بررسي المان محدود 5.2 بعدي فرآيند ماشينكاري كرايژونيك با سرعت بالا

2.5D finite element approach for high speed cryogenic machining

شبيه‌سازي فرآيند ماشينكاري كرايژونيك به علت نياز به استفاده از مدل سه‌بعدي در روش المان محدود و همچنين بالا بودن زمان حل، همواره با محدوديت‌هايي مواجه بوده و كمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. براي رفع اين محدوديت در پژوهش حاضر، يك مدل المان محدود 5/2 بعدي در نرم‌افزار ABAQUS براي مطالعه فرآيند ماشينكاري كرايژونيك توسعه داده شده و با مدنظر قرار دادن فرضيات واقع‌بينانه‌تري، فرآيند تشكيل براده شبيه‌سازي شده است. در اين روش از نيتروژن مايع به عنوان خنك كننده استفاده مي‌شود. در مدل‌سازي اصطكاك در طول تداخل ابزار- براده از قانون كولمب استفاده شده است. جهت شبيه‌سازي رفتار پلاستيسيته و معيار شكست مدل جانسون-كوك استفاده شده و بر خلاف حقيقات قبلي، خواص مكانيكي و حرارتي مواد به صورت تابعي از دما در نرم‌افزار اعمال شده است. پس از بررسي صحت نتايج مدل ارائه شده با نتايج تجربي موجود، با استفاده از حل ديناميكي كوپل حرارتي- جابجايي تأثير پارامترهاي زاويه براده ابزار و سرعت براده‌برداري و همچنين ماشينكاري خشك بر تشكيل براده در آلياژ آلومينيومي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد در سرعت پيشروي 10 m/s خنك‌كاري كرايژونيك باعث كاهش 60 درصدي دماي ابزار نسبت به خنك‌كاري معمولي مي‌شود. همچنين، در ماشينكاري كرايژونيك بر خلاف ماشينكاري خشك براده به صورت پيوسته ايجاد شده و دچار شكستگي نمي‌شوند.