بخشی از مقاله
چکیده- رولربرنیشینگ روشی بسیار کارآمد و ساده براي پرداخت سطوح بدون براده برداري میباشد که با استفاده از ماشینهایی مانند دستگاه فرز، تراش، دریل و... مورد استفاده قرار میگیرد. این فرآیند علاوه بر صیقل دادن سطح، باعث افزایش استحکام، افزایش میکرو سختی، افزایش عمر خستگی و افزایش مقاومت در برابر خوردگی میشود که در اثر تغییر شکل لایهسطحی و ایجاد تنش هاي پسماند فشاري روي سطح ایجاد میشود. از دیگر مزایاي این روش میتوان به صرفه اقتصادي نسبت به دیگر روش هاي موجود اشاره کرد. در این تحقیق ابتدا به طراحی و ساخت یک ابزار برنیشینگ پرداخته شد و سپس با تغییر پارامترهاي موثر بر برنیشینگ مانند سرعت دورانی، پیشروي و نیروي غلتک برنیشینگ و زبري سطح اولیه تغییرات حاصل بر روي زبري سطح مورد بررسی قرار داده شد. نتایج بیانگر آن است که براي رسیدن به بهینه صافی سطح، سرعت بهینه 1000 دور بر دقیقه، پیشروي 0/05 میلیمتر بر دور و نیروي غلتک 52 نیوتن میباشد.
کلمات کلیدي: رولر برنیشینگ، صافی سطح، پارامتر هاي برنیشینگ، طراحی زمایش
١- مقدمه
رول برنیشینگ یک عملیات بر روی سطح قطعهکار است که جهت بهبود بخشیدن پرداخت و دقت ابعادی انجام می گیرد و باعث ایجاد چند درجه سخت کاری میگردد. این عملیات یک کار سرد است که با استفاده از تکنیکهای نورد کاری انجام میگیرد و شامل براده برداری نمیشود. رول برنیشینگ برای انجام عملیات جهت سوراخ مخروطی، داخل و خارج استوانه، سطوح مدور، سطوح تخت و منحنی به صورت مداوم به کار میرود. به وسیله این روش میتوان قطر سوراخ ها را تا ٠٥١/٠-٠١٣/٠ میلیمتر بدون آسیب رساندن به سطح افزایش داد. اگرچه تغییر قطر در این روش هدف نیست و در اولویت دوم قرار دارد، بلکه اولین هدف عملیات، بهبود دقت و در نهایت سخت کاری سطوح قطعهکار میباشد. ماشینهای مناسب برای رول برنیشینگ شامل ماشین دریل، ماشین تراش، ماشین بورینگ وماشین هایی از این قبیل بسته به درجه کیفیت و دقت لازم مورد استفاده قرار میگیرد. این فرآیند برای فلزات دارای سختیکمتر از HRC٤٠ قابل استفاده میباشد. البته برای فلزات سختتر از HRC ٤٠ نیز ابزارهایی با الماس برنیشینگ وجود دارد. اگرچه فلزاتی که دارای سختی بالایی هستند را باید قبل از رول برنیشینگ، سختی آن را کاهش داد.
فرآیند رول برنیشینگ سطح قطعهرا تا عمق ٧٦/٠ تا ١٣/٠میلیمتر سخت می کند.[1‐2] پامترهای موثر در فرآیند برنیشینگ عبارتند از نیروی غلتک، سرعت، ابعاد غلتک و یکنواختی عملیات که مخصوصا برای قطعات دوار از اهمیت بالایی برخوردارند.[3] عملیات برنیشینگ انواع متفاوتی دارد که از آن جمله می توان به: رولربرنیشینگ١، بال برنیشینگ٢، بیرنیگزینگ٣ و بالیزینگ٤ اشاره کرد. در این مقاله به بررسی عملیات رولربرنیشینگ پرداخته شده است. در شکل (١) یک ابزار تک غلتکی برای سطوح مختلف نشان داده شده است .[1‐2]
عملیات رولربرنشنیگ باعث کار سخت شدن سطح قطعهکار می شود و به موجب آن باعث افزایش مقاومت در برابر سایش قطعهکار میشود. این کار سرد موجب جابجایی لایه های سطح قطعهکار و ایجاد تنشهای فشاری (شکل ۲)
و در نهایت ایجاد یک تغییر شکل پلاستیک در سطح قطعهکار میشود. در اثر این عمل سطح قطعهکار فشرده، ریز دانهتر و مستحکمتر ولی لایه های داخلی قطعههمچنان نرم است. در شکل (٣) تفاوت میان لایه های سطحی و لایههای داخلی قطعات رولربرنیشینگ شده توسط میکروسکوﭖ الکترونی نشان داده شده است.
تحقیقات و پژوهشهایی که تاکنون بر روی عملیات برنیشینگ انجام گرفته است عبارتند از: زانگ ٥ در سال ٢٠٠٥ تأثیر عملیات رولربرنیشینگ را بر روی عمر خستگی آلیاﮊ منیزیم AZ‐8 بررسی کرد.[6] در همان سال لوتار وانگر٦ و مارسین کوکان٧ تأثیر ریز ساختار و کیفیت سطوح پرداخت آلیاﮊهای آلومینیوم - تیتانیوم بر روی عمر خستگی و حد دوام آن را بررسی کردند.[7] در سال ٢٠٠٦ لئو ٨ و همکارانش تحقیقاتی را بر روی میزان میکرو سختی سطوح برنیشینگ شده انجام دادند.[8] در سال ٢٠٠٧ گاردین٩ و همکارانش شکست خستگی ناشی از ترک در قطعات رولربرنیشینگ شده را مورد بررسی و مطالعه قرار دادند.[9] در سال ٢٠٠٨ ابدیناک١٠ و آسمنب١١ بهینه سازی دقت ابعادی و میکروسختی سطوح داخلی قطعات بال برنیشینگ شده را مورد مطالعه و بررسی قرار دادند.[10] در این مطالعه، به منظور شناخت بهتر فرآیند ابتدا به طراحی و ساخت یک ابزار برنیشینگ پرداخته شد و سپس با تغییر پارامترهای موثر بر برنیشینگ مانند سرعت دورانی، پیشروی و عمق برنیشینگ و زبری سطح اولیه تغییرات حاصل بر روی زبری سطح مورد بررسی قرار داده شد.
۲- روندانجامآزمایش
دراینقسمتبهچگونگیساختابزار،طراحیآزمایشونحوهانجامآزمایشهاپرداختهمیشود.
۲-۱-ساختابزار
باتوجهبهنمونهابزارهایساختهشدهتوسطشرکتهایسازنده،اقدامبهطراحیوساختیکابزاربرنیشینگتکغلتکیشد. تمامیقسمتهایابزارازفولادمعمولیساختمانیساختهشدهاستکهبهبررسیچگونگیمراحلساختآنپرداختهمیشود:
با توجه به شکل (۴) قطعهی شماره (۱) یک محور به قطر ۰۳ میلیمتر میباشد که با ایجاد سوراخی بر پیشانی آن جهت تامین حرکت رفت و برگشتی کلهگی و همچنین شیاری عمود بر سوراخ قبلی جهت عبور و حرکت پین شیاردار ساخته شده است. قطعهی شماره (۲) بوشی است که جهت ثابت نگه داشتن پین شیاردار و همچنین جلوگیری از نفوذ براده و ذرات به داخل محفظه ی فنر پیش بینی شده است.
قطعهی شماره (۳) فنر است. قطعهی شماره (۴) کلهگی ابزار است که به وسیلهی جوشکاری به هم متصل شده است و در سر آن پله ای برای قرار گرفتن بیرینگ و خار تعبیه شده است. قطعهی شماره (۵) یک بلبرینگ با شماره استاندارد ۰۰۲۶ که به جای غلتک برنیشینگ استفاده شده است.
قطعه ی (۶)یکخارفنریاست.وقطعه ی (۷)یکپینشیاردارمیباشد.
-2۲- طراحی آزمایش
در این مطالعه چهار پارامتر، سرعت دورانی قطعهکار، سرعت پیشروی غلتک، نیروی غلتک و زبری سطح اولیه مورد انتخاب گردید و برای هر پارامتر با توجه به آزمایشهای اولیه سه سطح در نظر گرفته شد. تعداد آزمایشها بر اساس روش فاکتوریل کامل برابر با ۴۳=۱۸ است. پارامترها و سطوحآنها در جدول (۱) نشان داده شده اند.
