بهینه‌سازی دقت ابعادی فولادِ قالب در فرایند وایرکات مبتنی بر روش سطح پاسخ

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 6، دوره 35، شماره 2 - شماره پیاپی 32، تیر 1402، صفحه 97-106   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2023.80447.1154

نویسندگان

مسعود صیدی¹؛ فرشاد ربیعی^{* 2}؛ زهرا صیدی³

¹دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

²گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ایلام

³دانشکده انرژی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

چکیده

یکی از قطعات صنعتی که نیازمند دقت ساخت بسیار بالایی می باشد قالب های صنعتی و خصوصاً قالب های برش می باشد. در این قالب ها میزان لقی سنبه و ماتریس برابر 0.1 ضخامت ورق است از این رو دقت ساخت این قالب ها بسیار دارای اهمیت می باشد. امروزه از فرایند وایرکات در ساخت این قالب ها به وفور مورد استفاده قرار می گیرد. در فرایند، بدلیل عدم تماس ابزار با قطعه کار، تنش های مکانیکی وجود ندارد و قطعات تولیدی دارای دقت بالایی هستند. با این وجود، جهت دستیابی به دقت بالای مورد نیاز در ساخت قالبهای برش، از روشهای مختلفی استفاده می شود. در این تحقیق با استفاده از روش رویه پاسخ، مقدار دقت ابعادی بر اساس سه پارامتر سرعت سیم، کشش سیم و توان ژنراتور برای قطعه کار فولادی Mo40 مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس این روش، در ابتدا میزان اهمیت هر یک از پارامترها بر دقت ابعادی مشخص گردید. سپس با استخراج معادله منطبق بر تستهای انجام شده، مقدار بهینه دقت ابعادی بر اساس پارامترهای مذکور استخراج گردید. نتایج نشان داد که به ازای مقادیر کشش 1.3485 کیلوگرم، سرعت سیم 10 سانتیمتر بر ثانیه و توان 46.7677 درصد مقدار دقت به بیشینه مقدار خود می رسد. در نهایت این مقادیر به صورت تجربی مورد تست قرار گرفت و مقدار 0.2 درصد خطا ثبت گردید. از این رو می توان با استفاده از روش رویه پاسخ، مقدار دقت ابعادی را در فرایند وایرکات قالبهای صنعتی فولادی مورد استفاده قرار داد.

کلیدواژه‌ها

وایرکات؛ سرعت تزریق سیم؛ کشش سیم؛ توان ژنراتور؛ روش سطح پاسخ؛ دقت ابعادی؛ بهینه‌سازی

مراجع

1. Kumar, V. Kumar and J. Kumar, “Multi-response optimization of process parameters based on response surface methodology for pure titanium using WEDM process”, Advanced Manufacturing Technology, vol. 68, pp. 2645-2668, (2013).
2. Liu, Q. Zhang, M. Zhang and J. Zhang, “Review of size effects in micro electrical discharge machining”, Precision Engineering, vol. 44, pp. 29-40, (2016). 
3. Hourmand, A.A. Sarhan and M.Y. Noordin, “Development of new fabrication and measurement techniques of micro-electrodes with high aspect ratio for micro EDM using typical EDM machine”, Measurement, vol. 97, pp. 64-78, (2017).
4. C. Chen and J. Cox, “Taguchi-based optimization of surface roughness and dimensional accuracy in wire EDM process with S7 heat treated steel”, Materials and Metallurgical Engineering, vol. 11, no. 8, Pp. 568-573, (2017).
5. M. Abbas, D.G. Solomon and M.F. Bahari, “A review on current research trends in electrical discharge machining (EDM)”, machine tools and Manufacture, vol. 47, pp. 1214-1228, (2007).
6. Banu and M.Y. Ali, “Electrical discharge machining (EDM): a review”, Engineering Materials and Manufacture, vol. 1, pp. 3-10, (2016).
7. Chalisgaonkar and J. Kumar, , “Multi-response optimization and modeling of trim cut WEDM operation of commercially pure titanium (CPTi) considering multiple user's preferences”, Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 18, pp. 125-134, (2015).
8. H. Guu and H. Hocheng, “Improvement of fatigue life of electrical discharge machined AISI D2 tool steel by TiN coating”, Materials Science and Engineering: A, vol. 318, pp. 155-162, (2001).
9. Jeelani, and M.R. Collins, “Effect of electric discharge machining on the fatigue life of Inconel 718”, International journal of fatigue, vol. 10, no. 2, pp. 121-125, (1988).
10. A. Zeid, “On the effect of electrodischarge machining parameters on the fatigue life of AISI D6 tool steel”, Materials Processing Technology, vol. 68, pp. 27-32, (1997).
11. Ramulu, G. Paul and J. Patel, “EDM surface effects on the fatigue strength of a 15 vol% SiCp/Al metal matrix composite material”, Composite structures, vol. 54, no. 1, pp. 79-86, (2001).
12. Nair, A. Pramanik, A.K. Basak, C. Prakash, S. Debnath, S. Shankar and A.R. Dixit, “Experimental investigation on material removal rate, kerf width, surface roughness and the dimensional accuracy the accuracy of hole in Inconel 718 using wire electric discharge”, Process Mechanical Engineering, vol. 1, (2022).
13. Zahoor, H.A. Azam, M.P. Mughal, N. Ahmed, M. Rehman and A. Hussain, “WEDM of complex profile of IN718: multi-objective GA-based optimization of surface roughness, dimensional deviation, and cutting speed”, Advanced Manufacturing Technology, vol. 114, pp. 2289-2307, (2021).
14. B. Manjunatha, H.V. Ravindra and N. Kuruvila, “ESTIMATION OF SURFACE ROUGHNESS AND DIMENSIONAL ACCURACY USING PROCESS PARAMETERS IN WIRE CUT EDM BY ARTIFICIAL NEURAL NETWORK”, International of symposium on measurement and quality control, vol. 1, (2007).
15. Kanlayasiri and P. Jattakul, “Simultaneous optimization of dimensional accuracy and surface roughness for finishing cut of wire-EDM ed K460 tool steel”, Precision engineering, vol. 37, no. 3, pp. 556-561, (2013).
16. Y. Ali, A. Banu, M. Salehan, E.Y. Adesta, M. Hazza and M. Shaffiq, “Dimensional accuracy in dry micro wire electrical discharge machining”, Mechanical Engineering and Sciences, vol. 12, no. 1, pp. 3321-3329, (2018).
17. Chaudhary, A.N. Siddiquee, A.K. Chanda, S. Ahmad, I.A. Badruddin and Z.A. Khan, “Multiple Response Optimization of Dimensional Accuracy of Nimonic Alloy Miniature Gear Machined on Wire Edm Using Entropy Topsis Andpareto Anova”, Computer Modeling in Engineering & Sciences, vol. 126, no. 1, pp. 241-259, (2021).
18. Chakraborty, S. Mitra and D. Bose, “Optimisation of machining performance in PMWEDM of titanium alloy using the hybrid technique (GRA-PCA)”, Advances in Materials and Processing Technologies, vol. 1, no. 2, pp. 1-14, (2020).
19. Abyar Firouzabadi, J. Parvizian and A. Abdullah, “Improving accuracy of curved corners in wire EDM successive cutting”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 76, pp. 447-459, (2015).
20. N. Islam, N.H. Rafai and S.S. Subramanian, “An investigation into dimensional accuracy achievable in wire-cut electrical discharge machining”, Proceedings of the world congress on Engineering, vol. 3, pp. 2476-2481, (2010).
21. Sudhakara and G. Prasanthi, “Optimization of dimensional deviation: wire cut EDM of vanadis-4e (powder metallurgical coldworked tool steel) by Taguchi method”, Proceedings of 5th International and 26th All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference (AIMTDR), IIT Guwahati, Assam, India, December 12–14, (2014).
22. Sharma, R. Khanna, R.D. Gupta and R. Sharma, “Modeling and multiresponse optimization on WEDM for HSLA by RSM”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 67, pp. 2269-2281, (2013).
23. Arya and H. Singh, “Optimization of Wire-cut EDM process parameters using TLBO algorithm”, Engineering Research Express, vol. 4, no. 3, pp. 035051, (2022).
24. Ghasempour-Mouziraji, M. Hosseinzadeh, H. Hajimiri, M. Najafizadeh and E. Marzban Shirkharkolaei, “Machine learning-based optimization of geometrical accuracy in wire cut drilling”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 123, no. 11, pp. 4265-4276, (2022).
25. P. Garg, A. Jain and G. Bhushan, “Multi-objective optimization of process parameters in wire electric discharge machining of Ti-6-2-4-2 alloy”, Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 39, pp. 1465-1476, (2014).
26. Abyar Firouzabadi, A. Abdullah, J. Parvizian and A. Fadai Tehrani, “Investigating the accuracy of machining corners in wirecut and determining the relationship between the error of the corner radius and the thickness of the remaining load”, The 11th conference of manufacturing and production engineering, Iran, October 19-21, (2010). (In Persian)
27. Rezaei Ashtiani, H. Khoshkish and R. Narimani, “Investigating the dimensional accuracy of the part and tool wear in EDM using different types of tool electrodes”, The 12th annual (international) conference of mechanical engineering, Iran, May, (2006). (In Persian)
28. Qureshi, V. Tahmasabi, S. Hakak Zargar, “Optimization of machining parameters on surface quality and dimensional accuracy of the hole in micro-drilling process of rice alloy by response surface method”, The 12th conference of manufacturing and production engineering, Iran, December 29-30, (2011). (In Persian)
29. Rezaei Ashtiani and H. Bisadi, “Investigating the effect of cross-sectional area of spark energy distribution on the dimensional accuracy of electrical discharge machining (EDM)”, The 9th Manufacturing and Production Engineering Conference, Iran, February, (2010). (In Persian)