مطالعه تجربی و شبیه‌سازی المان محدود توزیع درجه حرارت در ابزار برش در فرایند ماشینکاری به کمک لیزر

Abstract

پژوهش حاضر به بررسی تجربی و شبیه‌سازی المان محدود توزیع درجه حرارت ابزار برش در فرایند ماشینکاری به کمک لیزر اختصاص یافته است. رویه در نظر گرفته شده مشتمل بر ایجاد یک مدل المان محدود و صحه‌گذاری نتایج آن با آزمون‌های تجربی اندازه‌گیری نیرو و درجه حرارت برای آلیاژ اینکونل 718 است. در این ارتباط، در مرحله نخست شبیه‌سازی فرایند تراشکاری به کمک لیزر مورد مطالعه قرار گرفت. سپس طراحی و ساخت تجهیزات لازم برای انجام فرایند تراشکاری به کمک لیزر انجام شد و در نهایت مجموعه‌ای از آزمایش‌های تجربی با هدف اندازه‌گیری نیرو و درجه حرارت صورت گرفت و محدوده‌ای مناسب برای پارامترها، استخراج گردید. در ادامه از نتایج بدست آمده به منظور صحه‌گذاری نتایج شبیه‌سازی استفاده شد. تأثیر توان لیزر، سرعت برش و پیشروی بر توزیع درجه حرارت در ابزار برش مورد بررسی قرار گرفته و نتایج مدل المان محدود با نتایج تجربی صحه‌سنجی شد. بر اساس نتایج حاصل، استفاده از لیزر پیوسته در محدوده‌ای که منجر به تغییر ساختار کریستالی نشود، ضمن کاهش 25 درصدی در مولفه‌ی نیروی اصلی برش، کاهش دمای ابزار برشی را به دنبال داشت. متوسط درجه‌ی حرارت ابزار در تراشکاری به کمک لیزر در حدود 80 درصد مقادیر نظیر در تراشکاری سنتی است.