مطالعه تحليلي و تجربي مكانيزم باربرداري در فرايند تراش كاري توسط تخليه الكتريكي برش با سيم به كمك ارتعاشات آلتراسونيك

Analytical and experimental study of material removal mechanism in turning process by ultrasonic-assisted wire electrical discharge

در فرايند تراش كاري تخليه الكتريكي برش با سيم به كمك ارتعاشات آلتراسونيك افزايش نرخ باربرداري تا دو برابر را مي توان به اثرهاي جبهه هاي موج فشاري و مكشي در مايع ديالكتريك و لغزش كانال پلاسما ناشي از ارتعاش آلتراسونيك بر روي كانال پلاسما و چاله مذاب مربوط دانست. با مطالعه تحليلي و تجربي يك تك جرقه، نيروها و عوامل موثر بر كانال پلاسما شامل نيروي لورنتس، افزايش فشار و يونيزاسيون بخار محيطي كانال پلاسما، كشيدگي كانال پلاسما در اثر حركت جانبي سيم برش و ايجاد جبهه هاي موج فشار و مكش بر روي چاله مذاب در اثر ارتعاش آلتراسونيك بررسي شده است. آزمايش هاي لازم در پارامترهاي متفاوت ماشين كاري ولتاژ و توان در حالت با و بدون استفاده از ارتعاشات آلتراسونيك انجام شده است. در اثر ارتعاش آلتراسونيك رشد حباب بخار كاهش يافته و دانسيته كانال پلاسما افزايش مي يابد. دانسيته جريان الكتريكي نيز افزايش يافته و همچنين نرخ افت فشار در انتهاي جرقه بيشتر ميشود. در نتيجه هنگام قطع جرقه مقدار مواد بيشتري از چاله مذاب در اثر پديده جوشش حجمي به بيرون پرتاب ميشود. لغزش كانال پلاسما نيز موجب كشيدگي چاله مذاب بر روي سطح قطعه كار ميشود. در نهايت، اين عوامل باعث افزايش نرخ باربرداري شده است.

The increased material removal rate in ultrasonic-assisted wire electrical discharge turning (by∼2 times) was attributed to compressive and rarefying wave front in dielectric and discharge column sliding into plasma channel and molten crater due to applying lateral ultrasonic vibration on the wire. A single discharge was analytically and experimentally studied and the effective forces and factors on plasma channel including Lorentz force, increase of pressure and surrounding vapor ionization of plasma channel, elongation of molten crater due to lateral displacement of wire and creation of positive and negative pressures of the ultrasonic wave on molten crater were investigated. Experiments were performed in different machining parameters of voltage and power with and without ultrasonic vibrations. By using ultrasonic vibration, the plasma density was increased due to decrease of bubble growth. The current density was increased and pressure drop in the end of discharge was increased. As a result, a great amount of the material was exploded out of the crater due to bulk boiling. The plasma channel sliding was elongated the molten crater on workpiece surface, which leads to material removal increase.