دراسة تجريبية لتأثير القطب النحاسي المطلي على سبيكة التيتانيوم (الدرجة 1) باستخدام عملية التفريغ الكهربائي (EDM)

الباحث

مريم علي صادق

المشرف

شكري حميد غضيب - رائد رشيد شويش

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Electrical discharge machining;Coated copper electrode;Titanium alloy;Surface roughness

تعتبر ماكنة القطع بالشرارة الكهربائية (EDM) من أهم آلات القطع غير التقليدية وأكثرها استخدامأ حيث تأخذ هذه الأجهزة الطاقة الكهربائية وتحولها إلى طاقة حرارية. يتم استخدام ماكنة القطع بالشرارة الكهربائية على نطاق واسع في تشغيل مختلف المواد Alves gall خاصة تلك التي يصعب تشغيلها بالعمليات التقليدية. يمكن طلاء الأقطاب الكهربائية بمواد أو سبائك مختلفة لزيادة الإنتاجية والجودة أثناء عملية التشغيل. الهدف الرئيسي من عملية التشغيل هذه هو عمل قطع في وسط العينة على عمق (0.3) مم. كما ان الغرض من البحث هو دراسة تأثير طلاء القطب الكهربائي على خشونة السطح (512)، معدل إزالة المواد (MRR) ومعدل تآكل القطب الكهربائي (EWR) حيث تم طلاء ثلاثة من اصل أربعة أقطاب نحاسية بالنيكل (Ni) والفضة (Ag) والذهب (Au) كانت ابعاد الاقطاب الكهربائية هي (5 x 40 x 98( ملم لتشغيل عينات من سبيكة التيتانيوم )1 (Grade بالابعاد )2 x 30 x 30) ملم. تم تحديد معلمات إدخال معينة لعملية القطع على ثلاثة مستويات وهي التيار بالقيم )612 24، 42) أمبير وزمن مكوث النبضة بالقيم (200، 400، 600( مايكروثانية. أظهرت النتائج أن كلا من الخشونة السطحية (SR) ومعدل ازالة المادة (MRR) يرتفعان مع زيادة التيار وزمن مكوث Aros] ولكن ينخفض معدل بلى القطب الكهربائي (EWR) مع زيادة التيار وزمن مكوث النبضة. المقارنة بين القطب الكهربائي النحاسي وبايقي الاقطاب المطلية oa dll) الفضة، والنيكل) تبين ان أفضل قطب كهربائي للخشونة السطحية (SR) هو ball النحاسي غير المطلي ، حيث كانت الخشونة السطحية بقيمة (1.886) مايكرومتر ، وهي أقل Lad بين جميع التجارب عندما تكون معلمات الإدخال )12( أمبير و (200) مايكروثانية. هذه الزيادة في خشونة السطح (SR) ناتجة عن زيادة التيار وبالتالي زيادة طاقة التفريغ ، وكذلك زيادة قوة الانفجار الداخلي وإزالة كمية كبيرة من المواد المنصهرة 6 مما يؤدي إلى توليد حفر أكبر وأعمق بكثير. كان أداء القطب النحاسي المطلي بالذهب أفضل في معدل ازالة المادة Gus (MRR) بلغ (139.6507) مم”/ دقيقة ، وهي أعلى نتيجة بين جميع التجارب عندما كانت معلمات الإدخال )42( أمبيرو )600( مايكروثانية. هذا لأن الذهب (Au) لديه موصلية كهربائية جيدة وبالتالي ارتفاع درجة الحرارة وانصهار المادة ، ومن ثم يكون معدل إزالة المادة أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر القطب الكهربي المطلي بالذهب هو الأفضل لمعدل بلى القطب الكهربائي (EWR) بقيمة )0.3925( مم”/ دقيقة ، وهو الأقل بين جميع التجارب عندما تكون معلمات الإدخال (42) أمبيرو (600) مايكروثانية حيث ان مع زيادة التيار يتم توليد حرارة عالية وزيادة عملية نقل الأيونات والإلكترونات بين قطعة العمل والقطب الكهربائي هذا سيؤدي الى زيادة معدل المادة المزالة وسيقلل من تآكل القطب الكهربائي تدريجياً لأن عملية الإزالة تتركز على قطعة العمل أكثر من القطب الكهربائي لسبائك التيتانيوم. كما تم فحص البنية المجهرية لأربع عينات ، عينة واحدة لكل قطب كهربائي وكانت هذه العينات تحتوي على أعلى معاملات إدخال وهي (42) أمبير و (600) مايكروثانية. أوضحت البنية المجهرية أن القطب الكهربي المطلي بالفضة كان لديه أدنى سمك للطبقة البيضاء (WLT) قدره (64.38036) مايكرومتر وأن القطب الكهربي المطلي بالذهب يحتوي على أعلى سمك للطبقة البيضاء (WLT) قدره (115.26226) مايكرومتر. بينما كان للقطب النحاسي غير المطلي أقل سمك للطبقة المتضررة بالحرارة (HAZ) قدره (76.23726) مايكرومتر وكان أعلى سمك للطبقة المتضررة بالحرارة (HAZ) للقطب المطلي بالنيكل بقيمة (105.96582) مايكرومتر. للدراسة والتنبؤ بنتائج SR و MRR و EWR مع زيادة التيار وزمن مكوث النبضة، تم استخدام برنامج 18 Minitab وتحديدا (Full factorial design) ، وكانت النتائج التنبؤية قريبة للغاية من النتائج العملية. النسب التنبؤية للنموذج الرياضي للاقطاب الكهربائية هي: القطب النحاسي غير المطلي للخشونة السطحية )98.58% = (R-Sq ، القطب الكهربائي المطلي بالفضة لمعدل ازالة المادة )= R-Sq Cahill 5 ،(98.507 الكهربائي المطلي بالفضة لمعدل بلى القطب الكهربائي (99.347 = 2-50 ).

One of the most important and widely used non-traditional cutting machines is called an electric discharge machine (EDM). These machines take electrical energy and turn it into thermal energy. EDM is widely utilized to machine various conductive materials, especially those that are difficult to machine with traditional processes. Electrodes can be coated with various materials or alloys to increase productivity and quality during the machining process. The main objective of this machining process is to make a slot cut in the center of the sample at a depth of (0.3) mm. Also, the purpose of the research is to study the influence of electrode coating on surface roughness (SR), material removal rate (MRR), and electrode wear rate (EWR). Three of the four copper electrodes were coated with nickel (Ni), silver (Ag), and gold (Au) with dimensions (5 x 40 x 98) mm, when samples of titanium alloy plate (Grade 1) were employed with dimensions (2 x 30 x 30) mm. Certain input parameters, including current in values of (12, 24, and 42) A and pulse on time in values of (200, 400, and 600) μs, have been selected. The results showed that surface roughness (SR) and material removal rate (MRR) both rise with increasing current and pulse on time, however electrode wear rate decreases with increasing current and pulse on time. The comparison between the copper electrode and the other coated electrodes (gold, silver, and nickel) shows that the best electrode for surface roughness (SR) is the uncoated copper electrode, with a value of (1.886) μm, which is the lowest value among all experiments when the input parameters are (12) A and (200) μs. This increase in surface roughness (SR) is caused by the increase in the current and, consequently, the increase in the discharge energy, as well as the increase in the implosive force and the removal of a large amount of molten material, which results in the generation of much larger and deeper craters. The Au-coated copper electrode performed best in the material removal rate (MRR), with a value of (139.6507) mm3/min, the highest result among all trials when the input parameters were (42) A and (600) μs. This is because gold (Au) has good electrical conductivity and therefore a high temperature and melting of the material, and then the removal rate of the material is higher. In addition, the Au-coated electrode is the best for electrode wear rate (EWR), with a value of (0.3925) mm3/min, the lowest among all experiments when the input parameters are (42) A and (600) μs. As the current increases and thus high heat is generated and the process of transferring ions and electrons between the workpiece and the electrode increases, the rate of the material removed will increase and the electrode wear will gradually decrease because the removal is focused on the workpiece more than the electrode for titanium alloys. The microstructure of four samples was also examined, one sample for each electrode, and these samples had the highest input parameters, which are (42) A and (600) μs. The microstructure revealed that the Ag-coated electrode had the lowest white layer thickness (WLT) of (64.38036) μm and the Au-coated electrode had the highest white layer thickness of (115.26226) μm. while the uncoated copper electrode had the lowest heat affected zone (HAZ) of (76.23726) μm and the Ni-coated electrode had the highest heat affected zone of (105.96582) μm. For the study and prediction of the results of surface roughness (SR), material removal rate (MRR), and electrode wear rate (EWR) as the current and pulse on time increased, the Minitab 18 software program utilized the full factorial design, and the predicted findings were extremely close to the practical results. The Factorial model accurately predicted the machining responses of (R-Sq = 98.58 %) for SR at an uncoated copper electrode, (R-Sq = 98.50 %) for MRR at an Ag-coated electrode, and (R-Sq = 99.34 %) for EWR at an Ag-coated electrode.

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