Skip to main content
SUPERVISOR
امیر عبداله (استاد راهنما) جواد زرکوب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ahmad Farhadi
احمد فرهادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
Ultrasonic assisted creep feed grinding of hard-to–cut materials such as superalloys is a novel technique for ease of the process and elimination of use of cutting fluids. In this research the effects of longitudinal ultrasonic vibration of workpiece in dry creep feed grinding process is investigated. The mechanism of abrasive grain and workpiece interaction in the presence of ultrasonic vibration has been analysed both analytically and numerically. Then, the results have been compared with experimental findings. This research covers only geometrical modeling of the process and other aspects are out of scope of this work. The cutting path of a single grain in ultrasonic assisted grinding has been derived using equations of motion and has been compared with the grain-cutting path in ordinary grinding. The calculations have shown that there is a multiple and discontinuos cutting along the contact zone. By Impelementing a 2-D finite element modeling in commercial Msc. superform software, the mechanism of chip formation in ultrasonic assisted grinding and ordinary grinding has been compared. In the present work the effects of longitudinal workpiece vibration on the grinding forces and grinding power of Inconel738LC has been investigated. The obtained results show that the application of ultrasonic vibration can decrease the grinding forces. A decrease of up to 27% of vertical grinding forces and up to 22% of horizontal grinding forces has been achieved. FE analysis of abrasive grain and workpiece interaction under ultrasonic vibration has shown a reduction of about 40% of grinding forces compared with ordinary grinding. Depth of cut was Chosen to be 25 and 50 Microns, but thermal expansion of the workpiece (due to grinding thermal effects), was creating an actual depth of cut which was much higher than the setting values. Maximum overcut in ultrasonic assisted grinding was 116 micron whilst it was 128 micron in ordinary grinding. Moreover, maximum grinding power has shown a reduction in ultrasonic assisted grinding compared with ordinary grinding power. Reduction of grinding forces and power not only results in improved surface integrity but also it increases the possibility of grinding without cutting fluids. Key words Ultrasonic assisted grinding, Numerical modeling, Creep feed grinding, Ultrasonic, Superalloy
استفاده از امواج التراسونیک در فرآیند سنگ‌زنی خزشی خشک منجر به کاهش نیروهای فرآیند از طریق کاهش اصطکاک و تغییر مکانیزم بار برداری خواهد گردید. در این تحقیق به بررسی دقیق فرآیند سنگ‌زنی خزشی خشک (بدون مایع خنک‌کار) به کمک ارتعاشات التراسونیک پرداخته شده است و دینامیک حرکت یک ذره ساینده در مسیر برش (مدل‌سازی هندسی حرکت ذره) در سنگ‌زنی توام با ارتعاشات التراسونیک به کمک روابط تحلیلی و عددی بررسی شده و نتایج یافته‌های تئوری با نتایج آزمون‌های عملی سنگ‌زنی خزشی سوپرآلیاژ Inconel738LC مقایسه شده است. مدل‌سازی عددی فرآیند سنگ‌زنی به کمک التراسونیک به روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزار Msc.Superform انجام گرفته و مکانیزم براده برداری و نحوه درگیری ذره ساینده و قطعه‌کار شبیه‌سازی شده است.تحلیل تئوری درگیری ذره ساینده و قطعه‌کار در حالتی که ارتعاشات التراسونیک در امتداد پیشروی به قطعه‌کار اعمال می‌شود نشان دهنده درگیری منقطع ذره ساینده و قطعه‌کار و بالنتیجه کاهش و یا حذف مناطق سایش و شخم زنی در مسیر برش است. شبیه سازی عددی فرآیند سنگ‌زنی خزشی به کمک التراسونیک نیز نشان داده است که مکانیزم و نحوه درگیری ذره ساینده و قطعه‌کار با سنگ‌زنی معمولی متفاوت بوده و بصورت منقطع صورت گرفته که در نتیجه اعمال نوسانات التراسونیک، نیروهای عمودی و افقی در حدود 40% نسبت به حالت معمولی سنگ‌زنی کاهش داشته است. جهت انجام آزمون‌های عملی از سوپرآلیاژ Inconel738LC به عنوان قطعه‌کار استفاده شده و با اتصال یک کلگی التراسونیک به پیشانی قطعه‌کار، ارتعاشات التراسونیک در امتداد پیشروی به قطعه‌کار اعمال شده است. در این آزمون‌ها نیروهای عمودی و افقی سنگ‌زنی خزشی، توان ماکزیمم حاصل از اندازه‌گیری نیروها و توان ماکزیمم حاصل از اندازه‌گیری ولتاز و آمپراژ موتور اسپیندل و عمق اضافه باربرداری در سنگ‌زنی با و بدون التراسونیک در پنج سرعت پیشروی و دو عمق باربرداری استخراج گردیده است. بر طبق نتایج حاصل از آزمون‌های عملی، در سنگ‌زنی خزشی خشک به کمک ارتعاشات التراسونیک نیروی متوسط افقی حداکثر 22% و نیروی متوسط عمودی حداکثر 27% نسبت به سنگ‌زنی معمولی کاهش داشته است. گرچه میزان عمق باربرداری برای آزمون‌ها 25 و 50 میکرون درنظر گرفته شده بود، اما به دلیل تولید حرارت در فرآیند و پایین بودن ضریب انتقال حرارت سوپرآلیاژ، انبساط قطعه‌کار در ناحیه بالایی سطح (سطح تماس با سنگ) موجب اضافه شدن عمق باربرداری گردید. میزان ماکزیمم این اضافه بار درفرآیند سنگ‌زنی با و بدون التراسونیک به ترتیب معادل 116 و 128 میکرون بوده است. مقایسه توان سنگ‌زنی حاصل از نیروها و توان حاصل از ولتمتر و آمپرمتر مطابقت نتایج بدست آمده از هر دو روش را نشان داده است. به‌ علاوه بررسی توان سنگ‌زنی با و بدون ارتعاشات التراسونیک نشان داده است که اعمال ارتعاشات التراسونیک به قطعه‌کار موجب کاهش توان ماکزیمم سنگ‌زنی است. کلمات کلیدی : سنگزنی به کمک التراسونیک، شبیه‌سازی عددی ، التراسونیک ، سنگزنی خزشی، سوپر آلیاژ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی