Fenomenologia și optimizarea unor procedee de prelucrare hibridă, prin descărcări electrice asistate de ultrasunete

Previzualizare documentație:

Extras din documentație:

1. Metode hibride de prelucrare

Investigarea temei de cercetare propuse in prezentul proiect corespunde unui domeniu deosebit de important, ce este intr-o continua dezvoltare, si anume cel al tehnologiilor neconventionale.

Metodele hibride de prelucrare implica integrarea a doua sau mai multe metode diferite de prelucrare intr-un singur proces de prelucrare, capabil sa exploateze avantajele individuale ale metodelor in cauza si sa inlature/ diminueze eventualele efecte negative/ dezavataje specifice respectivelor metode.

Aparitia metodelor hibride de prelucrare a fost determinata in principal de dezavantajele individuale ce le prezinta unele dintre metodele neconventionale (de exemplu, productivitatea relativ mica a prelucrarii prin electroeroziune, precizia slaba a prelucrarii prin eroziune electrochimica etc.) ce au condus la cautarea unor modalitati de exploatare a avantajelor si minimalizare a dezvantajelor inregistrate in cadrul unor prelucrari bazate pe o singura metoda neconventionala.

Altfel spus, prin aplicarea unei metode hibride de preelucrare se urmareste nu doar reunirea efectelor pozitive ale metodelor individuale luate in consideratie, ci si sporirea unora dintre aceste efecte prin actiune sinergetica.

tinand cont de ponderea e care o are fiecare proces implicat in modificarea materialului semifabricatului, metodele hibride de prelucrare se impart in:

- metode hibride de prelucrare in care proceselor implicate se desfasoara simultan si ambele contribuie direct la indepartarea materialui din semifabricat (de exemplu, prelucrarea prin eroziune complexa, electrica si electrochimica);

- metode hibride de prelucrare in cadrul carora un proces are rolul de a facilita dezvoltarea in conditii mai bune a celuilalt proces implicat (de exemplu prelucrare prin eroziune electrochimica asistata de ultrasunete, unde rolul prezentei vibratiilor ultrasonice este de a impiedica formarea unei pelicule pasivante pe suprafata semifabricatului). in descrierea unor astfel de metode este dificil de stabilit care este procesul principal si care este cel secundar.

De mentionat ca sunt metode hibride de prelucrare bazate pe combinarea unei metode clasice de prelucrare cu una neconventionala (de exemplu, strunjire asistata de fascicul laser), metode hibride ce constau in aplicarea simultana a doua metode neconventionale (de exemplu, prelucrare prin eroziune complexa, electrica si electrochimica) si metode hibride ce unesc trei principii neconvetionale diferite, cum ar fi prelucrare prin eroziune complexa, electrica si electrochimica asistata de ultrasunete.

Continua si rapida dezvoltare a proceselor hibride de prelucrare se datoreaza atat utilizarii tot mai frecvente in domeniul constructiilor de masini a materialelor greu prelucrabile (cum ar fi ceramica, materialele compozite, materiale izolatoare, oteluri dure etc.), cat si introducerii unor piese de forme si suprafete tot mai complicate, de calitate superioara si de mica rugozitate.

Astfel de metode complexe de prelucrare (bazate pe combinarea unor diferite fenomene fizice, energetice, chimice, mecanice si electrice) sunt numite in diverse moduri; de exemplu, in limba engleza intalnim ,,cross machining processes [Rajurkar, K. P., Ross, R.F., Wei, B., Kozak, J., Williams, 1992, "The role of nontraditional manufacturing processes in future manufacturing industries," Manufacturing International, 1992, ASME, pp. 23-37], ,,hybrid machining" [Ebeid, S.J., Hewidy, M.S., El-Taweel, T.A., Youssef, A.H. Towards higher accuracy for ECM hybridized with low-frequency vibrations using the response surface methodology. Journal of Materials Processing Technology Elsevier Science S.A., S.U.A., 149, 2004; 432- 438], ,,combined process" [ Chuchro, M., Ruszaj, A., Zybura-Skrabalak, M., Altena, H., De Silva, A., McGeough, J.A., Kozak, J., Advantages of electrodischarge machining assisted by electrode ultrasonic vibrations, Proceedings of the Symposium Research on Clean Hybrid Micromachining (HMM) Processes, Krakow, 27 September 2001, p. A2-1 - A2-19].

in limba romana se folosesc conceptele de ,,procese hibride" sau ,,procese complexe" [ Herman, R.I.E. Prelucrarea prin eroziune electrica complexa, Timisoara: Editura Augusta, 1998].

O metoda de prelucrare rezultata din combinarea diferitor procese electrofizice si electrochimice de prelucrare ofera noi posibilitati tehnologice privind precizia, calitatea suprafetei, productivitatea etc.

Una din cele mai cunoscute si mai vechi metode hibride de prelucrare o constituie prelucrarea prin eroziune complexa, electrica si electrochimica care are la baza procese de prelevare de material din semifabricat pe cale electrochimica cat si electrica. Aceste procese se desfasoara in acelasi timp, dar sunt diferentiate in spatiu. Din punct de vedere teoretic este posibila realizarea unei prelucrari prin eroziune complexa, electrica si electrochimica, asistata de ultrasunete datorita posibilitatii de suprapunere in timp a acestor trei procese (electroeroziune, dizolvare electrochimica si fenomen de cavitatie) [Jain, V.K., Choudhury, S.K., Ramesh, K.M. On the machining of alumina and glass, Elsevier 2002].

Posibilitati de obtinere a unor metode hibride de prelucrare

Luandu-se in considerare fenomenele fizico-chimice ce interfera in desfasurarea lor, se considera ca principalele tehnologii neconventionale de prelucrare sunt: prelucrarea prin electroeroziune (EDM - electrical discharge machining), prelucrarea prin eroziune electrochimica (ECM - electrochemical machining), prelucrarea prin eroziune chimica (CM- chemical machining), prelucrarea cu fascicul laser (laser beam machining - LBM), prelucrarea cu fascicul de electroni (electron beam machining- EBM), prelucrarea cu jet de apa (water jet machining - WJM), prelucrarea cu ajutorul ultrasunetelor (ultrasonic machining - USM).

In tabelul 1 sunt prezentate cateva din metodele hibride de prelucrare, obtinute prin combinarea a doua metode neconventionale, cunoscute in literatura de specialitate.

Astfel, se pot enumera:

- prelucrarea prin eroziune complexa, electrica si electrochimica (ECDM - electrochemical discharge machining);

- prelucrarea prin eroziune electrochimica asistata de ultrasunete (USMEC - ultrasonic machining with electrochemical assistance ( H. El-Hofy, B.A. Khairy- "A comparative study on produced geometry and surface integrity by electrochemical machining, electrodischarge machining and electroerosion-dissolution machining", IEMS -5 Conference, University of Central Florida, March 1995, 315-327);

- EDMLB - electroeroziune asistata de laser (denumita, in limba engleza, si arc laser machining (V.S. Kovalenko - "Ways to intensify laser hardening technology". Annals of the CIRP, Swissland, 47, 1, 1998, 133-136);

- EDMUS- prelucrarea hibrida prin electroeroziune asistata de ultrasunete, aplicata la prelucrarea electrozilor - scula din grafit, la obtinerea micro-orificiilor, a fantelor sau cavitatilor complexe. Se asigura o mai buna calitate a suprafetei prelucrate, cu un strat afectat termic de grosime mai mica;

- ECMUS - prelucrare hibrida prin eroziune electrochimica asistata de ultrasunete, presupunand utilizarea unui lichid electrolitic cu particule abrazive in suspensie ce asigura atat dizolvarea anodica a materialului semifabricatului, cat si aparitia fenomenului de cavitatie, in prezenta ultrasunetelor; acest fenomen impiedica formarea peliculei pasivante;

- CMLB - eroziune chimica asistata de laser;

- CMEB - eroziune chimica asistata de fascicul de electroni (de exemplu, electronolitografierea);

- LBMWJ - prelucrare cu fascicul laser asistata de un jet de apa (firma Laser - Microjet a produs un echipament de prelucrat cu fascicul laser ghidat de un jet de apa[Hoogstrate]);

- LBMUS - prelucrare cu laser asistata de ultrasunete (laser beam machining assisted by

Bibliografie:

1. ***Electrochemical discharge machining grinding (ECDG), Tool and Manufacturing Engineers Handbook knowledge Base, Society of MAnufacturing Engineers, 1998;

2. ***Manualul inginerului mecanic. Tehnologia constructiilor de masini. Bucuresti: Editura Tehnica, 1972.

3. Allesu, K. et al. A preliminary qualitative approach of proposal mechanism of material removal in electrical machining of glass. European Journal M., Belgia, vol.36, nr.3, pag. 201-207;

4. Altan, T., Lilly, B, Yen, Y.C., Manufacturing of dies and molds. Annals of the CIRP 2001, Manufacturing Technology, Elvetia, vol. 50, nr.2, 2001, p. 405-423;

5. Amitan G.L. et al. Spravocinik po elektriceskim I elektrofiziceskim metodam obrabotki. Leningrad: Mashinostroenie, 1988;

6. Artamonov, B.A. et al. Razmernaia electriceskaia obrabotka metallov. Moskva: Vassaia skola 1978;

7. Basak, I., Ghosh, A. Mechanism of material removal in electrochemical discharge machining: a theoretical model and experimental verification. Journal of Materials Processing Technology, Elsevier Science S.A., S.U.A., vol. 71, 1997, 350-359;

8. Basak, I., Ghosh, A. Mechanism of spark generation during electrochemical discharge machining: a theoretical model and experimental verification. Journal of Materials Processing Technology, Elsevier Science S.A., S.U.A., vol. 62, 1996, 46-53;

9. Belous, V. Inventica, Iasi: Ed. ,,Gh.Asachi", 1992

10. Bleuler, H., Langen, H., Fascio,V., Viquerat, D., Wuthrich, R., 3D microstructuring of non-conductive materials, Ecole Polytechnique federale de Lausanne, www.epfl.ch/isr/mmt/Research/ micromachining/microstrutuing.pdf, (an de aparitie neprecizat; consultat in 2002)

11. Bleuler,H., Clavel, R., Breguet,J.<. et all Applications of microrobotics and microhandling, Riken Review, no 36, 2001, pag 26-28;

12. Bohosievici, C. et al. Dictionar poliglot de metalurgie si constructii de masini. Bucuresti: Editura Tehnica, 1996;

13. Botis, Mihaela. Cercetari privind influenta mediului de lucru asupra proceselor tehnologice la prelucrarile dimensionale prin eroziune bazate pe dizolvarea anodica. Teza de doctorat. Sibiu: Universitatea ,,Lucian Blaga", 1998;

14. Chang B., Kim N.H. et al. An experimental study on the imporvement of microscopic machinability of glass using the discharging peak control tehniques in the electrochemical discharge machining technologies, http://210.115.47.107down/papers/b41.pdf;

15. Chuchro, M., Ruszaj, A., Zybura-Skrabalak, M., Altena, H., De Silva, A., McGeough, J.A., Kozak, J., Advantages of electrodischarge machining assisted by electrode ultrasonic vibrations, Proceedings of the Symposium Research on Clean Hybrid Micromachining (HMM) Processes, Krakow, 27 September 2001, p. A2-1 - A2-19;

16. Coteata, M. Slatineanu, L., Dodun, O., Nagit, Gh. Electrochemical discharge machining assisted by ultrasonic vibrations. Revista de tehnologii neconventionale, Romania, Editura Augusta, Timisoara, nr. 1, 2004, ISSN 1454-3087, 94-97;

17. Coteata, M., Dodun, O., Ciofu, C. Aspects regarding the hybrid machining methods. In vol. Tehnologii moderne, calitate, restructurare 2003, vol. 2, Universitatea Tehnica Iasi, Buletinul Institutului Politehnic din Iasi, Tomul L(LIV), Fascicula Va, Sectia Constructii de Masini, 2004, p. 343-347, ISSN 1011-2855;

18. Crichton, I.M., McGeough, J.A. Theoretical, experimental and computational aspects of the electrochemical arc machining process, Annals of the CIRP, Elvetia, 1984, vol.33, nr. 2, p. 1-4;

19. Davis, J.R. et al. Metals Handbook. Ninth Edition. Volume 16. Machining. ASM, Metals Park, OH. 44073, 1989, p. 548-550;

20. Diaconescu, I., Sirbu,G., Corodeanu, I., Mircea, Al. Masini-Unelte, vol IV, p. 538-585, Bucuresti: Editura Transporturilor si Telecomunicatiilor, 1962;

21. Dodun, O., Tehnologii neconventionale. Prelucrari cu scule materializate, EdituraTehnica Info, Chisinau, 2001;

22. Ebeid, S.J., Hewidy, M.S., El-Taweel, T.A., Youssef, A.H. Towards higher accuracy for ECM hybridized with low-frequency vibrations using the response surface methodology. Journal of Materials Processing Technology Elsevier Science S.A., S.U.A., 149 , 2004; 432-438;

23. El-Hofy, H., Effect of wire speed and machining rate on gap phenomenon and surface integrity in EEDM. Alexandria Engineering Journal, Vol.35, No.6, noiembrie 1996, p. A289-A297;

24. El-Hofy, H., Khairy, B.A., A comparative study on produced geometry and surface integrity by electrochemical machining, electrodischarge machining and electroerosion-dissolution machining, IEMS -5 Conference, University of Central Florida, March 1995, p.315-327;

25. El-Hofy, H., Machinability assessment in electroerosion dissolution machining. Alexandria Engineering Journal, Vol.35, No.1, ianuarie1996, p. A43-A49;

26. El-Hofy, H., The role of electrolyte flow velocity in EEDM. Alexandria Engineering Journal, Vol.35, No.2, martie1996, p. A139-A145;

27. Falnita, E. Honuirea electrochimica. Timisoara: Editura Mirton, 1994;

28. Fascio, V., Wuthrich, R., Viquerat, D., Langen, H., Comninellis, Ch., Study of spark assisted electrochemical etching, Departement de microtechnique, EPFL, Ch-1015Lausanne,Elvetia;

29. Gautam, N., Jain, V.K. Experimental investigations into ECSD process using various tool kinematics. Journal of Machine Tools Manufacturing, Pergamon, vol.38, Nr. 1-2, p. 15-27, Marea Britanie: 1998

30. Gavrilas, I., Marinescu, N.- Prelucrari neconventionale in constructia de masini, Editura Tehnica- Bucuresti-1991;

31. Ghosh, A. Electrochemical Discharge Machining: Principles and Possibilities. Advanced in Mechanical Engineering, Bangalore,India, 1995, 55-67;

32. Golsbczak,G, Kozak, J. Hybrid electrodischarge and electrochemical system for dressing of metal bond grinding wheels In volumele conferintei ,,APE'04 International Conference on Advances in Production engineering", 17 - 19 iunie 2004, Varsovia, Polonia, http://www.meil.pw.edu.pl/ape2004/summary.php#a100

33. Grunwald, E., Caius Bulea, C., Galvanotehnica pe intelesul tuturor in intrebari si raspunsuri,Cluj-Napoca, Casa cartii de stiinta, 1999, p. 78-115;

34. Herman, R.I.E. Prelucrarea prin eroziune electrica complexa, Timisoara: Editura Augusta, 1998;

35. Hoogstrate, A.M., Luttervelt, C.A. - "Opportunities in abrasive water - jet machining. Annals of the CIRP, Swissland, vol. 46, 2, 1997, 697-712;

36. Iuhas Popovici, C.A., Cercetari teoretice si experimentale asupra taierii prin eroziune electrica-electrochimica a otelurilor aliate pentru scule si matrite, Teza de doctorat, Timisoara: Institutul Politehnic ,,Traian Vuia" , 1981;

37. Jain, V.K., Choudhury, S.K., Ramesh, K.M. On the machining of alumina and glass, Elsevier 2002;

38. Jain, V.K., Tandon, S., Kumar, P. Experimental investigations into electrochemical spark machining of composites. in Transactions of the ASME. Journal of Engineering for Industry, S.U.A., vol. 112, mai, 1990, p. 194-197;

39. Johann R., Investigation of Electrochemical Discharge Machining (ECDM) as an alternative tool for the micromachining of fluidic channels in glass, http://dewww.epfl.ch/-johann/;

40. Kaceev, M.K., Pogorelov, V.M. , Babinov, V.I., Dubovicenko, V.K., Kucima, T.V. Ustroistvo k anodno-mehaniceskomu otreznomu stanku. Descriere de inventie nr. 848230, U.R.S.S, 1979

41. Kochy, Philip, Jain, V.K., Lal, G.K.- Experimental investigations into electrical discharge machinig with a rotating disk electrode, 1993;

42. Kovalenko, V.S. - "Ways to intensify laser hardening technology". Annals of the CIRP, Swissland, 47, 1, 1998, 133-136;

43. Kozak, J., Rajurkar, K.P., Selected problems of Hybrid machining processes, part I- Electrochemical Discharge Machining (ECDM/ECAM), Advances in MAnufacturing Science and Technology, (Journal of Polish Academy of Sc., Quarterly), vol.24, No.2, pp. 25-50, 2000;

44. Lawrence Yao, Y., Rajurkar, K.P., et al. Combined research and curriculum development of nontraditional manufacturing, http:/www.psava.com/eec03/attachement/1127/Yao%20GranteesConf%2003.pdf

45. Lancrangean, Z. Contributii la prelucrarea corpurilor de revolutie prin eroziune electrica complexa, Teza de doctorat, Teza de doctorat, Timisoara: Institutul Politehnic ,,Traian Vuia", 1986;

46. McGeough Joseph A. Methods and apparatus for the electrical machining of a workpiece. Descriere de inventie nr. US4487671, Statele Unite, 1984;

47. McGeough, J.A., Khayry, A.B.M., Munro, W.-Theoretical and experimental investigations of the relative effects of spark erosion and electrochemical dissolution in electrochemical arc machining- Annals of the CIRP, Elvetia, 1983 vol.32, nr.1, p. 113-116;

48. Mediliyegedara, T.K.K.R., A.K.M. De Silva, D.K. Harrison1,J.A. McGeough, An artificial neural network approach for pulse classification in Electro Chemical Discharge Machining (ECDM). In volumele conferintei ,,APE'04 International Conference on Advances in Production engineering", 17 - 19 iunie 2004, Varsovia, Polonia, http://www.meil.pw.edu.pl/ape2004/summary.php#a100;

49. Miyazawa, S., Usui, Y., Iida, K, Sekichi, M. Electric discharge and electrochemical machining method and device. Descriere de inventie nr. JP2001105235, Japonia, 2001;

50. Nagit, Gh.- Tehnologii Neconventionale, U.T. Iasi- Rotaprint- 1998;

51. Nanu, A. Tehnologia materialelor, Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica, 1983;

52. Neuman, C. et. al. Dictionar politehnic, Bucuresti: Editura Tehnica, 1967;

53. Nichici, Al., s.a.- Prelucrarea prin eroziune in constructia de masini, Editura Facla Timisoara-1983;

54. Rajurkar, K.P., Cross Process Innovations, www.columbia.edu/cu/mechanical/ mrl/ntm/CrossProcess/CrossProcessSect2.htm;

55. Schopf, M., Beltrami, I., Boccadoro, M., Kramer, D., ECDM (Electro Chemical Discharge Machining) a new method for trueing and dressing of metal-bonded diamond grinding tools. Annals of the CIRP 2001, Manufacturing Technology, Elvetia, vol. 50, nr.1, 2001, p. 125-128;

56. Schulze, H.P., Lauter, M., Wollenberg, G., Energy supply unit for electro-discharge-electro-chemical machining process, "Symposium on Research on Clean Hybrid Micromachining (HMM) Processes", Krakow, 27 September 2001, p. B2-1-14;

57. Singh Y.P, Jain V.K, Kumar P., Agrawal D.C. Machining piezolelectric (PZT)using an electrochemical spark machining (ECSM) process. Journal of Materials Processing Technology 58, pag. 224-31, 1996,;

58. Slatineanu, L.- Tehnologii neconventionale in constructia de masini, Tehnica- Info, Chisinau-2000;

59. sora, I., Golovanov, N., Electrotermie si Electrotehnologii, volum II- Electrotehnologii. Bucuresti: Editura Tehnica, 1999;

60. Tanasescu, F. T., Bologa, M., Cramariuc, R., Electrotehnologii, Procesarea materialelor si tehnologii electrochimice, vol. 2 , Editura Academiei Romane, Bucuresti 2002 ,

61. Thoe, T. B., Aspinwall, D. K., Killey N. - Combined ultrasonic and electrical discharge machining of ceramic coated nickel alloy, Journal of Materials Processing Technology, U.S.A., vol. 92-32, 323-328;

62. Weller, E.G., Nontraditionalmachining processes, S.M.E.1984;

63. Wollenberg, G., Schulze, H.P., Pape, T., Lauter, M., Moderne Generatortechnick fur die funkenerosive Bearbeitung, Funkenerosive Bearbeitung, Vortrag auf der 4., Aachener Fachtagung, vom 4., Bis.5, November 1999;

Download gratuit

Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.

Structură de fișiere:
  • Fenomenologia si optimizarea unor procedee de prelucrare hibrida, prin descarcari electrice asistate de ultrasunete.doc
Alte informații:
Tipuri fișiere:
doc
Diacritice:
Da
Nota:
9/10 (1 voturi)
Nr fișiere:
1 fisier
Pagini (total):
18 pagini
Imagini extrase:
18 imagini
Nr cuvinte:
8 714 cuvinte
Nr caractere:
52 196 caractere
Marime:
1.89MB (arhivat)
Publicat de:
Anonymous A.
Nivel studiu:
Facultate
Tip document:
Documentație
Domeniu:
Metalurgie și Siderurgie
Tag-uri:
procedee, prelucrare, materiale
Predat:
la facultate
Materie:
Metalurgie și Siderurgie
Sus!