پایان نامه بررسی تاثیر اعمال میدان مغناطیسی بر راندمان ماشینکاری در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه بررسی تاثیر اعمال میدان مغناطیسی بر راندمان ماشینکاری در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:142

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد  
مهندسی مکانیک- ساخت و تولید

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                                                                        صفحه
تشکر و قدردانی      ت
تقدیم      ث
چکیده      ج
فهرست مطالب      ح
فهرست شکل‌ها      ز
فهرست جداول      ص
فصل اول: کلیات      1
1-1- مقدمه      2
1-2- تاریخچه فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی      4
1-3- مکانیزم براده‌برداری فرآیند  ماشینکاری تخلیه الکتریکی      4
1-4- پارامترهای ورودی و خروجی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی      6
     1-4-1- متغیرهای ورودی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی      6
     1-4-2- متغیرهای خروجی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی      6
1-5- مزایای فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی     7
1-6- دی‌الکتریک واسطه      7
     1-6-1- فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی معمولی      9
     1-6-2- فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی معمولی با دی‌الکتریک حاوی پودر      9
     1-6-3- فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی خشک      9
     1-6-4- فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک      10
1-7- ساختمان ماشین EDM      10
     1-7-1- برش‌کاری سیمی با EDM      11
     1-7-2- EDM به روش غوطه‌وری      12
     1-7-3- فرزکاری با EDM      13
1-8- سایر فرآیندهای بر پایه EDM      13
     1-8-1- فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به همراه میدان مغناطیسی      13
     1-8-2- فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به کمک ارتعاشات التراسونیک      14
1-9- مروری بر پژوهش های انجام شده در ارتباط با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک      15
1-10- مروری بر پژوهش های انجام شده در ارتباط با اعمال میدان مغناطیسی در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی     21
1-11- اهداف پژوهش      25
1-12- ساختار پایان‌نامه      26
فصل دوم: تجهیزات مورد استفاده و روش آزمایش      27
2-1- تجهیزات آزمایشگاهی      28
     2-1-1- دستگاه ماشینکاری تخلیه الکتریکی      28
     2-1-2- مکانیزم‌های اضافه شده به دستگاه      29
          2-1-2-1- مکانیزم آماده‌سازی سیال دی‌الکتریک برای فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک      30
                2-1-2-1-1- کمپرسور     31
                2-1-2-1-2- پمپ     32    
                2-1-2-1-3- دبی سنج     32
                2-1-2-1-4- رگلاتور     33
          2-1-2-2- مکانیزم تامین حرکت دورانی ابزار      34
          2-1-2-3- مکانیزم اعمال میدان مغناطیسی      35
     2-1-3- دورسنج نوری      35
2-2- مواد و ترکیبات آزمایش      36
     2-2-1- قطعه کار      36
     2-2-2- ابزار      36
2-3- انجام محاسبات لازم      38
     2-3-1- محاسبه نرخ براده‌برداری و نرخ سایش ابزار      38
     2-3-2- اندازه‌گیری زبری سطح      39
     2-3-3- ضبط شکل موج ولتاژ در حین ماشینکاری      40
2-4- انجام آزمایش      40
فصل سوم: طراحی آزمایش به روش تاگوچی      45
3-1- تعریف طراحی آزمایش      46
3-2- هدف از اجرای طراحی آزمایش      46
3-3- مراحل استفاده از تکنیک طراحی آزمایش‎ها      48
3-4- انواع روش‌های طراحی آزمایش      48
     3-4-1- طراحی آزمایش به روش تاگوچی      48
           3-4-1-1- مقدمه      48
           3-4-1-2- مزایای روش تاگوچی      49
           3-4-1-3- ویژگی‌های آرایه‌های متعامد      50
           3-4-1-4- شرایط آرایه‌های متعامد در روش تاگوچی      51
           3-4-1-5- انتخاب آرایه متعامد متناسب      51
           3-4-1-6- مشخص کردن ستون اثرات متقابل      52
           3-4-1-7- آنالیز واریانس      52
           3-4-1-8- جدول آنالیز واریانس      54
3-5- نرم‌افزار Qualitek      56
فصل چهارم: نتایج و بحث      57
4-1- مقدمه      58
4-2- تحلیل نتایج مرحله اول آزمایش‌ها      59
      4-2-1- نرخ براده‌برداری      59
          4-2-1-1- بررسی تاثیر پارامترهای ورودی موثر بر نرخ براده‌برداری      59
          4-2-1-2- آنالیز واریانس مربوط به نرخ براده‌برداری و تعیین مقادیر بهینه نرخ براده‌برداری      61
     4-2-2- نرخ سایش ابزار      63
          4-2-2-1- بررسی تاثیر پارامترهای ورودی موثر بر نرخ سایش ابزار      63
          4-2-2-2- آنالیز واریانس مربوط به نرخ سایش ابزار و تعیین مقادیر بهینه نرخ سایش ابزار       65
     4-2-3- زبری سطح      66
          4-2-3-1- بررسی تاثیر پارامترهای ورودی موثر بر زبری سطح      66
          4-2-3-2- آنالیز واریانس مربوط به زبری سطح و تعیین مقادیر بهینه زبری سطح       68
4-3- تحلیل نتایج مرحله دوم آزمایش‌ها      69
     4-3-1- نرخ براده‌برداری      69
          4-3-1-1- بررسی تاثیر پارامترهای ورودی موثر بر نرخ براده‌برداری      69
          4-3-1-2- آنالیز واریانس مربوط به نرخ براده‌برداری و تعیین مقادیر بهینه نرخ براده‌برداری      71
     4-4-2- نرخ سایش ابزار      72
          4-3-2-1- بررسی تاثیر پارامترهای ورودی موثر بر نرخ سایش ابزار      72
          4 -3-2-2- آنالیز واریانس مربوط به نرخ سایش ابزار و تعیین مقادیر بهینه نرخ سایش ابزار      73
     4-3-3- زبری سطح      75
          4-3-3-1- بررسی تاثیر پارامترهای ورودی موثر بر زبری سطح      75
          4-3-3-2- آنالیز واریانس مربوط به زبری سطح و تعیین مقادیر بهینه زبری سطح       77
4-4- بررسی تاثیر جنس ابزار      78
    4-4-1- تاثیر جنس ابزار بر نرخ براده‌برداری    78
     4-4-2- تاثیر جنس ابزار بر نرخ سایش ابزار      79
     4-4-3- تاثیر جنس ابزار بر زبری سطح      80
4-5- مقایسه فرآیند‌های ماشینکاری تخلیه الکتریکی معمولی، خشک و نیمه‌خشک      81
4-6- تاثیر اعمال میدان مغناطیسی      84
     4-6-1- تاثیر میدان مغناطیسی بر نرخ براده‌برداری      84
     4-6-2- تاثیر میدان مغناطیسی بر زبری سطح      86
     4-6-3- تاثیر میدان مغناطیسی بر نرخ سایش ابزار      88
     4-6-4- آنالیز امواج تخلیه      89
     4-6-5- آنالیز سلامتی سطوح ماشینکاری شده      91
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات      92
5-1- نتیجه‌گیری      93
5-2- پیشنهادات      96
مراجع      97
پیوست‌ها     104


فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                                                                     صفحه
شکل 1-1- شماتیک فرآیند برش‌کاری سیمی با EDM      11
شکل 1-2- شماتیک فرآیند EDM به روش غوطه‌وری      12
شکل 1-3- شماتیک فرآیند فرزکاری با EDM      13
شکل 1-4- میکرو تصاویر نوری حفرات تخلیه برای سه جنس مختلف الکترود ابزار الف) ابزار گرافیتی ب) ابزار مسی
 ج) ابزار گرافیتی نفوذ داده شده با مس      16
شکل 1-5- زاویه پیشروی ابزار الف) 0= α، ب)100- = α و ج)300- = α      18
شکل 1-6- زاویه تمایل ابزار الف) 100= β و ب) 0 30= β      18
شکل 1-7- میدان مغناطیسی در اطراف ابزار و قطعه‌کار      21
شکل 2-1- ماشین اسپارک مورد استفاده در این مطالعه      29
شکل 2-2- مکانیزم استفاده شده برای رساندن دی‌الکتریک به فاصله گپ در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی
 نیمه‌خشک      30
شکل 2-3- شماتیک مکانیزم استفاده شده برای رساندن دی‌الکتریک به فاصله گپ در فرآیند ماشینکاری تخلیه
 الکتریکی نیمه‌خشک      31
شکل 2-4- کمپرسور مورد استفاده در این پژوهش     31
شکل 2-5- پمپ مورد استفاده در این پژوهش      32
شکل 2-6- دبی‌سنج استفاده شده در این پژوهش      33
شکل 2-7- رگلاتور مورد استفاده در این پژوهش      33  
شکل 2-8- مکانیزم تأمین حرکت دورانی ابزار      34
شکل2-9- اینورتر مدل  LS600     34
شکل 2-10- محفظه آهنرباهای مغناطیسی و خطوط میدان مغناطیسی ناشی از آنها در اطراف قطعه‌کار      35
شکل 2-11- دورسنج نوری مورد استفاده در این مطالعه      35
شکل 2-12- قطعه‌کار مورد استفاده در این مطالعه      36
شکل 2-13- ابزار مورد استفاده در این مطالعه      37
شکل 2-14- ترازوی دیجیتالی Radwag‐WTB      38
شکل 2-15- زبری سنج  Mahr perthometer M2      39
شکل 2-16- اسیلوسکوپ دیجیتالی1052U –GDS      40
شکل 3-1- فلوچارت تحلیل نتایج      53
شکل 4-1- نمودارهای اثر اصلی مربوط به نرخ براده‌برداری در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
 در مرحله اول آزمایش‌ها      61
شکل 4-2- نمودارهای اثر اصلی مربوط به نرخ سایش ابزار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
در مرحله اول آزمایش‌ها     64
شکل 4-3- نمودارهای اثر اصلی مربوط به زبری سطح در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
در مرحله اول آزمایش‌ها     67
شکل 4-4- نمودارهای اثر اصلی مربوط به نرخ براده‌برداری  در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
در مرحله دوم آزمایش‌ها     70
شکل 4-5- نمودارهای اثر اصلی مربوط به نرخ سایش ابزار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
در مرحله دوم آزمایش‌ها     73
شکل 4-6- نمودارهای اثر اصلی مربوط به زبری سطح در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
 در مرحله دوم آزمایش‌ها     76
شکل 4 -7- مقایسه نرخ براده‌برداری به ‌دست ‌آمده با دو ابزار مسی و برنجی در سطوح انرژی تخلیه مختلف      78
شکل 4-8- مقایسه نرخ سایش ابزار به ‌دست‌ آمده با دو ابزار مسی و برنجی در سطوح انرژی تخلیه مختلف      79
شکل 4-9- مقایسه زبری سطح به ‌دست ‌آمده با دو ابزار مسی و برنجی در سطوح انرژی تخلیه مختلف      80
شکل 4-10- (الف) نرخ براده‌برداری، (ب) نرخ سایش ابزار و (ج) زبری سطح، به ‌دست ‌آمده با فرآیند ماشینکاری
 تخلیه الکتریکی معمولی، نیمه‌خشک  و  خشک در سطوح انرژی تخلیه کم، متوسط و زیاد       82
شکل 4-11- نمودارهای اثر اصلی مربوط به نرخ براده‌برداری در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک با
 میدان مغناطیسی و در غیاب میدان مغناطیسی      86
شکل 4-12- نمودارهای اثر اصلی مربوط به زبری سطح در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
  با میدان مغناطیسی و در غیاب میدان مغناطیسی      87
شکل 4-13- نمودارهای اثر اصلی مربوط به نرخ سایش ابزار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک
  با میدان مغناطیسی و در غیاب میدان مغناطیسی      89
شکل 4-14- امواج تخلیه فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک  (الف) در غیاب میدان مغناطیسی و
 (ب) با میدان مغناطیسی، پس از 10 دقیقه ماشینکاری      90
شکل 4-15- میکرو تصاویر نوری سطوح ماشینکاری شده با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک،
 (الف) با میدان مغناطیسی و (ب) در غیاب میدان مغناطیسی      91

فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                       صفحه
جدول 2-1- مشخصات دستگاه EDM      29
جدول 2-2- ترکیب شیمیایی قطعه‌کار      36
جدول 2-3- مشخصات اصلی ابزار مسی      37
جدول 2-4- مشخصات اصلی ابزار برنجی      38
جدول 2-5- پارامترهای ثابت مرحله اول آزمایش‌ها     41
جدول 2-6- شرایط مرحله اول آزمایش‌ها (جدول طراحی آزمایش تاگوچی و سطوح پارامترهای ورودی برای مرحله
 اول آزمایش‌ها)      41
جدول 2-7- پارامترهای ثابت مرحله دوم آزمایش‌ها      42
جدول 2-8- شرایط مرحله دوم آزمایش‌ها (جدول طراحی آزمایش تاگوچی و سطوح پارامترهای ورودی برای مرحله دوم
 آزمایش‌ها)      42
جدول 2-9- شرایط انجام آزمایش‌ها در مرحله سوم و چهارم     43
جدول 2-10- پارامترهای ثابت مرحله سوم و چهارم آزمایش‌ها      44
جدول 2-11- سایر شرایط ماشینکاری برای مرحله پنجم آزمایش‌ها      44
جدول 3-1- آرایه متعامد  L_(8 ) (2^7 )       50
جدو ل 3-2- جدول آنالیز واریانس برای یک آرایه متعامد L9 با چهار فاکتور کنترلی      55
جدول 4-1- آنالیز واریانس برای نرخ براده‌برداری در مرحله اول آزمایش‌ها      62
جدول 4-2- مقدار فاکتورهای ورودی برای رسیدن به مقدار بهینه نرخ براده‌برداری در مرحله اول آزمایش‌ها      62
جدول 4-3- آنالیز واریانس برای نرخ سایش ابزار در مرحله اول آزمایش‌ها      65
جدول 4-4- مقدار فاکتورهای ورودی برای رسیدن به مقدار بهینه نرخ سایش ابزار در مرحله اول آزمایش‌ها      65
جدول 4-5- آنالیز واریانس برای زبری سطح در مرحله اول آزمایش‌ها      68
جدول 4-6- مقدار فاکتورهای ورودی برای رسیدن به مقدار بهینه زبری سطح در مرحله اول آزمایش‌ها      68
جدول 4-7- آنالیز واریانس برای نرخ براده‌برداری در مرحله دوم آزمایش‌ها      71
جدول 4-8- مقدار فاکتورهای ورودی برای رسیدن به مقدار بهینه نرخ براده‌برداری در مرحله دوم آزمایش‌ها      71
جدول 4-9- آنالیز واریانس برای نرخ سایش ابزار در مرحله دوم آزمایش‌ها      74
جدول 4-10- مقدار فاکتورهای ورودی برای رسیدن به مقدار بهینه نرخ سایش ابزار در مرحله دوم آزمایش‌ها      74
جدول 4-11- آنالیز واریانس برای زبری سطح در مرحله دوم آزمایش‌ها      77
جدول 4-12- مقدار فاکتورهای ورودی برای رسیدن به مقدار بهینه زبری سطح در مرحله دوم آزمایش‌ها      77

چکیده:
فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی یکی از فرآیندهای پیشرفته ماشینکاری است که ماشینکاری قطعات سخت و با استحکام بالا مانند سرامیک‌ها و فولادهای عملیات حرارتی شده از کاربردهای مهم این فرآیند است. علیرغم کاربردهای منحصربه‌فرد این روش ماشینکاری، نرخ براده‌برداری پایین، زبری سطح بالا، نرخ سایش ابزار بالا و مشکلات زیست‌محیطی ناشی از انجام این فرآیند، از جمله مشکلات و محدودیت‌های این روش ماشینکاری محسوب می شود.
در این پژوهش عملیات سوراخکاری با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این راستا، فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک، به منظور برطرف کردن محدودیت‌های فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی معمولی، معرفی می‌شود و با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، آزمایش‌هایی برای بررسی تاثیر پارامترهای ورودی مختلف بر مشخصات خروجی این فرآیند از قبیل نرخ براده‌برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح طراحی و انجام شده و مقادیر بهینه نرخ براده‌برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح به‌همراه شرایط رسیدن به این مقادیر بهینه مشخص می‌شود. آنالیز واریانس نیز برای تعیین مهمترین فاکتورهای موثر بر مشخصات خروجی‌ این فرآیند بکار گرفته می‌شود. همچنین تاثیر جنس ابزار (مس و برنج) بر عملکرد ماشینکاری این فرآیند مورد بررسی قرار گرفته و این فرآیند با فرآیندهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی معمولی و خشک مقایسه می‌شود تا مزایای این فرآیندها در مقایسه با یکدیگر مشخص شود و در نهایت، تاثیر اعمال میدان مغناطیسی به فاصله گپ در این فرآیند مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک کمترین زبری سطح را تولید می‌کند و مطلوب‌ترین فرآیند برای عملیات پرداخت‌کاری می‌باشد، درحالی‌که فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی معمولی بهترین فرآیند برای عملیات خشن‌کاری است. همچنین با اعمال میدان مغناطیسی به فاصله گپ در این فرآیند، نرخ براده‌برداری افزایش یافته و زبری سطح کمتری به دست می‌آید. میکرو تصاویر نوری سطوح ماشینکاری شده نیز نشان می‌دهند که سلامتی سطح بهتری در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک به کمک میدان مغناطیسی در مقایسه با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک بدون میدان مغناطیسی به دست می‌آید.
کلمات کلیدی: ماشینکاری تخلیه الکتریکی نیمه‌خشک، روش طراحی آزمایش تاگوچی، میدان مغناطیسی، نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار، زبری سطح.