لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"
فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحات 7
سید مهدی مروج[1]، ایرج میرزایی [2]، حسن شیروانی [3]
ارومیه- دانشگاه ارومیه دانشکده فنی گروه مکانیک
sm_moravvej@yahoo.com
چکیدهدر این پژوهش به مدلسازی روند ماشینکاری الکتروشیمیایی (Electro Chemical Machining)، که یکی از روشهای غیر سنتی و جدید ماشینکاری می‌باشد، پرداخته می‌شود. هدف از شبیهسازی این فرآیند کاهش هزینه‌های مربوط به مدلسازی و ساخت قالب‌های ماشینکاری، زمان و غیره می‌باشد. در این راستا، با بکارگیری رویکرد قدرتمند گسسته‌سازی با روش اجزاء محدود، مدلسازی انجام گرفته و معادلات حاکم بر فرآیند حل شده و فرسایش در هر گام زمانی برآورد می‌گردد. دستاوردها نشان از توانایی بسیار بالای این رویکرد در بازآفرینی رایانه‌ای این فرآیند دارد. دستاوردها، با ماشینکاری رایانه‌ای پره توربین نشان داده شده است.
.
واژه‌های کلیدی : ماشینکاری الکترو شیمیای- برش آندی- اجزاء محدود- ECM
.
مقدمه
ماشینکاری الکتروشیمیایی که گاهی اوقات با نام برشکاری کاتدی نیز از آن یاد می‌شود یکی از روشهای اخیر ماشینکاری، با توانایی بالا برای استفاده، می‌باشد. پایه و اساس فرآیند جدید نمی‌باشد اما کاربرد فرآیند بعنوان یک ابزار فلزکاری بدیع می‌باشد. گسترش وسیع این فرآیند را می‌توان در راستای نیاز به ماشینکاری مواد سفت و سخت، افزایش یافتن هزینه تلاش و کوشش دستی و نیاز به پیکربندیهای ماشینکاری فرآتر از توانایی ماشینکاریهای مرسوم جستجو کرد.
یکی از برتریهای توانمند ECM در ماشینکاری سطح‌های هندسی پیچیده سه بعدی می‌باشد، بگونه‌ای که اثر ابزار برش بر روی قطعه کار باقی نمی‌ماند. عمر زیاد ابزار کار از ویژگیهای بارز این روش می‌باشد، بطوریکه می‌توان قطعات خیلی زیادی را تنها با یک سری قالب ساخت. ماشینکاری فلزات و آلیاژها، بدون توجه مقاومت و سختی آنها، از دیگر تواناییهای قابل بیان این روش می‌باشد. هرچند این تواناییها را می‌توان مشترک با روش Electric Discharge Machining, EDM یافت اما سطح ماشینکاری شده عاری از تنش و پرداخت سطح بسیار بالا (5 میکرون) جذابیتهای اضافی این روش می‌باشد، ]1[. ناگفته نماند که نرخ ماشینکاری مواد سخت با ECM، در مقایسه با روشهای مرسوم بیشتر است.
کاربردهای عملی ماشینکاری الکتروشیمیایی به تنهایی برای برداشت فلز از یک سطح بکار نمی‌رود بلکه می‌تواند برای پروفیل کردن یک قطعه نیز مورد استفاده قرار گیرد. بیشتر، پره‌های توربین گاز و بخار با این روش ماشینکاری می‌شوند و این تلاش نیز مدلسازی نمونه ای از این قطعات را نشان می‌دهد.
2- فرآیند ECM
میشل فارادی دریافت که اگر دو الکترود در داخل مایعی رسانا قرار بگیرند و به آنها جریان مستقیم اعمال گردد روکشی از ذرات فلز آند بر روی سطح فلز کاتد بوجود خواهد آمد. این فرآیند، در صنعت، سالها بانام آبکاری انجام می‌گیرد. با تغییرات ویژه‌ای، ECM دگرگون شده آبکاری می‌باشد. فرآیند ECM از ابزار و یا الکترودی که پیشتر شکل داده شده است استفاده می‌کند. از این دیدگاه که در ماشینکاری، مواد از روی قطعه‌کار برداشته می‌شود کاتد ابزار و آند قطعه‌کار می‌باشد. همچنین الکترولیتی در فاصله کوچک تامین شده بین قطعه‌کار و ابزار پمپ می‌شود، شکل 1.
شکل 1- طرحواره ماشینکاری الکتروشیمیایی
شکل 1 اجزای پایه‌ای فرآیند را که شامل ابزار، قطعه‌کار، الکترولیت و منبع تغذیه می‌باشد، نشان می‌دهد.
ECM فرآیندی پویا می‌باشد بگونه‌ای که در آن ابزار با نرخ ثابت به سوی قطعه‌کار حرکت کرده و همچنین مرز قطعه‌کار پیوسته فرسایش یافته و تغییر می‌کند و این روند تا به‌دست آمدن شکل نهایی محصول تکرار می‌گردد.
هنگام بازآافرینی رایانه‌ای در هر تکرار چگالی جریان محاسبه شده و بر اساس آن مقدار فرسایش سطح برآورد گشته و مرز سطح تغییر می‌کند.
3- تئوری حاکم در شکل‌دهی با ECM
تئوری ECM و حل مدلهای دو یا سه بعدی آن ساده نمی‌باشد و تنها روشهای عددی است که می‌تواند معادلات دیفرانسیل را برای هندسه‌های پیچیده بازگشایی کرده و پاسخ آنرا بدست آورد که در این شبیه سازی نیز استفاده شده است. اما حل تحلیلی و دقیق بعضی مدل ساده یک‌بعدی ممکن می‌باشدکه جهت تفهیم بهتر نحوه مدلسازی در زیر به آن پرداخته می‌شود. نخست ساده سازیهایی برای حل مدل یک‌بعدی ساده بصورت زیر در نظر گرفته می‌شود:
1- ابزار و قطعه کار دارای رسانایی بالا در قیاس با محلول الکترولیت می‌باشند و همچنین سطح ابزار و سطح کار هم پتانسیل هستند.
2- ولتاژ وابسته به واکنش الکتروشیمیایی در الکترودها صفر است از این رو قانون اهم مستقیما بکار می‌رود.
3- خواص سیستم یکنواخت بوده و به جهت بستگی ندارد.
4- جریان الکترولیت تاثیر مهمی بر رسانایی ویژه الکترولیت ندارد و این مقدار در عملیات ECM ثابت باقی می‌ماند.
5- کل جریان برای براده برداری بکار می‌رود.
در این شرایط نرخ تغییر فاصله بین ابزار و قطعه‌کار، ، نسبت به سطح ابزار از قانون فارادی بدست می‌آید ]2-3[:
[1] کارشناس ارشد مهندسی مکانیک
[2] استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه ارومیه
[3] استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه آنجلیا انگلستان
مقاله شبیهسازی ماشینکاری الکتروشیمیایی ECM
