1 / 110

توليد مخصوص Unconventional Machining

توليد مخصوص Unconventional Machining. دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابل دانشكده مهندسي مكانيك - حسيني. مراجع. Modern Machining Processes P. C. PANDEY & H. S. SHAN – University of Roorkey, Roorkey. Tata McGraw-Hill Publishing. Hand Book of ASM, Vol.16 Reference Hand Book for Engineers

terri
Download Presentation

توليد مخصوص Unconventional Machining

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. توليد مخصوصUnconventional Machining دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابل دانشكده مهندسي مكانيك - حسيني

  2. مراجع • Modern Machining Processes P. C. PANDEY & H. S. SHAN – University of Roorkey, Roorkey. Tata McGraw-Hill Publishing. • Hand Book of ASM, Vol.16 • Reference Hand Book for Engineers • روشهاي ماشينكاري مدرن ترجمه فرزاد بيغال - نشر طراح • روشهاي نوين توليد تأليف دكتر رمضانعلي مهدوي نژاد – انتشارات دانشگاه تهران

  3. فصل اولكليات • مقدمه • دسته بندي روشهاي مدرن توليد • پارامترهاي مؤثر در انتخاب فرآيند

  4. دسته بندي فرآيندها

  5. علائم اختصاري فرآيندها

  6. پارامترهاي مؤثر در انتخاب فرآيند شامل موارد زير مي باشد: • پارامترهاي فيزيکي • خصوصيتهاي جنس و شکل ظاهري قطعهکار • قابليتهاي فرآيند • جوانب اقتصادي

  7. پارامترهاي فيزيكي • بعنوان نمونه روش EDM و USM بطور تقريبي توان مورد نياز يکساني دارند (2700 و2400 وات ) درحاليکه ECM تواني در حدود 40 برابر توان دو مورد قبلي را براي ماشينکاري نياز دارد.

  8. شكل هندسي و پيچيدگي كار • ECM عليرغم اينکه بيشترين توان الکتريکي را مصرف مينمايد بهترين روش براي سوراخکاري سوراخهاي طولاني با قطر کم با نسبت طول به قطر بيشتر از 20 ميباشد.

  9. خصوصيات قطعه كار • در قطعات نارساناي الکتريکي روشهاي ECM و EDM روشهاي نامناسبي جهت ماشينکاري ميباشند درحاليکه روشهاي مکانيکي دستيابي به نتايج مطلوب را امکانپذير ميسازد.

  10. قابليت هاي هر فرآيند • اگرچه ECM بهترين پرداخت سطح را نتيجه ميدهد ولي در مقايسه با AJM يا USM سطح آسيب ديده متالورژيکي وسيعي را ايجاد مينمايد. نرخ باربرداري

  11. خوردگي تجهيزات و ابزار • يکي ديگر از مزاياي ECM خوردگي و فرسايش بسيار کم ابزار (مطابق جدول(1-6) ) مي باشد از طرفي مشکل اساسي با آلودگي الکتروليت مورد استفاده در فرآيند و نيز خوردگي اجزاي مختلف ماشين در اين روش وجود دارد. 1نسبت حجم برداشته شده از كار به حجم برداشته شده از ابزار

  12. مقايسه اقتصادي

  13. مقايسه از نظر راندمان

  14. فصل دومماشينكاري با پرتو الكتروني EBM • مقدمه و تاريخچه • اجزا و نحوه كار • نرخ براده برداري • نيروها در منطقه ماشينكاري

  15. مقدمه • دلايل وسعت كاربرد اين روش: • خواص مطلوب اين روش، شامل رزلوشن زياد و نيز عمق ماشينکاري زياد نسبت به ضخامت کم قطعه کار مي باشد که از طول موج کوتاه و انرژي زياد امواج اشعه الکتروني ناشي مي گردد. • دانسيته تواني درحدود نيز در اين روش قابل دستيابي مي باشد که قادر است کليه مواد مهندسي و مورد مصرف در صنعت را ظرف کوتاهترين زمان ممکن تبخير نمايد. سرعت اشعه الکتروني توليد شده در اين روش به حدود دوسوم سرعت نور مي رسد.

  16. در دو نوع مي باشد: • Thermal type: • توانايي زياد اشعه الکتروني در ايجاد حرارت از مدتها قبل شناسايي شده است. در دهه 1930 از اشعه الکتروني براي سوراخکاري دهانه ميکروسکوپهاي الکتروني استفاده شد. در سال 1947 استيگروالد (Steigerwald) و همکارانش در A.G. (Germany) Carl Zeiss يک ماشين فرز با اشعه الکتروني ساختند. • Non-thermal type: • توانايي انجام واکنش شيميايي توسط اشعه الکتروني با انرژي کم براي اولين بار توسط کار(P. H. Carr) مشاهده گرديد و مورد بررسي قرار گرفت.

  17. اجزا و نحوه كار • دسنگاه EBM از اجزاي زير نشكيل يافته • تفنگ الکتروني • محفظه خلأ و پمپ خلأ • ميز قابل حرکت • سيستم کنترل • وسايل مونيتورينگ فرايند ماشينکاري

  18. نرخماشينكاري R= η P/W η : راندمان بار برداري J/s P : توان بر حسب W : انرژي ويژه لازم به منظور تبخير ماده بر حسب

  19. نيروها در منطقه ماشينكاري • نيروهاي وارد بر مذاب • نيروي حاصل از برخورد الکترونها • نيروي عکس العمل حاصل از تبخير قطعه کار • نيروي حاصل از کشش سطح • نيروي ناشي از فشار هيدرواستاتيکي مذاب • نيروي الكترواستاتيك

  20. نيروي حاصل از برخورد الکترونها • مقدار آنرا مي توان از تغييرات مومنتوم اشعه الکتروني قبل و بعد از برخورد به سطح قطعه کار مطابق رابطه زير تخمين زد. :فشار حاصل از بمباران الکتروني و برحسب : جرم الکترون : سرعت الکترون بر حسب : دانسيته جريان بر حسب e : بار الکترون

  21. سرعت الکترون را مي توان از ولتاژ استفاده شده براي شتاب دهي به الکترونها (V) بدست آورد: نيروي حاصل از بمباران الکتروني برابر خواهد بود با : که در آن r شعاع حفره ايجاد شده و Iجريان الکتريکي کل است.

  22. نيروي عکس العمل حاصل از تبخير قطعه کار • با درنظر گرفتن اثر مومنتوم حرارتي حاصل از تبخير مواد و با فرض ثبات مومنتوم : فشار ناشي از نيروي عکس العمل حاصل از تبخير قطعه کار : جرم ماده جدا شده در واحد سطح در واحد زمان : سرعت حرکت اتم در حال تبخير و جدا شدن : جرم پروتون K : ثابت بولتزمن M : وزن اتمي ماده T : دما نيروي کل حاصل از عکس العمل تبخير ماده : جرم ماده جدا شده در واحد زمان

  23. نيروي حاصل از کشش سطح • برابر با حاصل ضرب محيط حفره در نيروي انبساطي (بر حسب N/m ) مي باشد. • فشار هيدرواستاتيکي حاصل از ماده مذاب در کناره حفره : کشش سطح : شعاع حفره r • مقدار نيروي کشش سطح براي مس، نقره، طلا و... در دماي ذوب درحدود (dynes/cm) 2000-500 مي باشد.

  24. اگر نيروي کشش سطح از نيروي عکس العمل تبخير بيشتر باشد ماده مذاب تمايل به پايين رفتن از ديواره حفره دارد که تحت تأثير اشعه الکتروني تبخير مي شود و در صورتيکه اين نيرو از نيروي عکس العمل تبخير کمتر باشد (اين حالت در حفره هاي بزرگ اتفاق مي افتد) ماده مذاب به سمت بيرون از حفره هدايت مي شود.

  25. پارامترهاي باربرداري • جريان يا شدت جريان خروجي الکترونها شدت جريان حاصل از تخليه الکترونها جريان اشعه الکتروني

  26. انرژي پالس و سرعت باربرداري زمان روشني پالس ها عموماً در حدود µs 50تاms 10 مي باشد. سرعت ماشينکاري و گرم شدن سطح قطعه کار درگرو شدت تواني است که در هر پالس بر واحد سطح اعمال مي گردد. شدت توان

  27. عمق فرسايش:عبارت است از عمقي از قطعه کار که به ازاي تابش يک پالس اشعه الکتروني تبخير و برداشته مي شود. عمق فرسايش با مجذور ولتاژ شتاب دهنده رابطه مستقيم دارد کاژمارک : يک مقدار بهينه براي ولتاژ شتاب دهنده وجود دارد که به ازاي آن عمق فرسايش بيشينه خواهد بود. با افزايش عمق تعداد پالسهاي لازم براي رسيدن به عمق مشخص از قطعه کار بصورت هايپربوليک افزايش مي يابد.

  28. سرعت براده برداري • سرعت براده برداري :تعداد پالسهاي لازم براي برداشتن جرم مشخصي از قطعه كار(بصورت حجمي) يا رسيدن به عمق مشخص • عوامل مؤثر در سرعت باربرداري: • دماي جوش • ضريب انتقال حرارت • رسانايي الكتريكي • انرژي وارد شده بر واحد سطح • مدت زمان پالس • جابجايي از فاصله كانوني

  29. نمودارهاي سرعت باربرداري

  30. اثر ضخامت و قطر سوراخ در سرعت سوراخكاري

  31. زبري سطح كار زبري سطح تابع جنس كار(خصوصيت حرارتي) و انرژي هر پالس بر سطح تماس دارد.

  32. سطح آسيب ديده متالورژيكي

  33. كاربردهاي EBM • اين روش براي سوراخكاري ظريف قطعات سخت، (با ضخامت تا 10 ميليمتر)كه دقت ابعادي در حدود 25 ميكرون است و تعداد سوراخها روي قطعات زياد است مناسب بوده چرا كه توانايي ماشينكاري با سرعت 5 سوراخ در ثانيه را دارد. • فيلتر و شبكه هاي صنايع غذايي • كله نخ ريسي(در توليد فايبرگلاس) با 11800 سوراخ در ماده اي با ضخامت 4.3 تا 6.3 ميليمتر كه قطر سوراخها و دقت ابعادي آنها است. • در شابلون هاي مربوط به ساخت ICها

  34. مزاياي فرآيند ماشينكاري EBM • سرعت سوراخكاري بسيار زياد • عدم وابستگي به جنس ماده • قابليت كنترل فرآيند توسط كامپيوتر • دقت ابعادي بسيار زياد • معايب فرآيند ماشينكاري EBM • سرمايه گذاري زياد براي تجهيزات • وجود زمان زياد مرده ماشينكاري • ايجاد لايه انجماد مجدد در موضع ماشينكاري شده • نياز به اپراتور ماهر • محدوديت در ضخامت قطعه كار (تا 10 ميليمتر)

  35. فصل سومماشينكاري به روش الكتروشيمياييECM • مقدمه • اساس كار ماشين • اجزاي ماشين

  36. مقدمه • الكتروليز: با عبور جريان مستقيم (و در بعضي موارد غير مستقيم) از بين دو جسم رسانا كه در ظرفي از الكتروليت غوطه ورند، ماده از قطب مثبت(آند) حركت كرده و روي قطب منفي(كاتد) مي نشيند. • ماشينكاري الكتروشيميايي از حدود 50 سال پيش توسط L. A. Williams كشف شد.

  37. اساس كار • ECM: عبارت است از براده برداري از قطعه خام و فرم نيافته توسط ابزار فرم يافته، تحت ولتاژ كم كه بفاصله كمي از هم قرار گرفته اند و در بين آنها جريان قوي و كنترل شده الكتروليت كه از طرف ابزار به قطعه كار مي باشد، وجود دارد.

  38. شماتيك ماشين ECM

  39. نمونه ECM

  40. ابزار(كاتد):معمولاً از جنس برنج، مس يا برنز الكتروليت:معمولاً از مخلوط كلريد سديم يا نيترات سديم يا سولفات مس با آب • مولد قدرت:DCبا دامنه ولتاژ 5 تا 25 ولت و شدت جرياني برابر 1.5 تا 8 آمپر بر ميليمتر مربع. مقدار جريان برابر 5 تا 40000 آمپر • نرخ نفوذپذيري ابزار:متناسب است با شدت جريان. سرعت ماشينكاري 2.5 تا 12 ميليمتر بر دقيقه • خوردگي ابزار:تقريباً صفر • استفاده از جريان مستقيم براي مواردي كه ابزار احيا كننده شديد و اكسيد آن تقريباً عايق باشد(مانند Al و Ti و ...)

  41. اجزاي موجود در فرآيند ECM • ابزار كاتدي:عموماً بصورت تصويري از بخش ماشينكاري(حفره) است. • قطعه كار آندي:كه در نزديكي آند نگه داشته مي شود. • منبع قدرت DC :بايد قابليت ايجاد جريان كافي بين ابزار و قطعه كار را داشته باشد. • الكتروليت:مايعي با قابليت هدايت الكتريكي بالا كه بين ابزار و قطعه كار در جريان است.

  42. ابزار كاتدي • دقت ابعادي و پرداخت نهايي كار به دقت و پرداخت ابزار بستگي دارد. • جنس ابزار: Al ، Brass ، برنز ، مس ، كربن ، فولاد زنگ نزن و پلاستيك هاي تقويت شده و ... • براي فرم دهي ابزار از روشهاي مختلف مانند فورج دقيق استفاده مي شود. • قطعه كار آندي • خصوصيت لازم هدايت الكتريكي خوب • خواص شيميايي قطعه كار روي نرخ ماشينكاري تأثير دارد. • جنس فيكسچرها از اپوكسي رزين، رزين و پشم شيشه يا PVC كه مقاومت حرارتي بالا و جذب رطوبت كم دارند، است.

  43. منبع قدرت DC و سيستم كنترل • اين فرآيند نياز به ولتاژي در حدود 5 تا 25 و در موارد نادر 30 ولت دارد. شدت جريان نرمال مورد نياز حدود 800 آمپر بر سانتيمتر مربع و در شرايط خاص ممكن است افزايش يابد.

  44. الكتروليت • وظايف الكتروليت: • كامل كردن و به جريان انداختن مدار بين ابزار و قطعه كار • اجازه به فرآيند براي رخ دادن واكنش هاي مطلوب ماشينكاري • انتقال حرارت حاصل از واكنش شيميايي • انتقال مواد حاصل از واكنش به فضاي دورتر • خصوصيت هاي ضروري الكتروليت: • هدايت الكتريكي زياد • ويسكوزيته خيلي كم و ضريب انتقال حرارت زياد • مقاومت دربرابر شكل گيري فيلمي از سيال روي كار • پايداري شيميايي • آماده سازي آسان و ارزان

  45. اگر مقاومت الكتروليت 10اهم متر و جريان 40000 آمپر باشد، حرارت ايجاد شده در گپ 1.6مگا وات خواهد بود. • اگر ظرفيت حرارتي(C) زياد باشد به ازاي حرارت معيني كمتر گرم مي شود. • ضريب هدايت حرارتي(K) اگر زياد باشد تغيير دما در الكتروليت كمتر و درنتيجه نوسانات ماشينكاري كمتر خواهد بود. • نقطه جوش بالا باعث مي شود ديرتر بخار شود و مشكلات ماشينكاري را كاهش مي دهد. • ويسكوزيته كم، باعث زياد شدن عدد رينولدز و مغشوش شدن جريان مي گردد درنتيجه ذرات هيدروكسيد براحتي از روي فلز كنده مي شوند. هدايت حرارتي نيز افزايش مي يابد. پمپ كوچكتري نيز لازم خواهد بود.

  46. دبي الكتروليت براي شست و شو • دبي بهينه تابع شرايط ماشينكاري، جنس الكتروليت، جنس قطعه كار و شرايط ژنراتور مولد قدرت است. • دبي كمتر از مقدار بهينه شود: • انتقال حرارت به راحتي و به ميزان كافي صورت نمي گيرد. • IGA (Inter Granular Affect) رخ مي دهد. • عدم يكنواختي سطح كار • عدم توانايي كنترل تولرانس و ايجاد گشادي كناري • امكان نشستن ماده روي ابزار

  47. دبي بيشتر از دبي بهينه شود: • كاويتاسيون رخ مي دهد(با افزايش سرعت جريان افت فشار ايجاد مي شود) و حباب بخار بوجود مي آيد: • بخار ايجاد مي شود • ايجاد ارتعاش و سر و صدا • لاغر شدن ابزار

  48. NaCl:ضريب هدايت الكتريكي در طول ماشينكاري نسبتاً پايدار وPH ثابت است. خورنده است . براي تنگستن-كاربايد استفاده نمي شود. • KCl: مانند NaCl است. • NaNo3: خورندگي كمتري دارد. براي Al و Cu توصيه مي شود. لايه اكسيدي روي كار ايجاد مي كنند و صافي سطح مناسب نيست.

  49. روابط نرخ براده برداري و مقدار پيشروي اگر جرم اتمي عنصري A باشد و هر اتم آن n الكترون آزاد داشته باشد، بار الكتريكي يك اتم گرم آن برابر خواهد بود با:

  50. s:تصوير پيشاني ابزار f:سرعت پيشروي ابزار در كار

More Related