علوم و فناوری کامپوزیت

بررسی اثرات سرعت برشی و پارامترهای خنک کاری برودتی بر زبری سطح در ماشینکاری کامپوزیت پایه فلزی A356-10%SiC

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی ارشد، مهندسی مکانیک ساخت و تولید، دانشکده مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.

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

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

4 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، اکول تکنولوژی مونترال، کانادا.

چکیده

کامپوزیت های پایه فلزی با توجه به نقاط قوتشان نسبت به نقاط ضعفشان امروزه بسیار مورد توجه هستند و در زمینه های صنعتی، ازجمله صنایع خودروسازی، هوافضا و انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله کامپوزیت ها می‌توان کامپوزیتهای پایه آلومینیومی را نام برد. از جمله مزایای این کامپوزیتها می‌توان به مواردی همچون سختی و استحکام بالا و وزن سبک اشاره نمود. همچنین از عمده معایب این دسته از مواد پایین بودن قابلیت ماشینکاری، علی الخصوص سایش زیاد و سریع در ابزارهای برشی و مشکلات مربوط به کیفیت سطح می باشد. تحقیقات محدودی در مورد تأثیر روش‌های خنک کاری مختلف، بخصوص خنک کاری برودتی بر زبری سطح صورت گرفته است. لذا در این مطالعه اثر پارامتر های برشی و خنک کاری برودتی بر زبری سطح قطعه کار در ماشین‌کاری A356-10%SiC مورد بررسی قرارگرفته است. بر اساس تحلیل های صورت گرفته مشاهده شد که اثر پارامترهای برودتی و سرعت برشی بر شاخص زبری سطح (Ra) مطلوب نبود و نتایج آماری با R2 در حدود 65 نشان دهنده عدم وجود رابطه قوی آماری بین پارامترهای مطالعه شده و زبری سطح Ra است. با این وجود، در بین پارامترهای برشی و خنک کاری مطالعه شده، فشار برودتی بیشترین تاثیر را بر زبری سطح Ra داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study the effects of cutting speed and Cryogenic lubrication parameters on the surface roughness when milling A356-10%SiC

نویسندگان [English]

  • Ghasem Najafy 1
  • Seyed Ali Niknam 2
  • Behnam Davoodi 3
  • Victor Songmene 4

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

4 Department of Mechanical Engineering, Ecole de Technologie Superierue, Montreal, Canada.

چکیده [English]

Nowadays, much attention has been paid to metal matrix composites due to their unique features and extensive applications in numerous manufacturing sectors such as automotive, aerospace and energy. Aluminium metal matrix composites (Al-MMCs) are among the most highly used MMCs. The unique features of Al-MMCs are high hardness and high resistance-to-weight ratio. Moreover, the main drawbacks are the low machinability, high and rapid tool wear, and complications in the surface quality in machining operations. Limited studies reported using cooling methods, such as cryogenic strategies, on the surface quality when machining Al-MMCs. Therefore, the effects of cutting parameters and cryogenic cooling method on the surface quality of A356-10%SiC have been studied in this study. According to the performed analysis, it was observed that cryogenic cooling parameters and cutting speed had negligible statistical effects on the average surface roughness (Ra) of the tested material with R2 of 65%, which resembles a weak relationship between studied parameters and Ra. Nevertheless, the cryogenic pressure had the most significant effects on the variation of Ra amongst cutting and lubrication parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal matrix composite
  • Aluminum alloys
  • Machining
  • Cryogenic cooling
  • Surface roughness
مراجع
[1] Alipour Sougavabar, M., Niknam, S. A., Davoodi, B., “Study of tool flank wear and surface quality in milling of Al520-MMCs reinforced with SiC and Sn particles,” In Persian, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 9, No. 2, pp. 1970-1975, 2023.
 [2] Paulo Davim, J., "Diamond tool performance in machining metal–matrix composites," Journal of materials processing technology, vol. 128, no. 1-3, pp. 100-105, 2002.
[3] António, C. C, and Davim, J, P., "Optimal cutting conditions in turning of particulate metal matrix composites based on experiment and a genetic search model," Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 33, no. 2, pp. 213-219, 2002.
[4] Nicholls, C, J., Boswell, B., Davies, I, J., and Islam, M, N., "Review of machining metal matrix composites," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 33, pp. 2429-2441, 2017.
 [5] Gururaja, S., Ramulu, M., Pedersen, W., "Machining of MMCs: a review," Machining Science and Technology, vol. 17, no. 1, pp. 41-73, 2013.
[6] Shokrani, A., Dhokia, V., Newman, S, T., "Environmentally conscious machining of difficult-to-machine materials with regard to cutting fluids," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 57, pp. 83-101, 2012.
[7] Aronson, R, B., "Machining composites," Manufacturing engineering, vol. 122, no. 1, 1999.
[8] Rai, R, N., Datta, G., Chakraborty, M., and Chattopadhyay, A., "A study on the machinability behaviour of Al–TiC composite prepared by in situ technique," Materials Science and Engineering: A, vol. 428, No. 1-2, pp. 34-40, 2006.
[9] Durante, S., Rutelli, G. and Rabezzana, F., ‘’Aluminum-based MMC machining with diamond-coated cutting tools,’’ Surface and coatings technology, Vol. 94, pp. 632-640, 1997.
[10] Said, M. S. , Yusoff, M. S. and Hassan, C. H., ‘’Tool wear in machining AlSi/AlN metal matrix composite 10 wt% reinforcement using uncoated cutting tool,’’ In applied mechanics and materials, Vol. 465, pp. 973-977, 2014.
[11] Sougavabar, M. A., Niknam, S. A., Davoodi, B. and Songmene, V., ‘’Milling Al520-MMC reinforced with SiC particles and additive elements Bi and Sn,’’ In Persian. Materials, Vol. 15, No. 4, pp. 1533, 2022.
 [12] Bannazadeh, R., Riahi, M., Khosroabadi, M.,’’ Experimental Study of Cryogenic Cooling Effect on Tool Wear and Power Consumption During Turning of AISI304’’, In Persian. Amirkabir J. Mech. Eng., Vol. 50. No. 3. pp. 641-656. 2018
[13] Saberi, M. Niknam, S. A.  Hashemi, R., “On the impacts of cutting parameters on surface roughness, tool wear mode and size in slot milling of A356 metal matrix composites reinforced with silicon carbide elements’’ Journal of Engineering Manufacture., Vol. 235, No. 10. pp. 1655–1667, 2021.
علوم و فناوری کامپوزیت
دوره 10، شماره 2
شهریور 1402
صفحه 2242-2246
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار