در این مقاله به مطالعه تجربی اثر جنس ابزار و سرعت دورانی قطعه کار در ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک پرداخته شده است. بدین منظور از 3 سطح سرعت دورانی قطعه کار و جریان تخلیه الکتریکی برای بررسی نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح قطعه کار استفاده شده است. پس از انجام آزمایشات و تعیین سرعت مناسب، برای مشاهده بهتر اثر سرعت انتخابی، مقایسه ای بین ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک قطعه کار ثابت با ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک قطعه کار دوار صورت گرفت. در نهایت کار، جهت بررسی اثر دی الکتریک، مقایسه ای بین ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک قطعه کار ثابت با گاز دی اکسید کربن (CO2) و ماشین کاری تخلیه الکتریکی غوطه وری در نفت سفید انجام شد. نتایج نشان می دهد که سرعت دورانی 600 دور بر دقیقه باعث افزایش نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و کاهش زبری سطح قطعه کار شده است. علاوه بر این، مقایسه بین ماشین کاری دوار و ثابت نشان می دهد که ماشین کاری در شرایط دوران قطعه کار بازده بالاتری دارد. ابزار مسی به دلیل مقاومت الکتریکی پایین، بیشترین نرخ براده برداری و با افزایش جریان تخلیه الکتریکی، بیشترین نرخ سایش را نسبت به سایر ابزارهای مورد آزمایش دارد. همچنین میزان زبری سطح قطعه کار در حالت ماشین کاری نیمه خشک قطعه کار ثابت با گاز CO2 کمتر از غوطه وری در نفت سفید می باشد.

ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک یکی از روش های نوین براده برداری سازگار با محیط زیست است. با ترکیب روش حداقل مقدار روانکار و روغن گیاهی علاوه بر کاهش مضرات سلامتی و کاهش هزینه ها به بهبود فرآیند منجر می شود. این تحقیق روی فولاد Mo40 صورت گرفت و از ترکیب روغن گیاهی و هوا به عنوان دی الکتریک استفاده شد. اثر متغیرهای جریان الکتریکی، ولتاژ مدار باز، زمان روشنی پالس، زمان خاموشی پالس و فشار هوا بر نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح و با استفاده از روش طراحی ترکیب مرکزی سطح پاسخ مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش آمپر، زمان روشنی پالس، ولتاژ مدار باز موجب دوام کانال پلاسما و افزایش نرخ براده برداری شده و زمان خاموشی پالس با شست وشوی بهتر محیط از ذرات اتصال کوتاه را کمتر کرده و همگی منجر به تاثیر بر نرخ براده برداری شده اند. همچنین افزایش متغیرهای آمپر و ولتاژ مدار باز منجر به افزایش سایش الکترود ابزار شده و افزایش زمان روشنی پالس و نیز افزایش زمان خاموشی پالس، کاهش نرخ سایش ابزار را به همراه دارد. افزایش فشار هوا موجب کاهش تراکم دی الکتریک و افزایش نرخ سایش ابزار شد. از طرف دیگر افزایش آمپر و زمان روشنی پالس و همچنین ولتاژ مدار باز موجب افزایش زبری سطح، افزایش زمان خاموشی پالس و فشار هوا به علت شست وشوی بهتر موجب کاهش زبری سطح شدند. انتخاب این روش منجر به افزایش 200% میزان نرخ براده برداری و کاهش 30% نرخ سایش ابزار و کاهش 60% زبری سطح نسبت به روش غوطه وری نفت سفید شده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله، فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی EDM به روش اجزاء محدود FEM مدل سازی شده است. در قسمت اول، توزیع دمای ایجاد شده در قطعه کار حاصل از فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی، محاسبه شده است. در قسمت دوم، از آنالیز ترمو- مکانیکی برای تخمین تنش حرارتی و پسماند استفاده شد. در ادامه، برای ثبات مدل، مقایسه ای بین نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی که توسط دیگر محققان صورت گرفته است، انجام شد. پس از مقایسه، مشاهده شد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج آزمایشگاهی با نتایج شبیه سازی وجود دارد و با افزایش انرژی تخلیه، عمق ترک های ایجاد شده، بیشتر می شود.

یکی از معضلات اساسی ماشین کاری تخلیه الکتریکی (EDM)، سایش الکترود ابزار طی فرآیند ماشین کاری است. در این تحقیق به منظور بهبود عملکرد و افزایش مقاومت مس خالص در برابر سایش الکتریکی طی فرآیند EDM، از ساختار بسیار ریز (در حد نانو و چند صد نانومتر) استفاده گردید. لذا در ابتدا کوشش شده تا این نوع ساختار در درون ماده ایجاد شود. برای این منظور از روش اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) استفاده گردید. مس خالص طی هشت مرحله تحت فرآیندECAP  قرار گرفت. تاثیر اندازه ساختار کریستالی الکترود، شدت جریان و زمان ماشین کاری بر نرخ براده برداری و سایش الکتریکی الکترودهای مسی طی فرآیند EDM بررسی گردید. علاوه بر این ریزساختار و هدایت الکتریکی الکترودها نیز مطالعه شد. نتایج حاصله نشان دادند که پس از اعمال فرآیند ECAP، اندازه دانه ساختار کریستالی مس به شدت کاهش یافته به طوری که پس از هشت مرحله، ساختار کریستالی نسبتا همگن با دانه های بسیار ریز در محدوده 50 تا 200 نانومتر درون ماده ایجاد گردید. از طرفی با ریز شدن ساختار کریستالی الکترود مسی، سایش الکتریکی آن کاهش یافته اما نرخ برداشت مواد تقریبا ثابت مانده و تغییر چندانی نکرده است.

نانو ذرات مورد استفاده در مواد مرکب زمینه فلزی دارای انواع مختلف و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی متفاوتی می باشند که باعث بهبود سختی، مقاومت مکانیکی، سایش و خواص دمایی می شوند و قابلیت های ماشینکاری مواد را تغییر می دهند. در این تحقیق به بررسی پارامترهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی ماده مرکب الومینیوم تقویت شده با نانوذرات اکسید تیتانیوم پرداخته می شود. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر شدت جریان، ولتاژ، زمان روشنی و خاموشی پالس و نانو ذرات اکسید تیتانیوم بر نرخ براده برداری، سایش ابزار و زبری سطح می باشد. از نفت سفید به عنوان دی الکتریک و الکترود مسی به عنوان ابزار و تجزیه و تحلیل واریانس برای اعتبار سنجی آزمایشگاهی استفاده می شود. نتایج نشان داد نانو ذرات سرامیکی اکسید تیتانیوم با توجه به ایتکه غیر هادی هستند تاثیر زیادی بر پارامترهای ماشینکاری ندارند و حین فرایند ماشینکاری تخلیه الکتریکی ذوب نمی شوند و شدت جریان و زمان روشنی بیشترین تاثیر بر نرخ براده برداری، سایش ابزار و زبری سطح دارند. با افزایش شدت جریان و زمان روشنی پالس سایش ابزار و زبری سطح زیاد شده و با افزایش زمان خاموشی پالس سایش ابزار کم می شود. به طور متوسط نرخ سایش الکترود ابزار در آلومینیوم 2024 تقویت شده با نانو ذرات اکسید تیتانیوم 5 درصد به میزان 46/3 درصد معادل 346/0گرم بیشتر از نمونه آلومینیوم 2024 از نظر وزنی است.