تحسين أداء التشغيل بالشرارة الكهربائية للسبيكة الفائقة انكونيل 718 باستخدام مساحيق نانوية مضافة مع المجال المغناطيسي

Enhancing the Performance of PMEDM for Inconel 718 Superalloy Using Additives Nano Powders Assisted with Magnetic Field

الباحث: دنيا عدنان غلام
المشرف: عباس فاضل ابراهيم
الجامعة: الجامعة التكنولوجية
الكلية / القسم: قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن
الشهادة: دكتوراه
السنة: 2024
لغة الرسالة: انكليزي
الكلمات المفتاحية: Powder mixed EDM;Inconel 718;Nano powders;Magnetic field

الملخص

عملية التشغيل بالتفريغ الكهربائي المختلط بمسحوق النانو (NPMEDM) هي عملية كهروحرارية متقدمة تستخدم لتشغيل المواد dalle الصلابة مثل السبائك الفائقة التي تشكل and للتشغيل باستخدام عمليات التشغيل التقليدية. تهدف هذه الدراسة إلى دراسة تحسين أداء عملية (PMEDM) لتشغيل سبيكة 718 Inconel الفائقة عن طريق إضافة مساحيق نانوية مختلفة ،SiO, ،SiC ،Al,O; ( و20"©) (Mo ٠، إلى زيت فول الصويا القابل للتحلل والمتجدد والذي يستخدم كسائل عازل للحفاظ على البيئة، مع استخدام مجال مغناطيسي للمساعدة في تحسين أداء العملية. تم دراسة تأثيرعوامل التشغيل، وهي التيار (8 و16 أمبير)، وزمن استمرارالنبضة (100 2005 ميكروثانية)، وتركيز المسحوق )0 2، و4 غرام/لتر)ء والمجال المغناطيسي (0 و0.2 تسلا)ء على الاستجابات مثل معدل إزالة المواد (MRR) خشونة السطح (Ra) معدل JSG الأداة clas ،(TWR) الطبقة البيضاء (WLT) المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) كثافة الشقوق السطحية ،(SCD) الاجهادات المتبقية (RS) و مقاومة الشد (TS) تم تصميم التجارب العملية باستخدام برنامج Cus Minitab تم استخدام .General full factorial multi-level design أظهرت النتائج أن إضافة المساحيق النانوية أدى إلى تحسين أداء عملية EDM في حين كان الحد الأقصى ل MRR الذي تم الحصول عليه هو 13.91 Fale / دقيقة عن طريق LIS مسحوق SiC النانوي مع السائل العازل (زيت فول الصويا)، و تطبيق تيار قدره 16 uel و زمن استمرار النبضة 200 ميكروثانية، وتركيز المسحوق قدره 4 غرام/لترء ومجال مغناطيسي قدره 0.2 تسلا. وكان التحسن في MRR مقارنة بالتشغيل بدون إضافة مسحوق 9026.01. كان الحد GRY! المقاس ل Ra هو 2.204 ميكرومتر عند استخدام ;0 Cr كمسحوق نانوي مضاف عند 8 أمبير من التيار المطبق، و100 ميكروثانية من زمن استمرار النبضة المطبق ¢ و2 غرام/لتر من و00 0,25 تسلا من المجال المغناطيسي. وكانت نسبة التحسن 48.79/. كان الحد الأدنى لمعدل تأكل الاداة هو 0.0022 ملمة / دقيقة بإضافة و0170 إلى السائل العازل واستخدام تيار قدره ،razed 8 و100 ميكروثانية من وقت استمرار النبضة، و4 غرام/لتر من و0520 ، ودون استخدام مجال مغناطيسي. كان التحسين في TWR بنسبة 797.76 عند تطبيق ظروف التشغيل هذه. كان الحد الأدنى المقاس لل WLT هو 15.78 ميكرومترء مع تحسن قدره حوالي 9055.16 عند إضافة ،SiC وتطبيق التيار ب 8 امبيرء و زمن النبضة 100 ميكروثانية، و2 غرام/لتر من 510، وبدون استخدام مساعدة المجال المغناطيسي. تم تثبيت ظروف التشغيل المطبقة لقياس الخواص الميكانيكية الأخرى لعينات السبائك الفائقة 718 Inconel المُشغلة عند 16 أمبير من التيارء و200 ميكروثانية من زمن استمرار Areal و4 غرام/لتر من المساحيق المضافة، ومساعدة المجال هو 0.0025 ميكرومتر/ميكرومترة عند استخدام جسيمات ال Mo النانوية مع تحسين يبلغ حوالي 8 ,و وكان الحد الأدنى لاجهادات الشد المتبقية التي تم قياسها بواسطة XRD هو 170 ميجا باسكال Late تم استخدام مسحوق 0120 النانوي؛ وكان التحسن بنسبة 43.07/. أيضًا تساهم إضافة الجسيمات النانوية و020) بدون استخدام المجال المغناطيسي في تحسين UTS المقاسة من خلال اختبار الشد بحوالي %22.22 6 Gus كان الحد الأقصى لل UTS المقاس بعد التشغيل هو880 ميجا باسكال. ©7120 أن خلط جزيئات La ،GRA لطريقة 707515 للاستجابات المتعددة و طريقة i; النانوية يعطي قياسات أفضل لأداء التشغيل عند المعلمات المثالية البالغة 8 أمبير من التيار و2 غرام/لتر من مسحوق و0220 © و0.2 Areal المطبق، و100 ميكروثانية من زمن استمرار تم التوصل ANOVA على تحليل ely تسلا من المجال المغناطيسي المطبق. بالإضافة إلى ذلكء الى أن التيار هو المعلم الأكثر فعالية لأداء العملية، يليه تركيز المسحوق.

Abstract

Nanopowder mixed electrical discharge machining (NPMEDM) is an advanced thermoelectric process used to machine hard materials like super alloys that are challenging to machine by conventional machining processes. This study aims to investigate and improve the machining performance of PMEDM for Inconel 718 super alloy by adding different nano powders (Al2O3, SiC, SiO2, Cr2O3, and Mo) to biodegradable and renewable soybean oil, which is used as a dielectric fluid to preserve the environment, with a magnetic field to assist in improving the process performance. The effects of machining parameters, namely peak current (8 and 16 A), pulse on time (100 and 200 μs), powder concentration (0, 2, and 4 g/l), and magnetic field (0 and 0.2 T), on the responses in terms of material removal rate (MRR), surface roughness (Ra), tool wear rate (TWR), white layer thickness (WLT), heat affected zone (HAZ), surface crack density (SCD), residual stresses (RS), and tensile strength (TS). Multilevel general full factorial design by Minitab software was used to design the practical experiments. The observed findings manifested that the addition of nanopowders improved the performance of the EDM process, whereas the maximum obtained MRR was 13.91 mm3/min by mixing SiC nanopowder with the soybean oil dielectric fluid, applying a current of 16 A, a pulse on time of 200 μs, a powder concentration of 4 g/l, and a magnetic field of 0.2 T. The improvement in MRR as compared to machining without powder addition was 26.01%. The minimum measured Ra was 2.204 μm when Cr2O3 was used as a nanopowder additive at 8 A of applied current, 100 μs of applied pulse on time, 2 g/l of Cr2O3, and 0.2 T of magnetic field. The improvement in Ra was 48.79%. The minimum observed TWR was 0.0022 mm3/min by adding Cr2O3 to dielectic fluid and using a current of 8 A, 200 μs of pulse on time, 4 g/l of Cr2O3, and without using a magnetic field. The enhancement in TWR was 97.76% when applying these machining conditions. The minimum measured WLT was 15.78 μm, with an improvement of about 55.16% when SiC was added, and applying current with 8 A, pulse on time of 100 μs, 2 g/l of SiC, and without using a magnetic field assistance. The applied machining conditions to measure other mechanical properties of machined Inconel 718 superalloy specimens were fixed at 16 A of current, 200 μs of pulse on time, 4 g/l of added powders, and 0.2 T of magnetic field, whereas the lowest SCD by SEM was 0.0025 μm/μm2 obtained when Mo nanoparticles was used with an improvement of about 30.08%, the minimum revealed tensile residual stresses by XRD was 170 MPa when Cr2O3 nanopowder was used as an additive; the reduction in it was 43.07%. Also, the addition of Cr2O3 nanoparticals without using magnetic field assistance contributes to improve the UTS measured through the tensile test by about 22.22%, whereas the maximum measured UTS after machining was 880 MPa. According to the multi-response optimization TOPSIS method and GRA, it was observed that mixing nano-Cr2O3 particles gives better measurements for machining performance at optimal parameters of 8 A of applied current, 100 μs of applied pulse on time, 2 g/l of added nano Cr2O3, and 0.2 T of applied magnetic field. In addition, based on ANOVA analysis, it was revealed that current was the most effective parameter of the performance of the process, followed by powder concentration.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.