بررسی فرآیند ماشین کاری تخلیه‌ی الکتریکی به کمک امواج فراصوتی با استفاده از مخلوط نانو‌پودرهای اکسید تیتانیوم، اکسید روی و اکسید آلومینیوم در دی‌الکتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

2 دانشکده مهندسی ، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

یکی از روش­های نوین در ماشینکاری قطعات دقیق و پیچیده از جنس مواد سخت، ماشینکاری توسط تخلیه ی الکتریکی می باشد که با توجه به کاربرد این روش در صنایع پیشرفته، همواره بهبود عملیات براده برداری در این فرآیند مورد توجه بوده است. یکی از روش های موثر در بهبود راندمان ماشینکاری با تخلیه ی الکتریکی، افزودن پودر مواد به دی الکتریک و همچنین اعمال امواج فراصوتی به فرآیند می­باشد. در این مقاله، اثرات افزودن نانوپودرهای اکسیدتیتانیوم، اکسیدروی و اکسیدآلومینیوم به د یالکتریک و اعمال نوسانات فراصوتی از طریق ابزار بطور همزمان در فرآیند ماشینکاری تخلیه­ی الکتریکی مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر پارامترهای ورودی شامل نوع و درصد اختلاط نانوپودر در دی الکتریک، زمان روشنی پالس و جریان جرقه بر روی نرخ براده برداری، زبری سطح و نرخ فرسایش ابزار بررسی گردیده است. استفاده همزمان از ذرات نانو پودر و اعمال امواج فراصوتی بطور میانگین نرخ براده برداری را تا % 30 افزایش می­دهد. در حالت استفاده از نانوپودر اکسید روی، نرخ براده برداری و زبری سطح بیشتر و نرخ فرسایش ابزار کمتری حاصل شده و برای نانوپودر اکسیدآلومینیوم که کمترین رسانایی الکتریکی و چگالی را دارد، زبری سطح کمتری ایجاد و همچنین برای تمام حالت ها در درصد اختلاط 3 گرم بر لیتر، بیشترین نرخ براده برداری بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Ultrasonic Assisted Electro Discharge Machining with TiO2, Al2O3 and ZnO Nano-Powder

نویسندگان [English]

  • H. Fattahi 1
  • A. Pak 2
1 Mechanical Engineering Department, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 Faculty of Engineering, Mechanical Engineering Department, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Electrical Discharge Machining (EDM) is one of the most important nontraditional manufacturing processes in machining of precise and complex parts made of hard materials. Improvement of its machining operation, due to the application of this method in advanced industries is important. One of the effective methods to improve the efficiency of electrical discharge machining is the addition of powder to the dielectric fluid and usage of ultrasonic Vibrations of electrode. In this paper three Nano-powders, TiO2, Al2O3 and ZnO and ultrasonic vibrations were investigated, and the effects of input parameters including powder type and concentration, pulse-on time and the current on the material removal rate, surface roughness, and tool wear rate were investigated. Based on the results, this method has no significant effect on the tool wear rate but Average material removal rate can be increased up to 30%, So that the mean surface roughness and tool wear rates remain constant. Addition of the ZnO Nono-powder to the dielectric fluid caused the most material removal
rate and surface roughness. Addition of the Al2O3 Nono-powder to the dielectric fluid caused the least surface roughness. In addition, the most material removal rate was obtained at powder concentration equal to 3 g/lit.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrical discharge machining
  • Ultrasonic vibrations
  • Nano-Powder
  • Nano-Powder suspended dielectric
  • Response surface methodology

مراجع

[1] A. Erden, S. Bilgin, Role of Impurities in Electric Discharge Machining, in: J.M. Alexander (Ed.) Proceedings of the Twenty-First International Machine Tool Design and Research Conference, Macmillan Education UK, London, 1981, pp. 345-350.
[2] Y. F. Tzeng, C. Y. Lee, Effects of Powder Characteristics on Electrodischarge Machining Efficiency, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 17(8) (2001) 586-592.
[3] M. Asadi, M. Ghoreishi, investigation of electrodischarge machining parameter using Aluminum powder suspended in dielectric, Aerospace Mechanics Journal, 1(1) (2005) 11-17. (in Persian)
[4] M. Esmailian, A. Mehrvar, A.A. Meracy, Investigation of the effect of AL2O3 powder in Electro Discharge Machining for Titanium alloys, in: 8th Conf. of Iranian Aerospace Society, Isfehan, 2009.
[5] E. Sharifi Tashnizi, F. Nahrekhalaji, A.H. Hosseinloo, Investigation of Effects of the Silver (Ag) and P.V.C Powders on Electro Discharge Machining Parameters by Design of Experiments, in: 9th Iranian Conf. on Manufacturing Engineering, Birjand, 2009.
[6] B. Jabbaripour, Investigating Output Characteristics in Powder Mixed Electrical Discharge Machining of γ–TiAl Intermetallic, Modares Mechanical Engineering, 12(5) (2013) 74-86. (in Persian)
[7] E. Sharifi Tashnizi, N. Fazeli Nahrekhalaji, A.H. Hosseinloo, Investigation of Effects of the Silver (Ag) and P.V.C Powders on Electro Discharge Machining Parameters by Design of Experiments, in: 10th Iranian Conf. on Manufacturing Engineering, Babol, 2010.
[8] S. Kumar, U. Batra, Surface modification of die steel materials by EDM method using tungsten powder-mixed dielectric, Journal of Manufacturing Processes, 14(1) (2012) 35-40.
[9] Y.C. Lin, B.H. Yan, Y.S. Chang, Machining characteristics of titanium alloy (Ti–6Al–4V) using a combination process of EDM with USM, Journal of Materials Processing Technology, 104(3) (2000) 171-177.
[10] A. Abdullah, M.R. Shabgard, A. Ivanov, M.T. Shervanyi-Tabar, Effect of ultrasonic-assisted EDM on the surface integrity of cemented tungsten carbide (WC-Co), The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 41(3) (2008) 268.
[11] N.I. Marinescu, D. Ghiculescu, G. Jitianu, Solutions for technological performances increasing at ultrasonic aided electrodischarge machining, International Journal of Material Forming, 2(1) (2009) 681.
[12] M. Shabgard, H. Kakolvand, M. Seyedzavvar, R.M. Shotorbani, Ultrasonic assisted EDM: Effect of the workpiece vibration in the machining characteristics of FW4 Welded Metal, Frontiers of Mechanical Engineering, 6(4) (2011) 419-428.
[13] G.S. Prihandana, M. Mahardika, M. Hamdi, Y.S. Wong, K. Mitsui, Effect of micro-powder suspension and ultrasonic vibration of dielectric fluid in micro-EDM processes—Taguchi approach, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 49(12) (2009) 1035-1041.
[14] M.R. Shabgard, B. Khosrozadeh, Comparative study of adding nanopowders in dielectric effects on outputs and surface integrity of Ti-6Al-4V alloy in Electrical Discharge Machining, Modares Mechanical Engineering, 16(2) (2016) 41-50. (in Persian)
[15] G.S. Prihandana, M. Mahardika, M. Hamdi, Y.S. Wong, K. Mitsui, Accuracy improvement in nanographite powder-suspended dielectric fluid for micro-electrical discharge machining processes, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 56(1) (2011) 143-149.
[16] H. Marashi, A.A.D. Sarhan, M. Hamdi, Employing Ti nano-powder dielectric to enhance surface characteristics in electrical discharge machining of AISI D2 steel, Applied Surface Science, 357 (2015) 892-907.
[17] H. Baseri, S. Sadeghian, Effects of nanopowder TiO2-mixed dielectric and rotary tool on EDM, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 83(1) (2016) 519-528.
[18] H. Fattahi, Effects of ultrasonic vibration and nano-Powders suspended dielectric in EDM process, Master’s thesis in Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, 2013.
[19] N.P.L. Co, Data sheet for Nano materials, in: Lima Pars Nano (Ed.), 2014.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 50، شماره 3
مرداد و شهریور 1397
صفحه 541-550

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار