عبدالواحد کمی

مطالعه تجربی اثر پارامترهای فرآیند برشکاری بر سایش ابزار پولکی (لینک ایرانداک)

چکیده:

مطالعه بر روی سازوکارهای سایش ابزار و یافتن روش‌هایی برای کاهش سایش و بهبود عمر ابزار، می‌تواند صرفه اقتصادی فراوانی را در فرآیند تولید قطعات ایجاد نماید. در تولید انبوه بسیاری از قطعات موتوری ازجمله رینگ پیستون موتورهای احتراق داخلی از ابزارهای پولکی برای برش قطعات ریخته‌گری شده استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی که قطعه سازان با آن مواجه هستند سایش شدید این ابزارها و قیمت بسیار زیاد آن‌هاست. در این پژوهش تأثیر‌ پارامترهای ماشین‌کاری بر سایش و عمر این ابزارها از طریق آزمون‌های تجربی موردمطالعه قرارگرفته است. برای این بررسی تأثیر پارامتر‌های مهم ماشین‌کاری نظیر سرعت برشی، نرخ پیشروی، زاویه گوه ابزار و همچنین تأثیر پوشش‌دهی حالت بخار برای سه پوشش AlCrN، AlCrSiN و AlCrTiN با طراحی آزمون دومرحله‌ای موردمطالعه قرار گرفت که مرحله اول در حین عملیات تولید بوده است. در این مرحله با در نظر گرفتن معیار محدوده مجاز ضخامت محوری قطعات تولیدی به‌عنوان معیار عمر ابزار؛ و با اندازه‌گیری سایش ایجادشده پس از رسیدن به این معیار به کمک دستگاه اندازه‌گیری ویدئویی در سطوح براده و آزاد ابزار؛ میزان سایش اندازه‌گیری شده که به‌عنوان معیار ازکارافتادگی ابزار برای آزمون مرحله دوم استفاده‌ گردید؛ سپس در مرحله دوم با طراحی و ساخت تجهیزات شبیه‌ساز تجربی عملیات برش و طراحی آزمایش انجام‌شده به روش سطح پاسخ، آزمون‌هایی شامل سه متغیر سرعت پیشروی، نرخ پیشروی و نوع پوشش در 5 سطح به‌منظور بررسی تأثیر پارامترها بر میزان سایش ابزار طراحی گردید. نتایج نشان می‌دهد سرعت برشی نسبت به نرخ پیشروی بیشترین تأثیر بر عمر ابزار را دارد همچنین با داده‌های حاصل‌شده، رابطه تیلور و نمودار عمر ابزار استخراج گردید که با انتخاب سرعت برشی بهینه ازنظر هزینه‌های کلی عملیات برش تا 60 درصد عمر ابزار بهبود پیدا می‌کند با افزایش نرخ پیشروی عمر ابزار کاهش‌یافته اما این روند در نرخ پیشروی 1/0 میلی‌متر بر دور تغییر می‌کند به‌نحوی‌که در این ناحیه با فرض ثبات سرعت برشی (2/35 متربردقیقه) بیشترین عمر گزارش می‌شود. با بررسی هندسه ابزار و زوایای گوه 47، 75، 85 درجه مشاهده شد عمر ابزار در زاویه گوه 85 درجه در مقایسه با زوایای دیگر بیشترین عمر را دارد. همچنین استفاده از پوشش‌های AlCrN، AlCrSiN و AlCrTiN بر سطح ابزار با سرعت برشی 5/56 متر بر دقیقه می‌توانند به ترتیب 210، 145 و 250 درصد عمر ابزار پولکی را افزایش می‌دهند که این مقدار افزایش عمر، تأثیر چشم-گیری بر کاهش هزینه‌های تولیدی دارد.