بررسي تجربي و عددي فرآيند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي به‌همراه ارتعاشات التراسونيك ابزار و ميدان مغناطيسي خارجي

Numerical and Experimental Investigation of Magnetic Field and Ultrasonic Vibrations Assisted EDM Process

در اين مطالعه تك‌ جرقه فرآيند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي به‌ همراه ميدان مغناطيسي خارجي و ارتعاشات التراسونيك ابزار با استفاده از روش اجزاي محدود، مدل‌سازي شد. با توجه به همخواني خوب ضخامت لايه دوباره منجمد شده تئوري به‌ دست‌آمده از مدل‌سازي عددي و ضخامت لايه دوباره منجمد شده تجربي به‌ دست‌آمده از آزمايش‌ها با بيشترين خطاي 8/6%، از مدل‌سازي عددي انجام‌شده براي به‌دست‌آوردن توزيع دما در سطح قطعه كار و پيش‌بيني ابعاد حفره‌هاي تشكيل‌شده روي سطوح ماشين‌كاري‌شده استفاده شد. با استفاده از آناليز عددي و تجربي انجام شده، تاثير اعمال همزمان ميدان مغناطيسي خارجي حول فاصله گپ و ارتعاشات التراسونيك به ابزار در فرآيند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي بر درصد بهره‌وري دفع مواد مذاب از چاله مذاب توسط كانال پلاسما، ضخامت لايه دوباره منجمد شده تشكيل‌شده روي سطح قطعه كار و ابعاد حفره‌هاي تشكيل‌شده روي سطوح ماشين‌كاري‌شده مطالعه شد. نتايج عددي و تجربي نشان دادند كه اعمال همزمان ميدان مغناطيسي خارجي حول فاصله گپ و ارتعاشات التراسونيك به ابزار در فرآيند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي درصد بهره‌وري دفع مواد مذاب از چاله مذاب توسط كانال پلاسما را افزايش داده و ضخامت لايه دوباره منجمد شده را كاهش مي دهد. همچنين اعمال همزمان ميدان مغناطيسي خارجي حول فاصله گپ و ارتعاشات التراسونيك به ابزار در فرآيند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي موجب افزايش عمق و حجم حفره‌ها و كاهش شعاع حفره‌هاي تشكيل‌شده روي سطح قطعه كار مي‌شود.

In this investigation, finite element method was used to model single discharge of ultrasonic vibrations and magnetic field assisted electrical discharge machining (MUEDM) process. Regarding good correlation between theoretical recast layer thickness obtained by process modeling and experimental recast layer thickness obtained by experiments with maximum error of 8.6%, the developed numerical model was used to find the temperature distribution at workpiece surface and predict the created craters dimensions on workpiece surface. The influences of applying ultrasonic vibrations to tool electrode simultaneous with applying external magnetic field around gap distance of electrical discharge machining (EDM) process, on plasma flushing efficiency, recast layer thickness and created craters dimensions were found by numerical and experimental analysis. The experimental and numerical results showed that applying magnetic field around gap distance and ultrasonic vibrations to tool electrode, simultaneously, at EDM process increases plasma flushing efficiency and decreases recast layer thickness. Also, applying magnetic field around gap distance and ultrasonic vibrations to tool electrode, simultaneously, at EDM process, leads to higher depth and volume of created craters on machined surface and lower craters radius.