شبیه سازی حرارتی فرایند ماشینکاری به کمک تخلیه الکتریکی

مهرداد حسینی

چکیده

فرایند ماشینکاری با تخلیه الکتریکی یکی از پرکاربردترین روش های ماشینکاری غیر سنتی می باشد که امروزه در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به اینکه این روش برای براده برداری، از انرژی ترمو الکتریک استفاده می کند، می توان قطعات با سختی بالا را به راحتی به وسیله ی آن ماشینکاری کرد. در مقابل این روش دارای محدودیت های مهمی از قبیل، نرخ براده برداری پایین، فرسایش بالای ابزار وکیفیت پایین سطح ماشینکاری شده می باشد، که همواره تحقیقات زیادی جهت بهبود آن ها صورت گرفته است. این پژوهش با ارائه یک مدل حرارتی، به شبیه سازی فرایند ماشینکاری با تخلیه الکتریکی (edm) می پردازد. شبیه سازی فرایند برای یک تخلیه الکتریکی واحد و برروی یک مدل متقارن محوری انجام شده و فرض های صحیح تری نسبت به مطالعات پیشین در نظر گرفته شده است. مدل پیشنهادی به روش المان محدود و توسط نرم افزار ansys 11 حل شده و توزیع دمای ناشی از یک تخلیه الکتریکی واحد بر روی قطعه کار به دست آمده است. به کمک خطوط ایزوترم به دست آمده، نرخ براده برداری (mrr) از قطعه کار کاتدی محاسبه گشته و به منظور اعتبار سنجی، با مقادیر حاصل از آزمایشات مقایسه شده است. مقایسه ی انجام شده بین داده های تئوری و عملی نشان می دهد که تنها 5 درصد از کل انرژی تخلیه شده در کانال پلاسما جذب قطعه کار کاتدی از جنس aisi h13 گشته و بقیه صرف یونیزه کردن ابزار یا دی الکتریک می گردد. پس از اعتبار سنجی نتایج، از تکنیک طراحی آزمایشات و روش پاسخ سطح (rsm)برای بهینه سازی نرخ براده برداری استفاده شده و اثرات اصلی و متقابل پارامترهای موثر در فرایند تعیین گردیده اند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش جریان، ولتاژ و سیکل وظیفه نرخ براده برداری افزایش یافته ولی افزایش زمان روشنی پالس ابتدا نرخ براده برداری را افزایش داده، و سپس شیب تغییرات تغییر کرده و نرخ براده برداری کاهش می یابد. در نهایت مدل های رگرسیونی مختلفی برای نرخ براده برداری پیشنهاد گردیده و صحت مدل های پیشنهادی به کمک آنالیز باقی مانده ها و آنالیز واریانس مورد بررسی قرار گرفته است و مدل چندجمله ای درجه دوم به عنوان مدل رگرسیونی مناسب معرفی شده است. سپس با معرفی یک مقدار هدف برای نرخ براده برداری بهینه سازی فرایند انجام شده و سطوح بهینه برای ماکزیمم کردن نرخ براده برداری به دست آمده اند.

اساتید راهنما و مشاور

سامرند رش احمدی، علی دنیوی