برشكاري آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V با فرآيند جت آب همراه با ذرات ساينده و بهينه سازي مشخصه هاي هندسه شكاف برش

Cutting of Ti-6Al-4V titanium alloy using abrasive water jet and multiobjective optimization of geometry features

فرآيند برش جت آب همراه با ذرات ساينده، شكاف برشي با لبه‌هاي زاويه دار و هندسه‌اي خاص بر روي قطعه كار تحت برش ايجاد مي‌نمايد. اين موضوع باعث بروز محدوديت‌هايي در كاربردهاي برش جت آب شده و يا نياز به ماشينكاري لبه‌ها را در برخي موارد به وجود مي‌آورد. در اين مقاله نتايج تحقيقات انجام شده بر روي هندسه شكاف برش آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V در فرآيند برش جت آب همراه با ذرات ساينده ارايه گرديده است. بدين منظور از روش تركيبي تاگوچي و تجزيه و تحليل مولفه هاي اصلي براي بهينه سازي همزمان مشخصه‌هاي هندسه شكاف برش در فرآيند برش آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V با جت آب همراه با ذرات ساينده كه فرآيندي چند متغيره غير خطي است، استفاده گرديد. پارامترهاي ورودي فرآيند برش جت آب همراه با ذرات ساينده، بر روي نرخ براده‌برداري و خصوصيات سطح برشكاري شده تاثير مي‌گذارند. پارامتر‌هاي ورودي فرآيند شامل فشار جت آب، سرعت پيشروي، نرخ ريزش ذرات ساينده و فاصله نازل تا سطح قطعه كار پارامترهاي مورد مطالعه اين تحقيق مي باشند. انتخاب مناسب پارامتر هاي ورودي اين فرآيند منجر به حداقل نمودن مشخصه هاي پهناي بالاي شكاف برش، شيب شكاف برش و انحراف شكاف برش مي شود لذا انتخاب مناسب پارامتر هاي ورودي از اهميت فوق العاده اي برخوردار است. نتايج به دست آمده از اين روش نشان مي دهد كه روش تركيبي تاگوچي و تجزيه و تحليل مولفه هاي اصلي يك راه حل مناسب براي بهينه‌سازي فرآيند جت آب همراه با ذرات ساينده است.

Abrasive water jet cutting process can produce tapered edges on cutting kerf. This problem can limit the applications of abrasive water jet cutting process and in some cases another edge preparation process is necessary. In this paper, an experimental investigation of kerf characteristics of Ti-6Al-4V titanium alloy under abrasive water jet cutting is presented. In this regard, it is shown how to use the hybrid approach of Taguchi method and principal component analysis to optimize abrasive water jet cutting is used in this paper. The abrasive water jet cutting process input parameters affect the material removal rate and the characteristics of the surface. Considerable effort was put into understanding the influence of the system operational process parameters such as water jet pressure, traverse speed, abrasive flow rate, and standoff distance. Appropriately selecting abrasive water jet cutting process parameters leads to optimization of kerf characteristics including top kerf width, kerf tapper and kerf deviation, therefore it is important to select appropriate input parameters. The obtained results from this method show that the hybrid approach of Taguchi method and principal component analysis is a suitable solution for optimization of abrasive water jet cutting process.