این وجود قابلیت ضعیف ماشینکاری، عیوب سطحی زیاد در قطعه‌کار که به دلیل تردی سرامیک‌ها و نیروهای زیاد در سنگ‌زنی آن‌ها بوجود می‌آید، نرخ سایش زیاد چرخ سنگ الماس (ابزار)، هزینه‌های بالای ناشی از استفاده از سیال خنک‌کننده، زمان‌بر بودن فرآیند، راندمان پایین براده‌برداری (نرخ تولید پایین) از جمله مشکلات سنگ‌زنی سرامیک-ها می‌باشد. تکنیک جدید روانکاری کمینه از جمله روش‌هایی است که اخیراً در فرآیندهای ماشینکاری با هدف بهبود عملکرد روانکاری سیال، کاهش مصرف سیال و ترویج استفاده از سیالات کم خطر و حافظ محیط زیست معرفی شده است. در این پژوهش به جهت بررسی اثر تکنیک روانکاری کمینه بر قابلیت سنگ‌زنی سرامیک‌ها از این تکنیک در فرآیند سنگ‌زنی سرامیک‌ زیرکونیا استفاده شده است. همچنین از آنجایی که نوع روانکار و جنس چرخ سنگ می‌تواند بر عملکرد روانکاری کمینه در این فرآیند تأثیرگذار باشد، از‌این‌رو نوع روانکار و جنس چرخ سنگ الماس به عنوان متغیر در آزمایش‌ها استفاده شده است. نیروهای سنگ‌زنی، زبری سطح و بافت سطح سنگ زده شده در این فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط روانکاری کمینه، انتخاب مناسب نوع روانکار و جنس ابزار می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای بر قابلیت سنگ‌زنی سرامیک‌ زیرکونیا تأثیرگذار باشد.