تحليل آماري و تجربي اثر ارتعاش فراصوت بر فرآيند شكل ‌دهي گرم تدريجي آلياژ تيتانيوم

از آنجائي كه بكارگيري ارتعاشات فراصوت (UV) منجر به بهينه سازي‌ هاي قابل توجهي در فرآيندهاي توليدي شده است، در اين مطالعه به بررسي اثر ارتعاشات فراصوت طولي بر عملكرد فرآيند شكل‌دهي تدريجي گرم الكتريكي (EHIF) ورق‌هاي Ti-6Al-4 V پرداخته شده‌است. در اين روش، ارتعاشات فراصوت با فركانس بالا و دامنه طولي كم با فرآيند EHIF تركيب شده ‌است.  همچنين تجهيزات مورد نياز براي انجام فرآيند EHIF و تجهيزات الحاقي اعمال ارتعاشات فراصوت به ابزار،  طراحي ، ساخته و به كار برده شده‌اند. در اين روش، ارتعاشات فراصوت به يك ابزار شكل‌دهي چرخشي كه به ابزار گير ماشين فرز كنترل عددي متصل است، منتقل مي‌شود. براي يافتن تاثير پارامترهاي انتخاب شده بر فرآيند، هندسه هايپربوليكي انتخاب شده و تعدادي از آنها مطابق طراحي آزمايش ساخته شده‌اند. طراحي آزمايش و تحليل واريانس (ANOVA)  جهت شناسايي شرايط بهينه براي پارامترهاي موثر استفاده شد. سپس اين پارامترها با روش سطح پاسخ (RSM) بهينه شدند. در اين مطالعه، با تغيير ورودي‌هاي مختلف در فرآيند EHIF از جمله نرخ پيشروي، گام عمودي و شدت جريان، ويژگي‌هاي مهم خروجي مانند كيفيت سطح، حداكثر زاويه شكل‌گيري در هر دو فرآيند EHIF معمولي و EHIF  انجام شده به كمك امواج فراصوت بررسي شدند. نتايج اين آزمايش‌ها نشان داد كه تركيب EHIF با امواج فراصوت منجر به بهبود كيفيت سطح و همچنين زاويه شكل‌گيري قطعات مي‌شود. تجزيه و تحليل فازي توسط پراش اشعه ايكس (XRD) بر روي قطعات ساخته شده نشان داد كه تحريك مكانيكي با ارتعاش فراصوت موجب گرمايش بين‌دانه‌اي در آلياژ Ti-6Al-4V شده و تغيير فاز α به β راحت‌تر و سريع‌تر انجام شده است. در واقع ارتعاشات فراصوت، تركيب فازي حالت عادي آلياژ شامل فاز آلفا و بتا ( α+β ) با درصد غالب فاز آلفا ( α ) و ساختار HCP را به تركيبي با درصد بيشتري از فاز بتا ( β ) و ساختار BCC تغيير داده است،كه اين پديده  منجر به بهبود شكل‌پذيري و افزايش حداكثر زاويه شكل‌گيري در حدود 25% تا 30% مي‌شود.