نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

10.22068/jstc.2019.95068.1476

چکیده

کامپوزیت پایه فلزی (MMCs) از تقویت کننده های غیر فلزی (به عنوان مثال، سرامیک) در ماتریس های فلزی ساخته شده است که دارای ویژگی هایی همچون سختی، مقاومت در برابر سایش و خستگی مطلوب و وزن نسبتا سبک هستند. یکی از کامپوزیت های فلزی با خواص مکانیکی قابل توجه، کامپوزیت پایه تیتانیوم (Ti-MMC) است که به عنوان جایگزینی برای آلیاژهای پایه نیکل در تعداد زیادی از محصولات و بخش های صنعتی، از جمله صنایع خودرو و هوافضا مورد توجه قرار گرفته است. با وجود ویژگی های مکانیکی و فیزیکی Ti-MMC، با توجه به قیمت بالا و حضور ذرات سرامیکی سخت و ساینده در ماتریس های فلزی، ماشینکاری Ti-MMC یک موضوع پیچیده و نیازمند مطالعات بیشتر است. نظر به اینکه مطالعات بسیار محدودی در زمینه ماشینکاری Ti-MMC در جریانهای مختلف و حالت های روانکاری در دسترس هستند، آگاهی کافی از اثرات پارامترهای برش و حالت های روانکاری در ویژگی های ماشینکاری، مسئله ای مهم و حائز اهمیت است. بنابراین، هدف از پژوهش، بررسی تجربی و فرکانسی تراشکاری Ti-MMC در حالت های خشک و با روانکار در نرخ جریان های مختلف می باشد. اثرات پارامترهای برشی بر روی شاخصه های ماشینکاری از جمله کیفیت سطح با استفاده از بررسی دامنه فرکانس مربوط سرعت دوران قطعه کار مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

On the effects of cutting and lubrication parameters on the surface quality and cutting forces in machining Ti-MMC-Experimental and frequency assessment

نویسندگان [English]

  • Masoud Saberi 1
  • Seyed Ali Niknam 2
  • Ramin Hashemi 3

1 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.

2 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

3 chool of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Metal matrix composites are relatively low-weight materials comprising of reinforcing elements in their structure which tend to improve the hardness, abrasion resistance as well as well as fatigue resistance of the material. One of the metal matrix composites with significant mechanical features is titanium metal matrix composite (Ti-MMC) which can be considered as an alternative to nickel based superalloys in the wide range of applications in numerous manufacturing sectors, including automotive, and aerospace. Despite significant features aforementioned, due to high manufacturing costs and the presence of reinforcing elements in metal matrices, machining and machinability of Ti-MMCs is a complex subject. Knowing that limited studies are available on machining Ti-MMC under various lubrication modes and lubrication rates, adequate knowledge on the effects of cutting parameters and lubrication modes on machinability attributes of Ti-MMCs is a delicate subject. Therefore, the first aim of this work is to present the effects of cutting parameters, including lubrication modes and lubrication rate on machinability attributes, including surface quality. Furthermore, the Fast Fourier transform (FFT) will be used to evaluate the effects of cutting parameters on the frequency domain of recorded cutting forces.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ti-MMC
  • Machining
  • Lubrication
  • Frequency analysis

 

[1] T. Ishida et al., "Helical Milling of Carbon Fiber Reinforced Plastics Using Ultrasonic Vibration and Liquid Nitrogen," Procedia Cirp, Vol. 24, pp. 13-18, 2014.

[2]  S. Kannan, H. Kishawy, and M. Balazinski, "Flank Wear Progression During Machining Metal Matrix Composites," Journal of manufacturing science and engineering, Vol. 128, No. 3, pp. 787-791, 2006.

[3]  V. Songmene and M. Balazinski, "Machinability of Graphitic Metal Matrix Composites as a Function of Reinforcing Particles," CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 48, No. 1, pp. 77-80, 1999.

[4]  S. A. Niknam, R. Khettabi, and V. Songmene, "Machinability and Machining of Titanium Alloys: a Review," in Machining of titanium alloys: Springer, 2014, pp. 1-30.

[5]  S. B. Amini, M. and Moeini Afzal, M, "Statistical Study of the Effect of Various Machining Parameters on Delamination in Drilling of Carbon Fiber Reinforced Composites," Journal of Science and Technology of Composites, In Persian Vol. 5, No. 1, pp. 41-50, 2018.

[6]  M. a. A. Baraheni, S, "Study of the Effect of Machining Parameters on Delamination in Rotary Ultrasonic Machining Process of Glass Fiber Reinforced Polymer Composite by Diamond Core Tool,", In Persian, Journal of Science and Technology of Composites, In Persian Vol. 4, No. 1, pp. 66-74, 2017.

[7]  M. Aramesh, B. Shi, A. Nassef, H. Attia, M. Balazinski, and H. Kishawy, "Meta-modeling optimization of the cutting process during turning titanium metal matrix composites (Ti-MMCs)," Procedia CIRP, Vol. 8, pp. 576-581, 2013.

[8]  S. Kamali Zadeh, "Initial Tool Wear Mechanisms in Turning of Titanium Metal Matrix Composites," École Polytechnique de Montréal, 2016.

[9]  R. Bejjani, M. Balazinski, H. Attia, P. Plamondon, and G. L’Éspérance, "Chip Formation and Microstructure Evolution in the Adiabatic Shear Band when Machining Titanium Metal Matrix Ccomposites," International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 109, pp. 137-146, 2016.

[10]         M. Aramesh, "Machinability of Titanium Metal Matrix Composites (Ti-MMCs)," École Polytechnique de Montréal, 2015.

[11]         R. Bejjani, "Machinability and Modeling of Cutting Mechanism for Titanium Metal Matrix Composites," École Polytechnique de Montréal, 2012.

[12]         R. Bejjani, B. Shi, H. Attia, and M. Balazinski, "Laser Assisted Turning of Titanium Metal Matrix Composite," CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 60, No. 1, pp. 61-64, 2011.

[13]         W. T. Cochran et al., "What is the Fast Fourier Transform?," Proceedings of the IEEE, Vol. 55, No. 10, pp. 1664-1674, 1967.

[14]         M. R. Razfar, "" pp. 185-205, 2011. , "Machining and Tool Principles," First ed., Amirkabir University ,Tehran,(In persian), pp. 185-205, 2011.