تأثير القطب الكهربائي المركب ذي الاساس النحاسي على سلامة السطح للفولاذ المقاوم للصدأ 304L المشغل بواسطة EDM

الباحث

أحمد باسل عبد الوهاب

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

Composite electrodes;EDM;Surface integrity;Stainless steel 304L

تعد عملية التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM) إحدى تقنيات التشغيل غير التقليدية شائعة الاستخدام، وتشتهر بقدرتها على تشغيل أشكال معقدة في المواد الموصلة للكهرباء. تقدم هذه الدراسة استراتيجية مبتكرة لتحسين سلامة السطح في Gave: EDM العمل تصميم وتصنيع قطب كهربائي مركب باستخدام OLS yo المصفوفة المعدنية (MMCs) باستخدام تقنية السباكة بالتحريك. من خلال اختيار مواد MMC المناسبة بعناية وضبط تركيبتهاء يصبح من الممكن تحسين التوصيل الكهربائي للقطب الكهربائي، ومقاومة التآكل، والمتانة الشاملة. وبالتالي، يؤدي ذلك إلى تحسين أداء عملية EDM وتخفيف آثارها الضارة على أسطح قطعة العمل. تركيبات الأقطاب الكهربائية المركبة المطورة هي-97.59600-19001-0.59690) : (95.5%Cu-3%Cr-0.5%WC- 5 (96.5% Cu-2%Cr-0.5%WC-1%Ag) ،1%Ag) 1%Ag), تم استخدام القطب النحاسي كقطب مرجعي لمقارنة نتائج EDM التي تم الحصول عليها مع الأقطاب الكهربائية المركبة المطورة. بحثت الدراسة أيضًا في تأثير جودة السطح Lad يتعلق بمتغيرات التشغيل على الفولاذ المقاوم للصدأ 3041 AIST الذي تم اختياره كمادة مشغلة. تكونت التجارب من أربعة أقطاب كهربائية، كل منها يحتوي على خمسة عشر تجربة مصممة باستخدام منهجية سطح الاستجابة (RSM). كان السائل العازل المستخدم في ماكينة EDM (CM 323C) عبارة عن زيت محولات كهربائية. المتغيرات التي يمكن التحكم فيها Les في ذلك تيار الذروة ١10( 30، و50 أمبير)، والنبض في الوقت المحدد )50+ 100، و150) ميكروثانية، ووقت توقف النبض (25 و50 و75) ميكروثانية. متغيرات الاستجابة هي معدل بلى الأداة (TWR) ومعدل إزالة المادة(811219) ، وخشونة السطح (512)، وسمك الطبقة البيضاء .(711:1)أوضحت النتائج أنه عند تطبيق تيار ذروة قدره 10 أمبيرء مع زمن تشغيل نبضة قدره 50 ميكروثانية وزمن توقف نبضه قدره 50 ميكروثانية، يسجل معدل بلى الأداة Lag أقل: 0.5142 غم/دقيقة للقطب النحاسيء؛ و0.0956 غم/دقيقة للقطب GS pall الأول، 0.0584 غم/دقيقة للقطب GS pall الثاني، و0.0398 غم/دقيقة للقطب المركب الثالث. يسجل معدل إزالة المادة (MRR) اقصى قيم عند تعريضها لتيار ذروة قدره 50 أمبيرء وزمن تشغيل نبضة قدره 150 ميكروثانية، وزمن توقف نبضه قدره 50 ميكروثانية: القطب الكهربائي النحاسي، والقطب المركب الأول؛ والقطب المركب الثاني، والثالث يحتوي القطب المركب على قيم MRR مختلفة تبلغ 54.5588 ملم3/ دقيقة، و56.8689 ملم3/ دقيقة، و57.5819 ملم3/ دقيقة، و59.7917 ملم3/ دقيقة على التوالي. عند ذروة تيار 30 أمبير و50 مايكروثانية لنبضة التشغيل و75 مايكروثانية لنبضة التوقفء تقيس خشونة السطح (SR) قيمًا: 3.967 مايكرومتر للقطب النحاسي، و3.747 مايكرومتر للقطب GS pall الأول، و3.516 مايكرومتر للقطب المركب الثاني، و3.253 مايكرومتر للقطب المركب الثالث اقل قيمة تحت نفس الظروف. اظهر القطب النحاسي النقي متوسط سمك طبقة بيضاء يبلغ 5 مايكرومتر على السطح المُشغلء في المقابل أظهر القطب المركب الأول سمكًا يصل إلى 21.60 مايكرومترء يليه القطب المركب الثاني بسمك يصل إلى 18.96 مايكرومتر. ومن اللافت للنظر أن القطب المركب الثالث أظهر أصغر سماكة للطبقة البيضاءء حيث يصل قياسها إلى 13.41 مايكرومتر. حقق القطب المركب الثالث بتركيبة Cu-3%Cr-0.5%WC-1% Ag) 95.5%( أفضل النتائج، مع انخفاض معدل بلى العدة، مما أظهر نسبة انخفاض قدرها 9092.25 وزيادة في معدل إزالة المادة بنسبة 909.59، وانخفاض الخشونة السطحية بنسبة انخفاض قدرها 9017.99 وانخفاض في نسبة سمك الطبقة البيضاء بنسبة 051.5,! مقارنة بالقطب النحاسي التقليدي. في حالة القطب المركب الأخيرء كانت أهم الفروق بين البيانات التجريبية والمتوقعة هي %17.2344 TWR4 ، %13.7819 ل2111 ، و906.8067 ل SR. أشار التحليل الإحصائي لاستجابة TWR إلى أن تيار الذروة كان له التأثير الأكبر، Gus ساهم بنسبة 2981.604 يليه زمن توقف النبضة بنسبة 906.805 وزمن تشغيل النبضة بنسبة 901.241. في فحص استجابة21121 ، أصبح من الواضح أن تيار الذروة هو المعامل الأساسيء حيث ساهم بنسبة 29061.52 يليه زمن توقف النبضة بنسبة 9012.403 وزمن تشغيل النبضة بنسبة 74,158 أظهر تحليل استجابة SR أن زمن تشغيل النبضة كان له التأثير الأكبر على الخشونة Abul) حيث ساهم بنسبة 7054.427؟، يليه تيار الذروة بنسبة 7 وزمن توقف النبضة بنسبة 00.00164,؟.

Electrical Discharge Machining (EDM) is a commonly utilized unconventional machining technique, renowned for its capacity to shape intricate forms in electrically conductive materials. This investigation introduces an innovative strategy for improving surface integrity in EDM. It involves the design and fabrication of a composite electrode using Metal Matrix Composites (MMCs) prepared by stir-casting technology. By carefully selecting appropriate MMC materials and adjusting their composition, it becomes feasible to significantly enhance the electrode's electrical conductivity, wear resistance, and overall durability. Consequently, this to enhance the performance of the EDM process and mitigate its adverse effects on the workpiece surfaces. The compositions of developed composite electrodes are: (97.5%Cu-1%Cr-0.5%WC-1%Ag), (96.5%Cu- 2%Cr-0.5%WC-1%Ag), and (95.5%Cu-3%Cr-0.5%WC-1%Ag). Copper electrode was used as a reference electrode to compare the EDM obtained results with the developed composite electrodes. The study also investigated the impact of surface quality concerning machining parameters on Stainless steel AISI 304L which was chosen as a workpiece material. The experiments consisted of four electrodes, each with fifteen experiments designed using Response Surface Methodology (RSM). The dielectric fluid employed throughout the EDM machine (CM 323C) was electrical transformer oil. The controllable variables are peak current (10, 30, and 50 (A, pulse on-time (50, 100, and 150(μs, and pulse off-time (25, 50, and 75 (μs. The responses considered are Tool Wear Rate (TWR), Material Removal Rate (MRR), Surface Roughness (SR), and White Layer Thickness (WLT). The findings illustrate that when applying a peak current of 10 A, with a Ton of 50 μs and Toff of 50 μs, the Tool Wear Rate records are as follows: 0.5142 gm/min for the copper electrode, 0.0956 gm/min for the first composite electrode, 0.0584 gm/min for the second composite electrode, and 0.0398 gm/min for the third composite electrode, indicating lower values. The Material Removal Rate (MRR) records the maximum values when subjected to peak current of 50 A, Ton of 150 μs, and Toff of 50 μs: The copper electrode, the first composite electrode, the second composite electrode, and the third composite electrode have different MRR values of 54.5588 mm3/min, 56.8689 mm3/min, 57.5819 mm3/min, and 59.7917 mm3/min respectively. At 30 A, 50 μs Ton, and 75 μs Toff, the Surface Roughness (SR) measures lower values: 3.967 μm for the copper electrode, 3.747 μm for the first composite electrode, 3.516 μm for the second composite electrode, and 3.253 μm for the third composite electrode under the same conditions. The pure copper electrode resulted in an average white layer thickness of 27.65 μm on the machined surface. In contrast, the first composite electrode showed a thickness of up to 21.60 μm, followed by the second composite electrode with a thickness of up to 18.96 μm. Remarkably, the third composite electrode displayed the smallest white layer thickness, measuring up to 13.41 μm. The third composite electrode composed of (95.5% Cu - 3% Cr - 0.5% WC - 1% Ag) yielded the most favorable outcomes, with a lower TWR, exhibiting a decrease of 92.25%, an increase in MRR by 9.59%, reduced SR, showing a decrease of 17.99%, and a decrease in WLT percentage of 51.5%, compared to the traditional copper electrode. In the case of the last composite electrode, the most significant disparities between the experimental and the predicted data were 17.2344 % for TWR, 13.7819 % for MRR, and 6.8067 % for SR. A statistical analysis of the TWR response indicated that the peak current had the most substantial impact, contributing 81.604%, followed by Toff at 6.805% and Ton at 1.241%. In the examination of the MRR response, it became evident that the peak current was the primary parameter, contributing 61.52%, followed by Toff at 12.403% and Ton at 4.158%. Analyzing the SR response revealed that pulse on time had the greatest influence on SR, contributing 54.427%, followed by peak current at the 14.267% and Toff at 0.00164%.

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