بررسي تجربي تاثير پارامترهاي فرايند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي بر روي مقاومت به خستگي فولاد 16MnCr5

Experimental study on the effects of electro-discharge machining process parameters on the fatigue strength of 16MnCr5 steels

اين مقاله تاثير پارامترهاي فرايند ماشينكاري تخليه الكتريكي را بر روي مقاومت به خستگي فولاد آلياژي 16MnCr5 بصورت تجربي مورد بررسي قرار مي‌دهد. فولاد 16MnCr5 در ساخت قطعاتي كه نياز به مقاومت سايشي بالايي دارند كاربرد دارد. به علت سختي بالاي اين فولاد يكي از فرايندهاي توليدي كه جهت شكل‌دهي اين قطعات مورد استفاده قرار مي‌گيرد، فرايند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي است. شدت جريان جرقه با مقادير 8، 16 و 32 آمپر و مدت زمان روشني پالس با مقادير 25، 100 و 400 ميكروثانيه براي انجام آزمايش‌ها انتخاب شده است. آزمايش‌ها به حالت عاملي كامل انجام پذيرفت و از تست خستگي مور جهت تعيين عمر خستگي استفاده گرديد. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش شدت جريان جرقه و مدت زمان روشني پالس مقاومت به خستگي كاهش مي‌يابد. بيشترين مقاومت به خستگي در شدت جريان جرقه 8 آمپر و مدت زمان روشني پالس 25 ميكروثانيه و كمترين مقاومت به خستگي در شدت جريان جرقه 32 آمپر و مدت زمان روشني پالس 400 ميكروثانيه حاصل شد. مقاومت به خستگي نمونه‌‌ها به تراكم ترك‌‌هاي سطح و ضخامت منطقه متاثر از حرارت بستگي دارد. در قطعه‌كارهايي كه مقاومت به خستگي پايين دارند، ترك ناشي از خستگي از چند نقطه مختلف از سطح مقطع قطعات آغاز مي‌گردد. به نظر مي‌رسد علت اين پديده زبري سطح بالا در نمونه‌‌ها باشد. همچنين مقاومت به خستگي نمونه‌‌ها با كمترين زبري سطح، حدود 3 تا 5 برابر بيشتر از مقاومت به خستگي نمونه با بيشترين زبري سطح بدست آمد.

steel. 16MnCr5 alloy steels have good wear resistance. For this purpose, pulse current and pulse time have been considered as variables in the process. The selected EDM parameters were pulsed current (8, 16 and 32A) and pulse time (25, 100 and 400µs). Tests were conducted in full factorial mode and the R. R. Moore fatigue test machine was used to determine the fatigue life of components. The results show that by increasing the spark current and pulse duration 16MnCr5 alloy steel fatigue life is reduced. Respectively, the greatest resistance to fatigue was achieved at current of 8A and pulse time of 25 microseconds and lowest resistance to fatigue achieved at pulse current of 32A and pulse time of 400 microseconds. Resistance to fatigue crack depends on cracks density on the surface of the workpiece and heat-affected zone, where the density of cracks increase resistance to fatigue will be reduced. Also, in the specimens that have low resistance to fatigue, fatigue cracks are initiated from multiple points of the cross-section. It seems the reason for this phenomenon is the high surface roughness in the samples. EDM machining with high energy sparks can decrease the fatigue strength of 16MnCr5 by as much as factors of 3-5.