بهينه سازي چند هدفه پارامترهاي ماشين‌كاري الكتروشيميايي با استفاده از روش سطح پاسخ

Multi-objective optimization of electrochemical machining parameters using response surface methodology

در فرآيندماشين كاري الكتروشيميايي به سبب پديده‌هاي فيزيكي و شيميايي پيچيده‌اي كه در حين فرآيند رخ مي‌دهد، پيش‌بيني پارامترهاي بهينه و تدوين تكنولوژي براده‌برداري بسيار دشوار مي‌باشد. در اين مقاله از روش سطح پاسخ بعنوان روش طراحي آزمايش‌ها و با توجه به رويكرد تابع مطلوبيت با استفاده از روش Derringer، راهكاري مناسب جهت دستيابي به اين مهم و بهينه‌سازي همزمان متغيرهاي پاسخ ارائه شده است. از اين‌روچهار پارامتر ماشينكاري ولتاژ، پيشروي ابزار، جريان الكتروليت و غلظت الكتروليت بعنوان متغير طراحي و زبري سطح و نرخ براده‌برداري بعنوان متغير پاسخ در نظر گرفته شده است. از روش سطح پاسخ جهت مدل‌سازي و تعيين مدل‌هاي حاكم بين متغير پاسخ با پارامترهاي ورودي استفاده شده است. دو متغير پاسخ رفتار عكس و متناقض دارند و پاسخي كه بطور همزمان هر دو متغير پاسخ در بهترين حالت خود قرار دهد، وجود ندارد. بدين جهت بهينه‌سازي چند هدفه متغيرهاي پاسخ با استفاده از راهكار ذكر شده انجام شده است. در اين مرحله پارامترهاي ورودي بهينه كه بطور همزمان دو متغير پاسخ را در حالت بهينه قرار دهد برابر ولتاژ 56/25 ولت، پيشروي ابزار 5/0 ميلي متر بر دقيقه، جريان الكتروليت 45/6 ليتر بر دقيقه و غلظت الكتروليت 1/138گرم در ليتر تعيين شده است. خطاي نسبي در اعتبارسنجي براي نرخ براده‌برداري و زبري سطح 4/6 و 7/6 درصد بدست آمده كه صحت و اطمينان روش اجرا شده را نشان مي‌دهد

Electrochemical machining (ECM) process involves several physical and chemical phenomena that make it difficult to model the process.Therefore, selection of proper and optimal parameters setting is a challenging issue. In this paper, an approach is applied to look for the optimum solution to this problem. In this way, four parameters, i.e. voltage, tool feed rate, electrolyte flow rate and electrolyte concentration; and two machining criteria, i.e. material removal rate (MRR) and surface roughness (Ra) are considered as input variables and responses, respectively. Therefore, mathematical models have first been developed using response surface methodology (RSM). Then, the Derringer method has been utilized for optimizing the two responses simultaneously. MRR and Ra response would not be optimized in the same manner and have contradictive behaviors. The result of multi-objective optimization provides an optimal ECM process parameter setting, so the user can select desired optimal process parameters combination to achieve the optimal result. The optimal input parameters were determined as 25.56 V, 0.5 mm/min, 6.45 l/min, 138.1 g/l. Finally, optimization result was verified experimentally and the percentage error were 6.4 and 6.7 for MRR and Ra responses respectively.