مطالعه تأثیر پارامترهای فرآیند برنیشینگ ساچمه‌ای و زبری سطح اولیه بر روی ویژگی‌های مغزی زبری سطح قطعات استوانه‌ای مسی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

دوره 32، شماره 2 - شماره پیاپی 24، 1400، صفحه 113-132   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2021.69415.1014

نویسندگان

علی جوادی¹؛ مسعود فرحناکیان¹؛ صادق الهامی جوشقان^{* 2}

¹گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.

²گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

چکیده

پارامترهای مغزی زبری سطح ازجمله پارامترهای مهم در عملکرد سطوح در تماس هستند. برنیشینگ که به‌منظور بهبود پارامترهای سطح و کارسختی شناخته می‌‌شود، بر پارامترهای مغزی زبری سطح نیز تأثیر زیادی دارد. در این پژوهش، به مطالعۀ پارامترهای سطح و به‌ویژه پارامترهای مغزی زبری سطح ازجمله ارتفاع قله و عمق درۀ کاهیده، قبل و پس از فرایند برنیشینگ ساچمه‌ای روی قطعات مسی پرداخته شده است. پروفیل اولیۀ سطح و ابزار با قابلیت تغییر قطر ساچمۀ ورودی‌های پژوهش حاضر هستند که در کنار نیرو و پیشروی برنیشینگ مطالعه می‌شوند. نتایج نشان داد که فرایند برنیشینگ مقادیر زبری سطح (Ra) را در حدود 90 تا 96درصد کاهش می‌دهد. همچنین، استفاده از ساچمه با قطر 20میلی‌متر نسبت به قطر 12میلی‌متر، 20درصد کاهش بیشتر Ra را به‌دنبال خواهد داشت. کاهش ارتفاع قلۀ کاهیده و کاهش عمق درۀ کاهیده در فرایند برنیشینگ ساچمه‌ای به‌ترتیب، حدود 80 تا 90درصد و بین 20 تا 80درصد است که بیانگر اثرگذاری کمتر فرایند برنیشینگ بر عمق دره کاهیده است. بنابراین، شرایط اولیه و ازجمله زبری سطح اولیه تأثیر زیادی بر عمق درۀ کاهیده خواهد داشت. سطوح پرداخت‌شده با سنباده 60 و تراشکاری با پیشروی 24/0میلی‌متر بر دور که بیشترین مقادیر زبری سطح را دارا بودند، تأثیرپذیری و بهبود بیشتری از عملیات برنیشینگ پیدا کردند.

کلیدواژه‌ها

برنیشینگ ساچمه‌ای؛ مغزی زبری سطح؛ زبری سطح؛ میکروسختی؛ پروفیل سطح

مراجع

1. N. El-Tayeb, K. Low, P. Brevern, "Influence of roller burnishing contact width and burnishing orientation on surface quality and tribological behaviour of Aluminium 6061", Journal of materials processing technology, Vol. 186, pp: 272-278, (2007)
2. J. Maximov, G. Duncheva, A. Anchev, M. Ichkova, "Slide burnishing—review and prospects", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 104, pp: 785-801, (2019)
3. S. Thamizhmnaii, B.B. Omar, S. Saparudin, S. Hasan, "Surface roughness investigation and hardness by burnishing on titanium alloy", Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 28, pp: 139-142, (2008)
4. M. Korzynski, "A model of smoothing slide ball-burnishing and an analysis of the parameter interaction", journal of materials processing technology, Vol. 209, pp: 625-633, (2009)
5. A. Sagbas, "Analysis and optimization of surface roughness in the ball burnishing process using response surface methodology and desirabilty function", Advances in Engineering Software, Vol. 42, pp: 992-998, (2011)
6. F. Gharbi, S. Sghaier, H. Hamdi, T. Benameur, "Ductility improvement of aluminum 1050A rolled sheet by a newly designed ball burnishing tool device", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 60, pp: 87-99, (2012)
7. G.D. Revankar, R. Shetty, S.S. Rao, V.N. Gaitonde, "Analysis of surface roughness and hardness in ball burnishing of titanium alloy", Measurement, Vol. 58, pp: 256-268, (2014)
8. Z. Jing, X. Wei, L. Ning, F.-l. Li, "A gradient nano/micro-structured surface layer on copper induced by severe plasticity roller burnishing", Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 24, pp: 441-448, (2014)
9. X. Zhang, H. Luo, Z. Han, J. Lv, "Evolution of microstructures and texture in the surface layer of copper during burnishing process", Materials Science and Technology, Vol. 30, pp: 1742-1750, (2014)
10. M.S. John, A.W. Wilson, A.P. Bhardwaj, A. Abraham, B. Vinayagam, "An investigation of ball burnishing process on CNC lathe using finite element analysis", Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 62, pp: 88-101, (2016)
11. G. Rotella, S. Rinaldi, L. Filice, "Roller burnishing of Ti6Al4V under different cooling/lubrication conditions and tool design: effects on surface integrity", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 106, pp: 431-440, (2020)
12. T.-T. Nguyen, L.-H. Cao, T.-A. Nguyen, X.-P. Dang, "Multi-response optimization of the roller burnishing process in terms of energy consumption and product quality", Journal of Cleaner Production, Vol. 245, pp. 119328, (2020)
13. T.-T. Nguyen, L.-H. Cao, X.-P. Dang, T.-A. Nguyen, Q.-H. Trinh, "Multi-objective optimization of the flat burnishing process for energy efficiency and surface characteristics", Materials and Manufacturing Processes, Vol. 34, pp: 1888-1901, (2019)
14. R.W. Maruda, G.M. Krolczyk, S. Wojciechowski, B. Powalka, S. Klos, N. Szczotkarz, M. Matuszak, N. Khanna, "Evaluation of turning with different cooling-lubricating techniques in terms of surface integrity and tribologic properties", Tribology International, Vol., pp: 106334, (2020)
15. G. Krolczyk, J. Krolczyk, R. Maruda, S. Legutko, M. Tomaszewski, "Metrological changes in surface morphology of high-strength steels in manufacturing processes", Measurement, Vol. 88, pp: 176-185, (2016)
16. M. Sedlaček, B. Podgornik, J. Vižintin, "Correlation between standard roughness parameters skewness and kurtosis and tribological behaviour of contact surfaces", Tribology international, Vol. 48, pp: 102-112, (2012)
17. G.H.C. Barros, C.R. Schramm, S.D. Franco, L.J. Arantes, R.V. Arencibia, "Effect of grain size and number of strokes on Rk parameters and emptiness coefficient in honing process", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 103, pp: 3717-3734, (2019)
18. م.س. مهدیه, ا. رفعتی, س. کارگر, م. دانش, "بررسی پارامترهای مؤثر روی استحکام و میکرو سختی سطوح حاصل از عملیات رولربرنشینگ با استفاده از روش تاگوچی", دوازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران, بیرجند، ایران, (1390).
19. س. ساکی انتظامی, م. فرحناکیان, غ. نجارزاده, ساخت یک ابزار برنیشینگ و بررسی تجربی پارامترهای مؤثر بر فرایند برنیشینگ سطوح خارجی, کنفرانس ملی مهندسی مکانیک ایران, دانشگاه شیراز, (1392).
20. S. Amini, A. Bagheri, R. Teimouri, "Ultrasonic-assisted ball burnishing of aluminum 6061 and AISI 1045 steel", Materials and Manufacturing Processes, Vol. 33, pp: 1250-1259, (2018)
21. R. Teimouri, S. Amini, "Analytical modeling of ultrasonic surface burnishing process: evaluation of through depth localized strain", International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 151, pp: 118-132, (2019)
22. E. Gadelmawla, M. Koura, T. Maksoud, I. Elewa, H. Soliman, "Roughness parameters", Journal of materials processing Technology, Vol. 123, pp: 133-145, (2002)