Skip to main content
SUPERVISOR
علیرضا فدائی تهرانی (استاد راهنما) امیر عبداله (استاد راهنما) محمد دانش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Aminollah Mohammadi
امین اله محمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388
An investigation has been made to combine ultrasonic vibration and wire electrical discharge turning (WEDT). Design of a submerged, precise, flexible and corrosion-resistant rotary spindle is introduced. The spindle was mounted on a five-axis wire EDM machine to rotate the workpiece in order to generate free form cylindrical geometries. An auxiliary device which produces ultrasonic vibration was installed between the two wire-guides. The ultrasonic system consists of an ultrasonic generator, a transducer and a wire holder. When the wire is being driven, the transducer together with the wire holder vibrate under the resonance condition Experimental results show that wire vibration induced by ultrasonic action has a significant effect on material removal rate (MRR). This study has been to evaluate the influence of four design factors: power, pulse off time, spindle rotational speed and ultrasonic vibration over material removal rate, surface roughness (Ra) and roundness. This has been done by means of design of experiments (DOE) technique. Analysis of variance was used to determine significant effective factors and also to obtain an equation based on data regression. Ra and out of roundness are increased slightly. Decreasing the recast layer thickness and micro cracks are shown in the SEM micrograph analysis by using ultrasonic vibration. A single discharge was experimentally and analytically studied and the effective forces and factors on plasma channel including Lorentz force, skin effect of current, increase of pressure, elongation of molten crater due to lateral displacement of wire and creation of positive and negative pressures of the ultrasonic wave on molten crater were investigated. The rate of pressure drop in the end of discharge was increased by using ultrasonic vibration. As a result, a great amount of the material was exploded out of the crater due to bulk boiling. The plasma channel sliding elongated the molten crater on workpiece surface, which lead to material removal increase. The volume and elongation of molten crater were modeled analytically considering the effect of ultrasonic vibration and have been validated by the experiments. Keywords: Wire electrical discharge turning, Ultrasonic vibration, Material removal rate, Surface roughness, Plasma channel, Crater, Discharge spot.
در این تحقیق، ایده جدید ترکیب تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم و امواج فراصوتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. با بکارگیری این ایده جدید، ماشینکاری شکل های مدور دقیق در مواد سخت و دشوار از لحاظ ماشینکاری با نرخ باربرداری بیشتر و ساختار بهتر سطح امکان پذیر می باشد. یک محور دورانی دقیق، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی برای کار در زیر آب طراحی و ساخته شده و بر روی یک ماشین وایرکات معمولی به منظور تولید قطعات مدور نصب گردیده است. سیستم انتقال امواج فراصوتی به سیم برش شامل یک راهنمای سیم برش استوانه ای شکل از جنس کاربید تنگستن سمانته طراحی و ساخته شده است. بر روی این راهنما، شیاری ایجاد گردیده که سیم برش از روی آن عبور کرده و ارتعاشات فراصوتی از طریق آن به سیم برش منتقل می شود. در قسمت تجربی این تحقیق با انجام آزمایش ها و تحلیل آماری نتایج نرخ باربرداری و ساختار سطح قطعه کار، اثر ارتعاشات فراصوتی الکترود سیم برنجی بر روی قطعه کار مدور فولاد تندبرتوسط تخلیه الکتریکی برش با سیم بررسی شده است. نتایج حاصل از اسیلسکوپ نشان می دهند که ارتعاش سیم برش بطور قابل ملاحظه ای سبب کاهش تعداد پالس های مدار باز و افزایش پالس های نرمال جرقه می شوند و در نتیجه پایداری فرآیند و نرخ باربرداری افزایش می یابد. کاهش اصطکاک بین سیم برش و راهنمای آن در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی و در نتیجه کاهش پارگی سیم برش نیز پایداری فرآیند را افزایش می دهد. همچنین افزایش نرخ باربرداری در خشن کاری و پرداخت می تواند در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی مربوط به شستشوی بهتر منطقه گپ و ایجاد کاویتاسیون باشد. تحلیل میکروگراف های حاصل از میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که ارتعاشات فراصوتی ضخامت لایه انجماد مجدد و میکرو ترک هارا کاهش می دهد. با خروج مواد بیشتر از چاله مذاب در اثر ارتعاشات فراصوتی، دره ها عمیق تر شده و زبری سطح و عدم گردی قطعه کار اندکی افزایش می یابند. با تحلیل و ارزیابی هندسه و حجم چاله مذاب تک جرقه بر روی سطح قطعه کار، تاثیر سرعت نسبی قطعه کار و ارتعاشات فراصوتی بر روی رفتار کانال پلاسما بررسی شده است. با افزایش سرعت نسبی، نسبت طول به عرض چاله اصابت جرقه و حجم آن افزایش یافته است. با اعمال ارتعاشات فراصوتی در جهت عمود بر سرعت نسبی، در اثر افزایش عرض و عمق چاله اصابت جرقه حجم آن افزایش یافته است. در نهایت با تحلیل نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما درک بهتری از اثرهای مطلوب استفاده از ارتعاش فراصوتی بر روی مکانیزم باربرداری در فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم پیدا شده است. نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما شامل نیروی لورنتس، پوسته ای شدن جریان، افزایش دمای پلاسما، کشیدگی کانال پلاسما در اثر حرکت جانبی سیم برش و ایجاد جبهه های موج فشار و مکش بر روی چاله مذاب در اثر ارتعاشات فراصوتی می باشند. در اثر ارتعاشات فراصوتی نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر می شود و هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب می شود. لغزش کانال پلاسما موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار می شود. این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است. حجم چاله مذاب با در نظر گرفتن ایزوترم های دمایی قطعه کار محاسبه شده و با مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده صحت روابط مورد تائید قرار گرفته است. کلمات کلیدی: تراشکاری تخلیه الکتریکی، ارتعاشات فراصوتی، نرخ باربرداری، زبری سطح، تک جرقه، لغزش کانال پلاسما، چاله مذاب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی