الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۸
کد مقاله
MTL038
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
مدلسازی فرآیند براده برداری جریان ساینده بر روی مواد سرامیکی
نام انگلیسی
Modelling the abrasive flow machining process on advanced ceramic materials
تعداد صفحه به فارسی
۱۷
تعداد صفحه به انگلیسی
۵
کلمات کلیدی به فارسی
فناوری ساخت، براده برداری جریان ساینده، مواد سرامیکی، شبیه سازی عددی
کلمات کلیدی به انگلیسی
Manufacturing technology
Abrasive flow machining
Ceramic materials
Numerical simulation
مرجع به فارسی
انستیتو مدیریت ابزارآلات و کارخانه (IWF)، دانشگاه تکنولوژی برلین، آلمان؛ الزویر
مرجع به انگلیسی
Institute for Machine Tools and Factory Management (IWF), Berlin University of Technology, Berlin, Germany; Elsevier
کشور
آلمان
مدلسازی فرآیند براده برداری جریان ساینده بر روی مواد سرامیکی
چکیده
براده برداری جریان سازنده(AFM) روش براده برداری منحصر به فردی است که برای بدست آرودن کیفیت سطحی عالی در بخش های داخلی، دسترسی پذیری دشوار و بیرونی بکار برده شده است. با استفاده ازAFM، تشخیص گرد شدن لبه ای از پیش تعیین شده در هرماده ترد یا سختی امکانپذیر است. کامل کردنAFM در ساخت اتوماتیک محیط آسان است. محیط ساینده ای که در طیAFM بکار برده می شود شامل پلیمری است که کاربید سلیسیوم یا دانه های فوق ساینده را حمل می کند. در فشار و دمای معین، این جریان های سیال در جهتهای متناب در امتدادشکل دادن قطعه کار منجر به یک اثر ساینده می شود. AFM برای فراوری مواد سرامیکی پیشرفته کاملاً مناسب است. سرامیکهای به ویژه پیشرفته به طور روز افزون نقش مهمی را بعنوان جایگزینی برای فلزات ایفا می کنند. با این وجود، هزینه های بالای فرآیند پرداخت اجتناب ناپذیر برروی سرامیکها از کاربرد بیشتر آنها جلوگیری می کند. این مقاله نتایج فنی کشف یک پروژه تحقیقاتی درمورد اصول بنیادی AFM برروی مواد سرامیکی پیشرفته نظیر همبستگی میان فرآیندهای جریان، تشکیل سطح و گرد کردن لبه ای را نشان می دهد. علاوه براین، بینشی در مورد مدل فرآیند ارائه می شود که با استفاده از تکنیکهای شبیه سازی پیشرفته توسعه می یابد. هدف کلی این روش، پیش بینی نتایج کار نظیر کیفیت سطح و گرد کردن لبه ای شکل هندسی تعیین شده به وسیله کاربرمی باشد.
کلمات کلیدی: فناوری ساخت، براده برداری جریان ساینده، مواد سرامیکی، شبیه سازی عددی
براده برداری ساینده مواد سرامیکی
۱- مقدمه
در چند سال اخیر، اجزاسرامیک دارای کارایی بالا از اهمیت برخوردار شده اند. این اجزاء به علت داشتن خواص ویژه برجسته نظیر سختی عالی، مقاومت عالی در برابر سایش و حرارت به طور روز افزون در صنعت خودرو سازی فناوری دارویی و ساخت دارو بکار برده شده اند(هلمل، ۲۰۰۵) در کاربرد های صنعتی، جداسازی برشهای سرامیکی برای تراشکاری و آسیاب کردن یک عمل هنری می باشد. براساس این نتایج تیغهای آسیاب کاری پایانه سرامیکی کاملاً دقیقی ایجاد می شوندکه ظرفیت بالایی را در حوزه های کاربردی جدیدحفظ می کنند. در برابر این پیاده سازی (اجرا) مشکلاتی نظیر چترهای (تاننس) شکست پایین مواد سرامیکی و هزینه های بالا به عنوان نتیجه ای از فرآیند پرداخت زمان بر وجود دارد. براده برداری جریان ساینده روش سایشی ظریف جدیدی با مکانیسم های حذف آرام مواد می باشد. این روش، برخلاف سایر روشهای براده برداری، برای پلیسه گیری و صیقل سازی، برای براده برداری حفره های با دسترس پذیری دشوار، بخشهای داخلی و برشهای زیرین در یک روش تکرار پذیر مناسب است( اسپور و همکارانش،۱۹۹۷). بنابراین ۹۰% از کاربردهای صنعتی AFM پرداخت کاری در ساخت قالبها می باشد. اجزای نوعی براده برداری شده بوسیلهAFM شامل قالبهای ریخته گیری اکستروژن (عملیات و فشار کاری) برای برشهای آلومینیومی و نیز ابزارهای شیار دهی و قالبگیری می باشند.(شکل۱)
در کاربردهای صنعتی بقایای هر گروه در قالبهای تراکمی بوسیله براده برداری ساینده حذف می شوند (راماچاندان و همکارانش ۱۹۹۹). با دو دقیقه فراوری، اصلاحی در ناهمواریهای سطحی از mRa=2 تاmRa= 0/2 حاصل میشود.
AFM ظرفیت بالایی در فرآوری مواد سرامیکی دارد که این امر ناشی از خصوصیات ان در حذف لایه به لایه پوسته های کلوخه شده و گرد کردن لبه ای تعریف شده می باشد. همبستگی میان فرآیندهای جریان و تشکیل سطح برروی مواد سرامیکی تابحال کشف نشده است. در صنعت، این فرآیند به صورت عادی در بررسیهای اولیه مستلزم صرف هزینه و زمان انجام می شود که باید توسط نیروی آموزش دیده انجام گیرد (اول مان و سولوزیسکی،۲۰۰۱) هدف از این پروژه تحقیقاتی تعیین اصول این فرآیند و تشخیص همبستگی عملکردی میان پارامترهای تنظیمی، فرآیند و نتایج کار می باشد.
براده برداری ساینده مواد سرامیکی
۲- فناوری فرآیند
بزرگترین تلاش در ساخت و توسعه AFM در مورد مواد حاصا انجام شده است. این ماده شامل یک پلیمر ویسکو الاستیک دارای گرانروی (ویسکوزیته) بالا می باشد که دانه های ساینده را به صورت تقریباً یکنواخت توزیع شده نگه می دارد. این ماده براساس سرعت تماس، یک رفتار جریانی از خود نشان می دهد یا تحت تماس سریع مقاومت مکانیکی لازم برای دانه ها جهت بریدن سطح قطعات کار ما ایجاد می کند(اول مان و سولونوسکی،۲۰۰۵) این ماده باید در برابر دما مقاومت داشته باشد و لازم است که رفتار سایشی خوبی از خود نشان دهد.
براده برداری ساینده مواد سرامیکی
۳- نصب آزمایشی
آزمایشها در یک ماشین جریان ساینده نوع برجهای دلتای MF100 ساخت فناوریهای میکرو تکنیکها، کورن و سیستم انجام شدند. سرامیکهای اکسیدی که به صورت تجاری در دسترس بودند (سرامیک ZTA با۹۰ % حجمی AL2O3)، سرامیکهای مخلوط(AL2O3 با کمتر از ۳۰% از حجمی TIC) از شرکت سرامیک AG، پلو چینگن، آلمان مورد استفاده قرار گرفتند. برای بررسی مکانیسم حذف ماده و تشکیل سطح برروی مواد سرامیکی، قطعات کار دارای شکلهای هندسی ساده نظیر سطوح مسطح در طی اولین دوره پروژه، براده برداری شدند. براساس این آزمایشها، قطعات کاردارای شکلهای پیچیده نظیر میله های دندانه دار در دوره بعدی پروژه مورد استفاده قرار گرفتند(شکل۳).
تمام سطوح دارای شکلهای ساده برروی هم قرار گرفتند تا محل های فشار براده برداری سخت حذف شودو همان کیفیت سطح اولیه حاصل شودm)Ra= 2/8 m ,Ra=0.34 ).
براده برداری ساینده مواد سرامیکی
۴- نتایج بررسیهای فنی
۴-۱ تشکیل سطح برروی ساختارهای ساده
برای رسیدن به همان کیفیت سطح اولیه، تمام قطعات کار سرامیکی روی هم قرار گرفتند. سپس بافت سطحی بدون هیچ اثری از براده برداری جهت دار، ایزو تروپی شد. پس از فرآیند روی هم قرار گیری(همپوشانی) تمام قطعات کار زبری سطحی مشابهی با mRa=./34 داشتند.
شکل۴ تغییرات خاص ناهمواری سطحی را نسبت به زمان انجام فرآیند با دانه های الماس ساینده D46 وd181 نشان می دهد. براده برداری سرامیکهای اکسیدی با محیط سایش D46 با زمان انجام فرآیند ۳ دقیقه به کیفیت سطح عالی منجر می شود. زمان براده برداری بیشتر کیفیت سطح را به طور قابل توجهی اصلاح نمی کند. سرعت حذف ماده با ۴/۰= خیلی کند است و نسبت به زمان تقریباً ثابت است.
با استفاده ازاندازه دانه درشت(D181) نتایج بهتری از کیفیت ناهمواری سطح حاصل می شود. علاوه براین سرعت حذف ماده بالاتری با ۶= نتیجه میشود. در اینجا در اولین دقایق براده برداری حتی بالاترین اصلاحات سطحی حاصل می گردد. درمورد براده برداری هیچ تغییر قابل توجهی روی نمی دهند.
شکل۵٫ نتایج براده برداری جریان ساینده برروی مواد سرامیکی را به صورت مجموعه ای از تصاویر REM نشان می دهد. اثرات بدون جهتگیری فرآیند روی هم افتادگی یا دانه الماس ساینده،D46 صاف و هموار می شود. هیچ دانه ای از سطوح سرامیکی جدا نمی شود. حتی مرزهای عاری از شکست برروی سطح، صاف و هموار می شود. مکانیسم حذف ماده عمدتاً نرم می باشد.
۴-۲ تشکیل سطوح برروی ساختار های پیچیده
میله های دندانه دار ارائه شده قطر بیرونی حفره mm12 و قطر داخلی حفره mm4/2 را دارند. سرامیک ZAT بکار رفته شامل بیش از۹۵%، AL2O3، می باشد. حفره میان قیف بوسیله AFM با محیط سایش MF-d46-200 براده برداری می شود. کیفیت از mRa=./13 به mRa= 0/06 تغییر می کند. زمان انجام فرآیند بیشتر کیفیت سطح را بیش از اینها اصلاح نمی کند. این رفتار برای شکلهای هندسی ساده نیز یکسان است.
طبیعتاً سرعت حذف ماده در باریکترین برش عرضی بیشترین مقدار را دارد. در دهانه خروجی میله دندانه دار، پهن شدگی مداوم روی می دهد (شکل۷ را ببینید). مکانیسم حذف ماده در بخش داخلی نرم است که این پدیده با مکانیسم مربوط به سرامیکهای اکسیدی با دانه های ساینده ریز قابل مقایسه است. سطح داخل به طور فزاینده ای هموار و صیقل می شود(شکل۶). همراه با فرآیند پهن شدگی، افزایش درگردی لبه ای ایجاد میشود که حتی پس از چند ثانیه براده برداری آشکار است(شکل۷)
براده برداری ساینده مواد سرامیکی
۵-ایجاد یک مدل فرآیند
بهینه سازی فرآیند ساخت می تواند با استفاده از کامپیوتر پیشرفته و فناوریهای شبیه سازی تا حد قابل ملاحظه ای تسریع شود. (کلاک ووبک،۲۰۰۲). امروزه برای تعیین پارامترهای بهینه تولید، تحقیقات آزمایشگاهی پر هزینه و زمان بری لازم است. با اصلاح فناوریهای شبیه سازی، محدود سازی نصب آزمایشی به یک حداقل، اصلاح درک فرآیند و کاهش هزینه های توسعه امکانپذیر خواهد بود.
مکانیسم های دقیق و اصول سینماتیک AFM هنوز به طور گسترده کشف نشده است. علت این امر، این واقعیت است که محیط غیر نیوتنی است و رفتار نمی تواند به طور مستقیم مشاهده شود. خواص سیال غیر نیوتنی اثر فوق العاده ای برروی سرعت حذف ماده دارد. خواص نازک شدگی برشی سیال- ساینده با استفاده از ابزارهای رئو لوژیکی( ابزارهایی که سرعت جریان سیال را اندازه می گیرند) تعیین می شود(کاریو و همکارانش۱۹۹۷). سرعت دانه های ساینده در ناحیه تماسی برای برشهای عرضی دایره ای با استفاده از یک مدل تحلیلی محاسبه میشود. با این وجود، این روش نمی تواند برای برشهای عرضی مستطیل بکار برده شود. برای انکه مدل بندی هر شکل هندسی دلخواه امکانپذیر باشد، نه فقط مدلبندی شکلهای هندسی ساده،بایدنسبتهای جریان پیچیده حل شوند. مدل فرآیند مورد نظر در شکل۸ توصیف شده است.
براده برداری ساینده مواد سرامیکی
۶- نتایج
صرفنظر از خصوصیات مواد سرامیکی،در هر مورد نواحی بیرونی ماده در یک روش ملایم حذف می شود که این پدیده در شکل۴ نشان داده شده است. در اولین دقایق زمان انجام فرآیند، اصلاحاتی روی ناهمواری سطح میشود. رفتار فرآیندهای حذف ماده مواد سرامیکی عمدتاً نرم است بنابراین، سطح صاف وهموار گسترش می یابد. در اثر فرآیند براده برداری، بافتهای سطحی شسته شده نوعی ایجاد می شوند. مرز دانه ها و لبه های ترکهای میکروبی صاف و هموار می شوند. با حذف لایه به لایه سطح نقصهای موجود در زیر سطح با براده برداری جریان ساینده پوشیده نمی شود.فقط هنگامی که شکستگی در مرز دانه ها روی می دهد، دانه ها آزاد میشوند.
به عنوان نتیجه گیری، بررسیها نشان می دهد که برای شرامیکهای پیشرفته، مکانیسم حذف ماده نرم با استفاده از دانه های الماس ساینده با اندازه دانه میانگین زیر m ۵/۴۴ حاصل می شود در حالیکه با اندازه m ۱۸۵، مکانیسم حذف ماده شکننده (ترو) روی می دهد. این نکته اثبات شده که دراغلب موارد، نسبت وزنی ۱:۲ میان سیال حاصل و دانه ساینده با موفقیت حاصل می شود. افزایش دما منجر به کاهش ویسکوزیته محیط سایش می شود بنابراین سرعت حذف ساینده کاهش می یابد. با افزایش فشار انجام فرآیند وکاهش برش عرضی جریان، سرعت سیال و سرعت حذف افزایش می یابد.
شبیه سازی CFD ابزار مناسبی است برای تعیین پارامترهای براده برداری که به اصلاحاتی در نتایج کار منجر می شود. شبیه سازی سیالات غیر نیوتنی، تکمیل پارامترهای رئولوژیکی (پارامترهای مربوطه به علم جریان و تغییر شکل ماده) را جهت محیط سایش می طلبد. ایجاد یک مدل فرآیند اولین مرحله برای پیش بینی نتایج در شکلهای هندسی با استفاده از یک شبیه سازی عددی می باشد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
