مطالعه مقايسه اي تاثير افزودن نانوپودر به دي‌الكتريك برروي پارامترهاي خروجي و سلامت سطح آلياژ Ti-6Al-4V در فرايند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي

Comparative study of adding nanopowders in dielectric effects on outputs and surface integrity of Ti-6Al-4V alloy in Electrical Discharge Machining

آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V يكي از پركاربردترين آلياژهاي صنعتي است كه بيشترين استفاده را در صنايع مهم و پر مخاطره دارد، يكي از ملزومات ماشين‌كاري چنين قطعاتي، دستيابي به سلامت سطح مناسب است. ماشين‌كاري تخليه الكتريكي با استفاده از ذرات معلق در ديالكتريك، فرايندي است كه مكانيسم آن با فرايند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي سنتي متفاوت است و اغلب به منظور دستيابي به صافي سطح مناسب در ماشين‌كاري تخليه الكتريكي از آن استفاده مي‌شود. در اين مطالعه دو نوع نانوپودر اكسيد سيلسيم و اكسيد آلومينيوم به سيال ديالكتريك، در فرايند ماشين‌كاري آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V اضافه ميگردد، تا تاثير افزودن آنها بر روي مشخصههاي خروجي فرايند تخليه الكتريكي از جمله نرخ براده‌برداري، سايش نسبي ابزار و صافي و سلامت سطح مورد بررسي و مقايسه قرار گيرد. سطح نمونههاي ماشين‌كاري شده و سطح مقطع برش خورده آنها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي عكس‌برداري شده تا اندازه و توزيع ميكروترك‌هاي سطحي و عمق لايه متاثر از حرارت مطالعه گردد. نتايج نشان ميدهد كه افزودن نانوپودرها بويژه نانوپودر اكسيد سيلسيم باعث افزايش نرخ براده‌برداري شده، تاثير نانوذرات بر روي فرسايش نسبي ابزار به تنظيمات و شرايط ماشين‌كاري بستگي دارد. تاثير نانوپودر اكسيد سيلسيم بر روي افزايش صافي سطح بيشتر از نانوپودر اكسيد آلومينيوم ميباشد، سلامت سطح ماشين‌كاري شده از لحاظ وجود ميكروترك‌ها و عمق لايه تغيير يافته در اثر حرارت، با افزودن نانوذرات بهبود يافته است.

Titanium alloy Ti-6Al-4V is one of the most used industrial alloys, often employed in important and risky applications. One of the requirements for machining such parts is to achieve the appropriate surface integrity. Powder mixed electrical discharge machining is a process which has different mechanisms compared with traditional electrical discharge machining process; it is often used in order to obtain good surface finish. In this study two different kinds of Nano powders, SiO2 and Al2O3 were added in dielectric for machining of Ti-6Al-4V titanium alloy so that the effect of adding them on the output characteristics of the electric discharge process, including removal rate, tool wear ratio, surface roughness and integrity is investigated and compared. In order to investigate surface micro cracks and heat altered layer, surface and cross section of it were studied by scanning electron microscopy imaging. The results show addition of Nano powders into dielectric, especially SiO2, increases material removal rate, the effect of Nano powders on tool wear ratio depends on machining condition and setting. SiO2 Nano powder decreases surface roughness more than Al2O3 Nano powder. Surface integrity of machined sample in terms of micro-cracks and depth of the heat altered layer is improved with the addition of nanoparticles.