طراحي و ساخت ابزار ‌برش آلتراسونيك براي برش كامپوزيت‌هاي پايه پليمري

ويژگي‌هايي نظير خواص مكانيكي عالي، مقاومت به حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگي و چگالي كم، باعث شده كه كامپوزيت‌هايي نظير الياف كربن در صنايع مختلف مانند پزشكي، هوافضا و خودروسازي كاربرد فراواني داشته باشند. با اين‌ حال، به دليل خصوصيت‌هايي نظير هدايت حرارتي ضعيف، كيفيت پايين سطح برش و استحكام زياد، برش آن‌ها با روش‌هاي مرسوم به‌سختي امكان‌پذير است. هدف از انجام اين پروژه، طراحي و ساخت نوعي ابزار برش با كمك امواج ‌آلتراسونيك است كه باعث كاهش نيروي برش و افزايش كيفيت سطح برش قطعه‌كار از جنس الياف كربن مي‌شود. در اين تحقيق به طور خاص به طراحي و ساخت قسمت هورن ابزار برش پرداخته شده است. ابتدا با انجام محاسبات تحليلي، هورن پله‌اي طراحي‌ شده و در ادامه با افزودن قسمت مخروطي با زواياي مختلف به آن، اثر تغيير زاويه بر روي تقويت دامنه، فاصله مودال و توزيع تنش توسط روش شبيه‌سازي عددي بررسي ‌شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي عددي نشان ‌دهنده تاثير ناچيز تغيير زاويه قسمت مخروطي بر روي آن‌ها مي‌باشد. در نهايت نمونه بهينه از طراحي ساخته ‌شده است. نتايج آزمايش‌هاي تجربي نشان مي‌دهد كه استفاده از امواج‌ آلتراسونيك اثر قابل ملاحظه‌اي در كاهش نيروي برش تا يك شانزدهم و بهبود قابل توجهي در كيفيت و مقدار مستقيم بودن لبه‌ي برش قطعه‌كار از جنس الياف كربن نسبت به حالت بدون آلتراسونيك داشته است.