بررسی سایش ابزار و توان مصرفی دستگاه در تراشکاری خشک فولاد304 با روش رویه پاسخ

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 استاد دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 کارشناس ارشد، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

چکیده

فولاد آستنیتی 304 بیشترین کاربرد را در بین فولادهای زنگ‌نزن دارد. استحکام بالا، هدایت حرارتی کم، انعطاف‌پذیری بالا و تمایل به کارسختی زیاد فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی، اصلی‌ترین عواملی هستند که فولادهای 304 را به موادی سخت در ماشینکاری مبدل کرده‌اند. هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر پارامترهای ماشینکاری بر عمر ابزار و توان مصرفی دستگاه در فرایند تراشکاری خشک فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 304 است. برای این منظور سرعت برشی و زمان ماشینکاری هر کدام در سه سطح، به‌عنوان متغیرهای مسئله انتخاب شدند. روش رویة پاسخ، با به‌کارگیری طرح مرکب مرکزی، به‌منظور طراحی آزمایش‌های تجربی مورد استفاده قرار گرفت. ارتباط بین پارامترهای ماشینکاری و متغیرهای خروجی با استفاده از روش رویه پاسخ مدل شدند. همچنین به‌منظور بررسی کفایت و مؤثربودن مدل ریاضی و متغیرهای مربوطه از روش آنالیز واریانس استفاده شده است. نتایج حاصل تطابق خوبی را بین مقادیر اندازه‌گیری شده سایش ابزار و توان مصرفی دستگاه و مقادیر بهینة پیش‌بینی شدة مدل توسعه‌یافته نشان دادند. با در نظر گرفتن ترم‌های مؤثر و مقادیر P کمتر از 05/0 (سطح اطمینان 95 درصد) با استفاده از روش آنالیز واریانس، مدل‌های ریاضی مناسب برای پاسخ‌های خروجی انتخاب شدند.

کلیدواژه‌ها


[1] J. R. Davis., ASM Specialty Handbook, Stainless Steel, 1999.

[2] M. P. Groover, Fundamentals of modern manufacturing-materials, process and systems, Prentice-Hall; 1996.

[3] E. M. Trent, Metal cutting, Butterworths Press; 1989.

[4] J. Paro, H. anninen, V. Kauppinen, Tool wear and machinability of X5 CrMnN 18 18 stainless steels, Journal of materials processing technology, Vol. 119, pp.14-20, 2001.

[5] D. Umbrello, F. Micari, I.S. Jawahir, The effects of cryogenic cooling on surface integrity in hard machining, A comparison with dry machining, CIRP Annals - Manufacturing Technology, Vol. 61, pp. 103-106. 2012.

[6] P. Atul, Kulkarny, G. Joshi, G. Vikas, Sargade, Dry turning of AISI 304 austenitic stainless steel using AlTiCrN coated insert produced by HPPMS technique, International Conference on DESIGN AND MANUFACTURING, IConDM2013, Procedia Engineering, Vol. 64, pp. 737-746, 2013.

[7] J. Kouam, V. Songmene, M. Balazinski, P. Hendrick, Dry, Semi-Dry and Wet Machining of 6061-T6 Aluminum Alloy, chapter 8, INTECH, 2013.

[8] M. Nouari, G. List, F. Girot, D. Coupard, Experimental analysis and optimization of tool wear in dry machining of aluminum alloys, Wear, Vol. 255, pp. 1359-1368, 2003.

[9] P. S. Sreejith, B. K. A. Ngoi, Dry machining: Machining of the future, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 101, pp. 287-291, 2000.

[10] D. Jianxin, C. Tongkun, L. Lili, Self-lubricating behaviors of Al2O3/TiB2 ceramic tools in dry high-speed machining of hardened steel, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 25, pp. 1073–1079, 2005.

[11] T. Kagnaya, C. Boher, L. Lambert, M. Lazard, T. Cutard, Microstructural analysis of wear micromechanisms of WC-6Co cutting tools during high speed dry machining, Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Vol. 42, pp. 151–162, 2014.

[12] C. H. Che-Haron, Tool life and surface integrity in turning titanium alloy, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 118, No. 1, pp.231-237, 2001.

[13] A. E. Diniz, R. Micaroni, R., Cutting conditions for finish turning process aiming: the use of dry cutting. International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 42, No. 8, pp.899-904, 2002.

[14] M. Y. Noordin, V. C. Venkatesh, S. Sharif, Dry turning of tempered martensitic stainless tool steel using coated cermet and coated carbide tools, Journal of materials processing technology, Vol. 185, No. 1, pp.83-90, 2007.

[15] K. Katuku, A. Koursaris, I. Sigalas, Wear, cutting forces and chip characteristics when dry turning ASTM Grade 2 austempered ductile iron with PcBN cutting tools under finishing conditions, Journal of Materials processing technology, Vol. 209, No. 5, pp.2412-2420, 2009.

[16] A. Devillez, G. Le Coz, S. Dominiak, D. Dudzinski, Dry machining of Inconel 718, workpiece surface integrity, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, No. 10, pp.1590-1598, 2011.

[17] D. P. Selvaraj, P. Chandramohan, M. Mohanraj, Optimization of surface roughness, cutting force and tool wear of nitrogen alloyed duplex stainless steel in a dry turning process using Taguchi method, Measurement, Vol. 49, pp.205-215, 2014.

[18] R. Serra, W. Rmili, Experimental Evaluation of Flank Wear in Dry Turning from Accelerometer Data, INTERNATIONAL JOURNAL OF ACOUSTICS AND VIBRATION, Vol. 21, No. 1, pp.50-58, 2016.

[19] V. Wagner, M. Baili, G. Dessein, The relationship between the cutting speed, tool wear, and chip formation during Ti-5553 dry cutting, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 76, No. 5-8, pp.893-912, 2015.

[20] W. Han, S. Chen, the Machinability and Wear Mechanism of TiN Coated Tools in Dry Turning of AISI 4119, 2015.

[21] Y. H. Çelik, E. Kilickap, M. Güney, Investigation of cutting parameters affecting on tool wear and surface roughness in dry turning of Ti-6Al-4V using CVD and PVD coated tools, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, pp.1-9, 2016.

[22] S. Velchev, I. Kolev, K. Ivanov, S. Gechevski, Empirical models for specific energy consumption and optimization of cutting parameters for minimizing energy consumption during turning, Journal of Cleaner Production, Vol. 80, pp.139-149, 2014.

[23] K. Fang, N. Uhan, F. Zhao, J. W. Sutherland, A new approach to scheduling in manufacturing for power consumption and carbon footprint reduction, Journal of Manufacturing Systems, Vol. 30, No. 4, pp.234-240, 2011.

[24] I. Hanafi, A. Khamlichi, F. M. Cabrera, E. Almansa, A. Jabbouri, Optimization of cutting conditions for sustainable machining of PEEK-CF30 using TiN tools, Journal of Cleaner Production, Vol. 33, pp.1-9, 2012.

[25] R. K. Bhushan, Optimization of cutting parameters for minimizing power consumption and maximizing tool life during machining of Al alloy SiC particle composites, Journal of Cleaner Production, Vol. 39, pp.242-254, 2013.

[26] C. Camposeco-Negrete, Optimization of cutting parameters for minimizing energy consumption in turning of AISI 6061 T6 using Taguchi methodology and ANOVA, Journal of Cleaner Production, Vol. 53, pp.195-203, 2013.

[27] M. R. Razfar, Fundamental of machining and tools, Amir Kabir University, Tehran, 1389.

[28] C. Douglas, Montgomery, Design and analysis of experiments, 7th Edition, pp. 457-460, New York: John Wiley and Son, 2011.

[29] C. H. Hsieh, H. Zhu, T. Y. Wei, Z. J. Chung, W. D. Yang, Y. H. Ling, Applying the experimental statistical method to deal the preparatory conditions of nanometric-sized TiO2 powders from a two-emulsion process, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 28, pp. 1177 1183, 2008.

[30] S. Assarzadeh, M. Ghoreishi, a dual response surface desirability approach to process modeling and optimization of Al2O3 powder-mixed electrical discharge machining (PMEDM) parameters, Int. J. Adv. Manuf. Technol., Vol. 64, pp.1459–1477, 2013.