در این پژوهش عوامل مؤثر بر دامنه ی ارتعاشات سیم در دستگاه (وایرکات) با استفاده از معادلات ریاضی حاکم بر ارتعاشات سیم بررسی شده و راهکارهایی برای به حداقل رساندن دامنه ی این ارتعاشات در هنگام ماشین کاری ارائه شده است. در نتیجه ی کاهش دامنه ی ارتعاشات در هنگام ماشین کاری، دقت برش بالا می رود و می توان برش هایی با سطح نهایی صاف تر پدید آورد. سیم برش دستگاه (وایرکات) به صورت یک تیر دو سر گیردار اویلر-برنولی متحرک با سرعت ثابت در امتداد سیم مدل سازی شده است و معادلات حاکم بر ارتعاشات آن با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. سیم تحت تاثیر نیروهای مختلفی از قبیل نیروی حجمی حاصل از تخلیه ی الکتریکی بار بین سیم برش و قطعه ی کار، میرایی حاصل از مایع دی الکتریک، نیروی ناشی از گرمای ایجاد شده در ناحیه ی ماشین کاری و نیروی کشش محوری سیم قرار دارد. معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر ارتعاشات سیم برش با روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل و سپس حل شده است. نتایج این پژوهش نشان داده است که با افزایش نیروی کشش محوری، کاهش فرکانس تخلیه ی بار الکتریکی، کاهش فاصله ی بین هادی ها، کاهش دمای ایجاد شده در سیم و کمتر کردن ضخامت قطعه کار می توان دامنه ی ارتعاشی سیم را در حین ماشین کاری کاهش داد. نتایج نشان می دهد که افزایش دما به میزان 70 درجه در نیروی محوری 5/17 نیوتن می تواند منجر به افزایش 60 درصدی دامنه ارتعاشات سیم شود.

سیم ­های به کار رفته در فرآیند (وایرکات) به عنوان عامل برش قطعه کار از اهمیت بالایی در این روش ماشین کاری نوین برخوردارند. عواملی مانند قطر سیم­ ها، جنس آن ­ها و روش ساختشان باعث می­ شود تا تولید آن­ها به سادگی امکان پذیر نباشد. در پژوهش پیش رو یک نوع سیم پرکاربرد در صنعت داخل کشور انتخاب (تولید شده در کشور چین) ، بررسی و آنالیز شده است. در مراحل اولیه پژوهش نمونه سیم چینی آنالیز عنصری شد و ترکیبات آن استخراج شد، سپس تحت آزمون کشش قرار گرفت و خواص مکانیکی آن نیز به دست آمد. در مراحل بعدی سیم باهدف بومی سازی فرایند ساخت آن توسط دو روش ریخته­ گری و اکستروژن ساخته شد و مجددا تحت آنالیزهای شیمیایی و آزمون کشش قرار گرفت. همچنین در مرحله نهایی تمامی سیم ­های ساخته شده بر روی دستگاه (وایرکات) تحت پارامترها و شرایط یکسان قرار داده و بر روی یک قطعه کار آزمایش شدند. نوآوری مهم پژوهش کنونی درروش ساخت سیم (وایرکات) به روش اکستروژن به منظور تولید انبوه در داخل کشور می­ باشد. نمونه سیم ساخته شده، تا 80% استحکام بیشتری نسبت به سیم چینی داشته و همچنین 10 برابر نرم­ تر از آن است که این افزایش استحکام و نرمی بیشتر منجر به مقاومت بیشتر سیم و کاهش احتمال پارگی آن حین عملیات ماشینکاری می ­شود.

صافی سطح یکی از مهمترین پارامترهای ماشینکاری است که نقش بسزایی در کیفیت محصولات مهندسی ایفا می کند. یک سطح با کیفیت خوب، باعث بهبود مقاومت خستگی، خوردگی و مقاومت به سایش قطعه کار می شود. از طرفی افزایش سرعت ماشینکاری و کاهش زمان ماشینکاری از دیگر مطلوبیت های سازندگان می باشد که به منظور کاهش هزینه اقتصادی و افزایش نرخ تولید به دنبال آن می باشند. با توجه به اهمیت این دو موضوع، داشتن سطحی خوب با هزینه کم مستلزم شناخت صحیحی از پارامترهای ماشینکاری (وایرکات) می باشد که دراین مقاله تاثیر پارامترهای توان، زمان خاموشی پالس، ولتاژ و سرو ولتاژ را بر روی تنگستن کارباید بررسی خواهیم کرد. 

در این مقاله به مطالعه تجربی رفتار سیم های انفجاری زودگداز (مس- نیکل) و دیرگداز (تنگستن) در سامانه های تخلیه الکتریکی پالسی پرداخته شده است. انرژی سامانه 1 کیلوژول و طول سیم 4 سانتی متر و قطر آن 200 میکرومتر در نظر گرفته شده است. جهت مطالعه رفتار سیم ­ها، پارامترهای الکتریکی جریان و ولتاژ تخلیه الکتریکی و موج شوکی بررسی شده است. در سیم ­های زودگداز جریان به صورت پریودیک برقرار می ­شود و دارای دو قله است. در سیم­ های دیرگداز دو قله جریان به فاصله زمانی بیشتری تشکیل می­ شوند که نشان می ­دهد سطح انرژی 1 کیلو ژول برای تغییر حالت و ایجاد پلاسما در این نمونه از سیم ها کافی نبوده است. نهایتاً با شرایط فعلی آزمایش و مقایسه نتایج تجربی دیده می شود که سیم ­های زودگداز نسبت به نمونه ­های دیرگداز موج شوکی قوی­ تری را ایجاد می ­کنند. مقدار این فشار در سیم زودگداز (مس- نیکل) 8/5 مگا پاسکال و در سیم دیرگداز (تنگستن) 6 مگا پاسکال است. همچنین جریان تخلیه الکتریکی برای سه سیم مس- نیکل با قطرهای 100، 200 و 300 میکرومتر را با هم مقایسه کردیم و از لحاظ تجربی مشاهده کردیم جریان تخلیه الکتریکی در سیم با قطر ضخیم­ تر بیشتر است.

ماشین کاری تخلیه الکتریکی باسیم یکی از جدیدترین، محبوب ترین و دقیق ترین فرآیند های ماشین کاری غیر سنتی می باشد که مطالعه بر روی آن در حال گسترش است. ازجمله مزایای این فرآیند می توان به مواردی نظیر ماشین کاری دقیق قطعات با سختی متفاوت یا شکل های پیچیده اشاره کرد. با توجه به کاربردهای رو به افزایش این نوع ماشین کاری و ازآنجاکه افزایش سرعت برشی و کاهش انحراف ابعادی در این فرآیند از اهمیت زیادی برخوردار می باشند، انتخاب پارامتر های بهینه ی برش، نقش مهمی برای به دست آوردن سرعت برشی بالا و انحراف ابعادی کم دارد. انتخاب نادرست پارامتر ها، منجر به محدودیت در پارامتر های خروجی و درنهایت کاهش بهره وری می شود؛ لذا در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل حساسیت آماری سوبل، که نسبت به سایر روش ها دارای مزیت دقت بالا و استخراج مقدار کمّی تأثیر پارامترهاست، به بررسی تأثیر پارامترهای ورودی مختلف، شامل زمان روشنی پالس، زمان خاموشی پالس، ولتاژ گپ سروو، جریان اوج و کشش سیم بر روی دو پارامتر خروجی سرعت برشی و انحراف ابعادی پرداخته شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت بیان گر این است که پارامتر های زمان خاموشی و روشنی پالس به ترتیب با 39% و 37%، اثرگذارترین پارامترها بر سرعت برشی و پارامتر های ولتاژ گپ سروو و زمان روشنی پالس به ترتیب با 59% و 31%، اثرگذارترین پارامترها بر انحراف ابعادی می باشند.

از مهمترین مشکلات فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی سیمی ((وایرکات))، دقیق نبودن هندسه ی برش گوشه و قوس گوشه است. دستیابی به شکل هندسی صحیح و دقت ابعادی بالا می تواند برتری این فرآیند را استوار نماید. مطالعه ی شیار برش می تواند به تحلیل و پیش بینی خطا در برش (وایرکات) کمک نماید. در این تحقیق، شکاف واقعی برش روی مسیر مستقیم و قوس گوشه در مرحله ی خشن کاری بررسی شده است. آزمایش ها بر اساس سه متغیر فرکانس تخلیه، کشش سیم و شعاع قوس توسط روش فاکتوریل کامل طراحی شده اند. به کمک تحلیل های آماری اثر این متغیرها بر پهنای شیار برش روی مسیر مستقیم و قوس گوشه ارزیابی شده است. مقادیر تجربی گپ ماشین کاری روی مسیر مستقیم و گپ متوسط ماشین کاری روی قوس گوشه برای شرایط مختلف آزمون به دست آمده اند. تقعر دیواره ی قوس داخلی و تحدب دیواره ی قوس بیرونی مسیر در روی قوس گوشه، در اندازه گیری پهنای شیار خطا ایجاد می نماید. در محل خروج سیم از مسیر قوس انباشتگی مواد دیده می شود. با توجه به آزمایش ها و محاسبه ی گپ متغیر ماشین کاری روی قوس گوشه، مقادیر تجربی انحراف سیم و خطای ماشینکاری قوس محدب گوشه محاسبه می شوند.

در این پژوهش، تاثیر پارامترهای فرآیند ماشین کاری (وایرکات) بر روی کیفیت سطح سوپرآلیاژاینکونل 718 بررسی شد و برای نخستین بار ماشین کاری سوپرآلیاژ اینکونل 718 به روش (وایرکات) با خنک کنندگی آب صابون به روش پاششی انجام شد. این روش ماشین کاری نسبت به روش های قبل که به صورت غوطه وری و با خنک کنندگی آب مقطر آنجام می شد دارای مزایای زیادی می باشد از جمله اینکه این روش اقتصادی بوده و نواقص دستگاه های قبلی مرتقع گردیده است. پارامترهای تنظیمی مورد بررسی شدت جریان(توان دستگاه)، زمان روشنایی پالس، زمان خاموشی پالس، نرخ پیشروی و سرعت تغذیه سیم بود. نرخ برداشت براده، زبری و سلامت سطح مشخصه خروجی مهم این فرآیند بود. از دو روش طراحی عاملی تاگوچی و طراحی آزمایش (DOE) برای تعیین تاثیر پارامترها بر عملکرد خروجی (وایرکات) استفاده شد. با استفاده از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی حداقل زبری سطح مقدار µ m 97/4 و حداکثر زبری سطح مقدار µ m 65/9 بدست آمده است. نتایج نشان داد که پارامترهای زمان روشنایی، نرخ پیشرویی و سرعت تغذیه سیم منجر به افزایش زبری سطح می گردد و با افزایش زمان خاموشی زبری سطح کاهش می یابد. با توجه به نتایج آنالیز پراکندگی غلظت عناصر آلیاژی بر روی سطح مشخص گردید که سطح با حداکثر زبری نسبت به تنش ها و عوامل مکانیکی حساس بوده و نسبت به عوامل شیمیایی از مقاومت کمتری برخوردار است.

در فرایند تراش کاری تخلیه الکتریکی برش با سیم به کمک ارتعاشات آلتراسونیک افزایش نرخ باربرداری تا دو برابر را می توان به اثرهای جبهه های موج فشاری و مکشی در مایع دیالکتریک و لغزش کانال پلاسما ناشی از ارتعاش آلتراسونیک بر روی کانال پلاسما و چاله مذاب مربوط دانست. با مطالعه تحلیلی و تجربی یک تک جرقه، نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما شامل نیروی لورنتس، افزایش فشار و یونیزاسیون بخار محیطی کانال پلاسما، کشیدگی کانال پلاسما در اثر حرکت جانبی سیم برش و ایجاد جبهه های موج فشار و مکش بر روی چاله مذاب در اثر ارتعاش آلتراسونیک بررسی شده است. آزمایش های لازم در پارامترهای متفاوت ماشین کاری ولتاژ و توان در حالت با و بدون استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک انجام شده است. در اثر ارتعاش آلتراسونیک رشد حباب بخار کاهش یافته و دانسیته کانال پلاسما افزایش می یابد. دانسیته جریان الکتریکی نیز افزایش یافته و همچنین نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر میشود. در نتیجه هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب میشود. لغزش کانال پلاسما نیز موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار میشود. در نهایت، این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است.

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

تبدیل متان توسط پلاسمای پالسی تابان در فشار اتمسفر مورد بررسی قرار گرفت. محصولات این فرایند که هیدروژن، اتیلن، استیلن، اتان، پروپان و محصولاتی شامل تا پنج کربن بودند، توسط گاز کروماتوگرافی آشکار شدند. بازده انرژی پلاسما به حدود ده درصد رسید که از بازده حدود %7 که پیشتر گزارش شده بود بهتر می باشد. نشان داده می شود که در صورت تصحیح روش، ممکن است بتوان به عددهای بالاتر نیز دست یافت.