بررسی تجربی پارامترهای EDM فولاد MO40 با روش سطح پاسخ و تحلیل شار حرارتی جرقه

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران. آموزشکده پسران بیرجند
2 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران.
4 گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی بیرجند، ایران
چکیده
ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی یکی از مهم‌ترین روش‌های تولید قطعات سخت به ‌ویژه فولادهای آلیاژی است که در صنایع قالب‌سازی، هوافضا و خودروسازی کاربرد گسترده دارند. در این پژوهش، تأثیر پارامترهای ولتاژ تخلیه، جریان الکتریکی، زمان روشن بودن پالس و نوع الکترود (مس و گرافیت) بر نرخ براده‌برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح در فرایند ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی فولاد MO40 به‌ صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای طراحی آزمایش‌ها از روش سطح پاسخ و روش بکس-بنکن استفاده شد و مدل‌های رگرسیونی و تحلیل واریانس برای ارزیابی اثرات اصلی و برهم‌کنش پارامترها استخراج گردید. نتایج نشان می‌دهد که جریان الکتریکی بیشترین تأثیر را بر نرخ براده‌‌برداری دارد، در حالی‌که ولتاژ و زمان روشن بودن پالس بیشترین تأثیر را بر زبری سطح نشان می‌دهند. نرخ سایش ابزار نیز به ‌طور عمده تحت تأثیر خواص فیزیکی الکترود است. الکترود مس نیز به دلیل رسانایی حرارتی بالا سایش بیشتری در فرایند دارد. بهترین حالت از بین حالت های موجود نشان داد که بیشترین نرخ براده‌‌برداری برابر با 010362/0 گرم بر دقیقه (الکترود گرافیتی)، کمترین سایش ابزار برابر با 00000167/0 گرم بر دقیقه (الکترود مسی) و کمترین زبری سطح برابر با 7695/0 میکرومتر (الکترود گرافیتی) است. مدل حرارتی نیز برای شار حرارتی موضعی بر اساس فاصله شعاعی از مرکز جرقه محاسبه شده است که بیشترین مقدار آن برابر با 688/6 مگاوات بر مترمربع در شرایط 120 ولت، 8 آمپر و 100 میکروثانیه به دست آمده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Evaluation of EDM Parameters for MO40 Steel Using RSM and Thermal Heat-Flux Analysis

نویسندگان English

Morteza Dallakehnejad 1
Hossein Afshari 2
Mohammad Lakhi 3
Mohammad Reza Maraki 4
1 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
2 Department of Mechanical Engineering University of Birjand, Birjand, Iran.
3 Department of Mechanical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
4 Department of Materials and Metallurgy Engineering, Birjand University of Technology, Iran.
چکیده English

Electrical Discharge Machining (EDM) is a vital manufacturing process for hard materials, particularly alloy steels, extensively utilized in mold making, aerospace, and automotive industries. In this study, the effects of discharge voltage, peak current, pulse-on time, and electrode material (copper vs. graphite) on the Material Removal Rate (MRR), Tool Wear Rate (TWR), and Surface Roughness of MO40 alloy steel were experimentally investigated. The experiments were designed using the Response Surface Methodology (RSM) with the Box-Behnken design, and regression models and Analysis of Variance (ANOVA) were employed to evaluate the main effects and interactions of the parameters. The results indicate that peak current has the most significant impact on the MRR, while discharge voltage and pulse-on time have the greatest influence on surface roughness. Furthermore, the TWR is primarily governed by the physical properties of the electrode; copper electrodes exhibit higher wear due to their high thermal conductivity. The optimization results revealed that the maximum MRR achieved was 0.010362 g/min (graphite electrode), the minimum TWR was 0.00000167 g/min (copper electrode), and the minimum surface roughness was 0.7695 μm (graphite electrode). Additionally, a thermal model for local heat flux, based on the radial distance from the spark center, was developed, yielding a maximum value of 6.688 MW/m² under conditions of 120 V, 8 A, and 100 μs.

کلیدواژه‌ها English

Electrical Discharge Machining (EDM)
MO40 Steel
Response Surface Methodology (RSM)
Material Removal Rate (MRR)
Heat Flux

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 14 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 02 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 11 خرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 11 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 11 خرداد 1405