مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

بررسی تأثیر فرآیند نیتراسیون بر رفتار ارتعاشی فرز انگشتی قابل تعویض در عملیات شیارزنی مستقیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد دانشکده مکانیک و انرژی دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 مهندس، تحقیق و توسعه ایکس هولدر، شرکت تابان گستر پویا، تهران، ایران
چکیده
فرزکاری انگشتی یک فناوری برش است که با استفاده از فرز انگشتی، مواد را از قطعه کار حذف می‌کند و به طور گسترده در تولید قطعات به کار می‌رود. از سوی دیگر، نیتریده کردن یک فرآیند سخت‌کاری سطحی است که تأثیرات زیادی بر خواص مکانیکی، از جمله نسبت میرایی، دارد. در این مطالعه، اثر نیتریده کردن گازی بر فرز انگشتی نیتریده‌شده در مقایسه با نمونه نیتریده‌نشده بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار پیک ارتعاش و مقدار میانگین مربعات (RMS) به ترتیب ۲۲ و ۲۳ درصد کاهش یافته است. این بهبود می‌تواند ناشی از افزایش نسبت میرایی، افزایش سختی یا ترکیبی از هر دو عامل باشد. در مرحله بعد، تحلیل مودال بر روی دو نمونه نیتریده و نیتریده‌نشده انجام شد و نسبت میرایی و فرکانس طبیعی با فرض ثابت بودن مدول یانگ اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که نسبت میرایی ۱۴ درصد افزایش یافته است، بدون تغییر قابل‌توجهی در فرکانس طبیعی. علاوه بر این، با مدل‌سازی و تحلیل سه‌بعدی فرزهای انگشتی قابل تعویض مشخص شد که نیتریده کردن می‌تواند حداکثر ۳ درصد بر افزایش فرکانس طبیعی تأثیر بگذارد. در نتیجه، بهبود ارتعاشی مشاهده‌شده در فرزهای انگشتی نیتریده‌شده، عمدتاً به دلیل افزایش نسبت میرایی فولاد بوده و نه افزایش فرکانس طبیعی. بر این اساس، استفاده از فرزهای انگشتی قابل تعویض نیتریده‌شده منجر به بهبود کارایی ماشین‌کاری، کاهش مصرف انرژی، تولید قطعات باکیفیت‌تر و در نهایت کاهش هزینه‌ها خواهد شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

 [1] Pye D, Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing, ASM International. 2003.
[2] Nolan A, et al. ASM handbook volume 3 - alloy phase diagrams. ASM Internationa,1992; 3.
[3] Aligizaki D.K, Surface engineering for corrosion and wear resistance. Vol. 51, No. 1.; 2004.
[4] Beregovenko A.Y, Kaplun V.G, Yakovlev A.P, Pastukh I.N, Influence of nitriding on damping properties of some metallic materials. Strength Mater. 1993; 8: 604–9.
[5] Nakanishi T, Tsuchiyama T, Mitsuyasu H, Iwamoto Y, Takaki S, Effect of partial solution nitriding on mechanical properties and corrosion resistance in a type 316L austenitic stainless steel plate, Mater Sci Eng A. 2007; 460–461:186–94.
[6] Yeh S.H, Chiu L.H, Chang H, Effects of gas nitriding on the mechanical and corrosion properties of SACM 645 steel, Engineering. 2011; 3(9): 942–8.
[7] Fernández Valdés D, Meneses Amador A, Rodríguez Castro G.A, Arzate Vázquez I, Campos Silva I, Nava Sánchez J.L, Standing contact fatigue behavior of nitrided AISI 316L steels, Surf Coatings Technol. 2019; 377: 124871.
[8] Parashar V, Purohit R, Investigation of the effects of the machining parameters on material removal rate using Taguchi method in end milling of steel grade EN19, Mater Today Proc. 2017; 4(2): 336–41.
[9] Yue C, Gao H, Liu X, Liang S.Y, Wang L. A review of chatter vibration research in milling. Chin J Aeronaut. 2019; 32(2): 215–42.
[10] Muhammad B.B, Wan M, Feng J, Zhang W.H, Dynamic damping of machining vibration: A review, Int J Adv Manuf Technol. 2017; 89(9–12): 2935–52.
[11] Huang P, Li J, Sun J, Zhou J, Study on vibration reduction mechanism of variable pitch end mill and cutting performance in milling titanium alloy, Int J Adv Manuf Technol. 2013; 67(5–8): 1385–91.
[12] Dombovari Z, Stepan G, The effect of helix angle variation on milling stability, J Manuf Sci Eng Trans ASME. 2012; 134(5).
[13] Madoliat R, Hayati S, Finite element analysis of a frictionally damped slender endmill. ASME Int Mech Eng Congr Expo Proc. 2013; 3: 1931–9.
[14] Shibata H, Tokaji K, Ogawa T, Hori C, The effect of gas nitriding on fatigue behaviour in titanium alloys, Int J Fatigue. 1994; 16(6): 370–6.
[15] Yang Y, Dai W, Liu Q, Design and implementation of two-degree-of-freedom tuned mass damper in milling vibration mitigation. J Sound Vib. 2015; 335: 78–88.
[16] Mahdikhani B, Javadi M, Experimental study of  the effect of variable pitch in indexable cutting tool on AISI4140 steel surface finish in milling. Adv Mater Process Technol. 2020; 13(3).
[17] Fallah M, Moetakef Imani B, Boring bar chatter  control using a novel adaptive direct velocity feedback controller, Iran J Mech Eng Trans ISME. 2021; 23(1): 85–109.
[18] CNS: 14288-G2272. 2006; 1–6.