تحلیل نظری-تجربی فرآیند تخلیه الکتریکی برش با سیم برای تراشکاری قطعات مدور در حضور امواج فراصوتی

در این تحقیق، ایده جدید ترکیب تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم و امواج فراصوتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. با بکارگیری این ایده جدید، ماشینکاری شکل های مدور دقیق در مواد سخت و دشوار از لحاظ ماشینکاری با نرخ باربرداری بیشتر و ساختار بهتر سطح امکان پذیر می باشد. یک محور دورانی دقیق، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی برای کار در زیر آب طراحی و ساخته شده و بر روی یک ماشین وایرکات معمولی به منظور تولید قطعات مدور نصب گردیده است. سیستم انتقال امواج فراصوتی به سیم برش شامل یک راهنمای سیم برش استوانه ای شکل از جنس کاربید تنگستن سمانته طراحی و ساخته شده است. بر روی این راهنما، شیاری ایجاد گردیده که سیم برش از روی آن عبور کرده و ارتعاشات فراصوتی از طریق آن به سیم برش منتقل می شود. در قسمت تجربی این تحقیق با انجام آزمایش ها و تحلیل آماری نتایج نرخ باربرداری و ساختار سطح قطعه کار، اثر ارتعاشات فراصوتی الکترود سیم برنجی بر روی قطعه کار مدور فولاد تندبر توسط تخلیه الکتریکی برش با سیم بررسی شده است. نتایج حاصل از اسیلسکوپ نشان می دهند که ارتعاش سیم برش بطور قابل ملاحظه ای سبب کاهش تعداد پالس های مدار باز و افزایش پالس های نرمال جرقه می شوند و در نتیجه پایداری فرآیند و نرخ باربرداری افزایش می یابد. کاهش اصطکاک بین سیم برش و راهنمای آن در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی و در نتیجه کاهش پارگی سیم برش نیز پایداری فرآیند را افزایش می دهد. همچنین افزایش نرخ باربرداری در خشن کاری و پرداخت می تواند در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی مربوط به شستشوی بهتر منطقه گپ و ایجاد کاویتاسیون باشد. تحلیل میکروگراف های حاصل از میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که ارتعاشات فراصوتی ضخامت لایه انجماد مجدد و میکرو ترک ها را کاهش می دهد. با خروج مواد بیشتر از چاله مذاب در اثر ارتعاشات فراصوتی، زبری سطح و عدم گردی قطعه کار اندکی افزایش می یابند. با تحلیل و ارزیابی هندسه چاله مذاب تک جرقه بر روی سطح قطعه کار، مشخص شد که با افزایش سرعت نسبی، نسبت طول به عرض چاله اصابت جرقه و حجم آن افزایش یافته است. با اعمال ارتعاشات فراصوتی در جهت عمود بر سرعت نسبی، در اثر افزایش عرض و عمق چاله اصابت جرقه حجم آن افزایش یافته است. در نهایت با تحلیل نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما درک بهتری از اثرهای مطلوب استفاده از ارتعاش فراصوتی بر روی مکانیزم باربرداری در فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم پیدا شده است. در اثر ارتعاشات فراصوتی نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر می شود و هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب می شود. لغزش کانال پلاسما موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار می شود. این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است. حجم چاله مذاب با در نظر گرفتن ایزوترم های دمایی قطعه کار محاسبه شده و با مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده صحت روابط مورد تائید قرار گرفته است.