مطالعه تجربي فرآيند تميزكاري به كمك پلاسماي الكتروليتي با شكل سيگنال هاي مختلف

Experimental study of the plasma electrolyte cleaning using different signal shapes

فرآيند تميز كاري به كمك پلاسماي الكتروليتي، يك فرآيند الكتروفيزيكي است كه در آن قطعه كار رسانا در الكتروليت، غوطه ور شده و در اثر عبور جريان الكتريكي، در سطح آن پلاسما تشكيل مي شود. تشكيل پلاسما موجب ايجاد ذوب موضعي در سطح، و تميز كاري آن مي گردد. در اين مقاله پارامترهاي مؤثر بر فرآيند تميزكاري پلاسما، شامل جريان، ولتاژ، عرض پالس، فركانس، دماي الكتروليت و شكل سيگنال اعمالي، بر مقدار باربرداري و زبري سطح به ‌طور تجربي مورد بررسي قرارگرفته است. شكل سيگنال‌هاي مورداستفاده در اين مقاله به‌صورت DC، DC پالسي و AC با قطبيت نامتقارن است. پس از انجام آزمايش‌ها نتايج به كمك نرم‌افزارهاي تحليل آماري مورد بررسي قرارگرفته و روابط بين پارامترها استخراج ‌شده است. نتايج آزمون‌ها نشان مي‌دهد كه در فرايند تميزكاري با جريان مستقيم، پلاسما تنها در محدوده‌ي جريان كوچكي تشكيل مي‌شود. پايين‌تر از اين محدوده پلاسما تشكيل نشده و بيشتر از آن نيز پلاسما آسيب جدي به قطعه كار وارد كرده و آن را ذوب مي‌كند. با پالسي شدن جريان، كنترل روي فرايند بالاتر رفته و مي‌توان جريان را تا حد زيادي افزايش داد. اثر جريان و زمان تميز‌كاري نسبت به ساير پارامترها بيشتر بوده و با افزايش هركدام از آن‌ها بر ميزان باربرداري افزوده مي‌شود. جريان متناوب با قطبيت نامتقارن در فرايند تميزكاري با پلاسماي الكتروليتي از حجم باربرداري كم مي‌كند. ميزان زبري سطح را مي‌توان با كاهش درصد روشني پالس كاهش داد. حداكثر باربرداري در آزمونهاي انجام شده 30 ميلي گرم و حداقل زبري سطح بدست آمد 0.5 ميكرومتر بوده است.

The plasma electrolyte cleaning is an electro-physical process in which a conductive workpiece immerges in an electrolyte and plasma generates on its surface due to passing large currents. Melting the surface locally causes the cleaning of the workpiece’s surface. In this article, the parameters affecting the plasma cleaning process, including current, voltage, duty cycle, frequency, electrolyte temperature, and signal shape are studied. The effects of the parameters on the material removal and the workpiece surface roughness have been studied experimentally. The signals used in this study are DC, pulse DC and AC with asymmetric polarity. In this research, the design of the experiments is performed using the Taguchi method. After the experiments, the results were analyzed by statistical analysis software. Experimental relationships between parameters are also extracted. The experiment results show that in the process of cleaning with direct current, plasma is only formed in a small current range. Using pulse current, the controlability of the process has increased. The effect of current and time of cleaning in the process of plasma cleaning has a great and direct effect on the material removal rate. Alternating current with asymmetric polarity reduces the material removal rate in the electrolytic plasma cleaning process. The surface roughness can be reduced by reducing the percentage of duty cycle, and this process can be used for fine polishing of workpiece surfaces. Maximum removal of materials, and minimum roughness are 30 mg and 0.5 micrometer respectively.