التحقيق في سلامة السطح في التصنيع بالتفريغ الكهروكيميائي (ECDM)

الباحث

فيان نهاد نجم

المشرف

تحسين فاضل عباس

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Electrochemical discharge machining;Surface integrity;Glass machining;Process parameters

يعمل التشغيل الهجين بالتفريغ الكهروكيميائي على تبسيط عملية التشغيل للمواد التي يصعب تشغيلهاء بما في ذلك المواد الموصلة وغير الموصلة. يشكل كربيد التنجستن (WC) تحديات في عمليات التشغيل بسبب صلابته الفائقة وقدرته على الحفاظ على الصلابة في درجات الحرارة العالية. الأهداف الرئيسية هي تحسين كفاءة ECDM وتحقيق base أعلى للأسطح المشغلة لكربيد التنجستن من خلال تعزيز سلامة السطح, والتي تشمل خشونة cloud الصلابة، والإجهادات المتبقية. تم إجراء التجارب على ثلاث مراحل. ركزت تجارب المرحلة الأولى على صياغة و بناء خلية التشغيل بالتفريغ الكهروكيميائي (ECDM) في البداية، تم تصميم مصدر طاقة تيار مباشر (DC) نابض لأغراض تجريبية، مما يتيح تعديل التيار دون تغيير الجهد. في المرحلة الثانية، تم إجراء التجارب لتبني النوع المناسب من الإلكتروليت لتشغيل كربيد التنجستن. كما في المرحلة الثالثة، تم استخدام طريقة تصميم تاجوشي لتصميم التجاربء مع اختبار خمسة متغيرات على خمسة مستويات لكل منها. التصميم العامل المستخدم كان مصفوفة أرثوغونالية 1,25 )545( قياسية. تم استخدام هذه التجارب لتقدير تأثير المتغيرات القابلة للتحكم، وهي ،(A 80 ،65 ،50 ،35 ،20) shill مسافة بين العدة والشغلة (0.1، 0.2، 60.3 0.4 0.5 ،(als المسافة بين الالكترودين (30، 40، 50، 50 60، 70 ملم)، مع تنوع أنواع وتركيزات الإلكتروليت على خصائص التشغيل لعملية ECDM من Cus معدل إزالة المعدن (MRR) عمق التشغيل (MD) خشونة السطح ،(SR) الصلابة الدقيقة (HV) والإجهادات المتبقية org تم تحديد ودراسة العلاقة بين المتغيرات المدخلة واستجابات عملية التشغيل باستخدام تحليل الانحدار. تم استخدام تحليل العلاقة الرمادية (GRA) للتحقيق في تحسين الاستجابة المتعددة لمتغيرات عملية التشغيل الهجين بالتفريغ الكهروكيميائي (ECDM) أظهرت النتائج أن المتغيرات المثلى التي تؤدي الى تحقيق معدل إزالة معدن (MRR) عالية، وعمق المادة (MD) وقيمة الصلابة (HV) تشمل التيار (80 ،(A مسافة بين العدة والشغلة (0.1 (abe المسافة بين الالكترودين )30 ،(ale تركيز الإلكتروليت (025/؟): ونوع الإلكتروليت (KCI + KOH) بالإضافة إلى cll للحصول على خشونة سطح وإجهادات متبقية ors) %( مثلى ، تشمل المتغيرات المثلى التيار )20 ،(A مسافة بين العدة والشغلة (0.5 ملم)؛ المسافة بين الالكترودين (70 ملم)؛ تركيز الإلكتروليت (905)، ونوع الإلكتروليت (NaCl) أظهر تحليل الانحدار باستخدام نموذج الانحدار التربيعي دقة تقدير محسنة، وكانت أقصى الفروق بين البيانات التجريبية والمتوقعة باستخدام نموذج الانحدار التربيعي 2906.4 9/06.8، 8 401.55 و %11.84 ل HV ،SR (MD ،MRR و ors )%( على التوالي. يسلط تحليل العلاقة الرمادية الضوء على أهمية التيار كأكثر العوامل تأثيرًا )%50(، يليه تركيز الإلكتروليت )1.7 %3(، مسافة بين العدة والشغلة (978.6)، المسافة بين الالكترودين (975.4)، ونوع الإلكتروليت (9,03.1) في تحديد نتائج العملية.

Hybrid electrochemical discharge machining (ECDM) streamlines the machining process for typically challenging materials, including conductive and non-conductive materials. Tungsten carbide (WC) poses difficulties in production due to its exceptional hardness and ability to maintain the hardness at high temperatures. The main goals are to improve ECDM efficiency and achieve higher-quality machined surfaces of tungsten carbide by enhancing surface integrity, which includes surface roughness, hardness, and residual stresses. Experiments were conducted in three stages. The first stage focused on the formulation and construction of an Electrochemical Discharge Machining (ECDM) cell. Initially, a pulse direct current (DC) power supply was designed for experimental purposes, enabling the modification of current without altering the voltage. In the second stage, the experiments were conducted to adopt the proper type of electrolyte for machining tungsten carbide. As in the third stage, Taguchi design method was used to design the experiments, with five parameters tested at five levels each. The factorial design utilized was a standard L25 (5^5) orthogonal array. these experiments has been utilized to estimate the influence of controllable parameters, namely current ( 20, 35, 50, 65, 80 A), stand off distance (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 mm), Gap (30, 40, 50, 50, 60, 70 mm), with varying electrolyte types and concentrations on the machining characteristics of ECDM process in terms of Metal Removal Rate (MRR), Machining depth (MD), Surface Roughness (SR), micro hardness (HV) and residual stresses (σrs). The relationship between the input parameters and the machining process's responses was determined and studied using regression analysis. Grey relation analysis (GRA) was employed to investigate the multi-response optimization of hybrid electrochemical discharge machining (ECDM) process parameters. Based on the results, the best combination of parameters for achieving higher Material Removal Rate (MRR), Machining Depth (MD), and Micro Hardness (HV) includes a current of (80 A), a stand-off distance of (0.1 mm), and a gap of (30 mm), electrolyte concentration (25%), and electrolyte type (KCl + KOH). as well as, for better surface roughness and residual stresses (σrs %), the optimal parameters include Current (20 A), stand-off distance (0.5 mm), gap (70 mm), electrolyte concentration (5%), and electrolyte type (NaCL). Regression analysis employing a quadratic regression model manifests improved estimation accuracy, The maximum differences between experimental and predicted data using the quadratic regression model were 6.4%, 6.8%, 8.18%, 1.55%, and 11.84% for MRR, MD, SR, HV, and σrs (%) respectively. Grey relational analysis highlights the importance of current as the most influential factor (50%), followed by electrolyte concentration (31.7%), SOD (8.6%), gap (5.4%), and electrolyte type (3.1%) in determining process outcomes.

طلب نسخة من الملف

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

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب