تحلیل عددی فرآیند براده برداری عمودی به روش اجزاء محدود برای مواد شکل پذیر با رفتار الاستیک-پلاستیک
Abstract
فرآیند براده برداری یکی از مهمترین فرآیندهای ماشینکاری در فرآیند تولید قطعات می باشد. تلاش زیادی در جهت درک این فرآیند به منظور افزایش عمر قطعه کار صورت گرفته است. با توجه به تأثیر تنشهای پسماند در سطوح ماشینکاری شده بر روی عمر قطعه کار، شناسایی این تنشها در براده برداری از قطعاتی که در نقاط مهم و حساسی مثل توربینهای گازی تولید قدرت و موتورها کاربرد دارند و خصوصاً زمانی که این قطعات تحت شرایط تنش بحرانی کششی عمل می کنند بسیار حائز اهمیت می باشد. تحلیلهای گذشته بدون در نظر گرفتن ساختار میکروسکوپی ماده انجام می گرفت. در حالیکه بسیاری از مواد که ماشینکاری می شوند فازهای آلیاژی گوناگونی دارند. در این رساله در ابتدا فرآیند براده برداری عمودی به روش اجزای محدود در حالت کرنش صفحه ای برای ماده قطعه کار فولاد 4340 با رفتار الاستیک-پلاستیک شبیه سازی شده است. در این شبیه سازی در تمام مراحل، باربرداری از روی قطعه کار نیز لحاظ گردیده است. جداسازی براده از قطعه کار با استفاده از تکنیک رها شدن نقاط از جلوی نوک ابزار به محض رسیدن به تنش بحرانی مدلسازی شده است. در مدلسازی اصطکاک در طول تداخل ابزار-براده از قانون کولمب استفاده شده است. نتایج حاصل از تحلیل این فرآیند با نتایج عددی که در گذشته صورت گرفته مورد تأیید قرار گرفته است. در مرحله بعد ماده قطعه کار فولاد کربنی با ساختار دو فازی با کسر حجمی مختلفی از فرَیت و پرلیت با آرایشهای منظم و نامنظم در نظر گرفته شده است. هدف از این مطالعه، تأثیر ساختار میکروسکوپی قطعه کار در مقادیر تنشهای پسماند بر روی سطح ماشینکاری شده می باشد به طوری که بتوان چیدمانی از فازها را در نظر گرفت تا مقدار این تنشها را به حداقل رساند. همانطور که نتایج نشان می دهد در چیدمان فازها به صورت ستونی، مقدار حداکثر تنش پسماند را می توان با کاهش پهنای این ستونها کاهش داد.