پیاده سازی مدل ماده بر مبنای تغییرات میکروساختاری جهت شبیه سازی فرآیند براده برداری

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسنده

استادیار، دانشکده مهندسی، مرکز آموزش عالی محلات، محلات، ایران

چکیده

عموماً جهت شبیه سازی فرآیند براده برداری از مدل‌های ماده ای استفاده می گردد که تغییرات میکروساختاری بوجود آمده حین فرآیند در نظر گرفته نمی شود. این امر سبب می شود دقت نتایج شبیه سازی در مقایسه با آنچه در واقعیت صورت می پذیرد، محدود گردد. در تحقیق حاضر با ارائه چند مرحله زیر برنامه نویسی پیشرفته در مدل اجزاء محدود، تاثیر تغییرات میکروساختاری ماده در حین فرآیند براده برداری آلیاژ اینکونل 718 در مدل ماده اعمال گردید. ابتدا تغییرات میکروساختاری بوجود آمده با استفاده از معیار تبلور مجدد دینامیکی و کرنش بحرانی مدل سازی شد. در مرحله بعدی مدل ماده اصلاح شده ای ارائه گردید که اثر تغییرات دانه بندی ماده در هر مرحله از شبیه سازی برای تمامی المان‌های قطعه کار اعمال گردید. در انتها نیز میزان اثر بخشی مدل ماده جدید ارائه شده با نتایج متناظر تجربی در شرایط مختلف ماشینکاری به خوبی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که اعمال تغییرات میکروساختاری در مدل ماده نقش موثری جهت شبیه سازی واقع گرایانه تر رفتار ماده و بهبود نتایج شبیه سازی ماشینکاری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Jafarian F., Amirabadi H., and Sadri J., Integration of finite element simulation and intelligent methods for evaluation of thermo-mechanical loads during hard turning process, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 227, No. 2, pp. 235-248, 2013.
[2] Arrazola P.J., Özel T., Umbrello D., Davies M., and Jawahir I.S., Recent advances in modelling of metal machining processes, CIRP Annals, Vol. 62, No. 2, pp. 695-718, 2013.
[3] Umbrello D., Finite element simulation of conventional and high speed machining of Ti6Al4V alloy, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 196, No. 1, pp. 79-87, 2008.
[4] Jafarian F., Masoudi S., Soleimani H., and Umbrello D., Experimental and numerical investigation of thermal loads in Inocnel 718 machining, Materials and Manufacturing Processes, Vol. 33, No. 9, pp. 1020-1029, 2018.
[5] Umbrello D., M’Saoubi R., and Outeiro J.C, The influence of Johnson–Cook material constants on finite element simulation of machining of AISI 316L steel, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 47, No. 3, pp. 462-470, 2007.
[6] Caruso S., Imbrogno S., Rotella G., Ciaran M.I., Arrazola P.J., Filice L., and Umbrello D., Numerical Simulation of Surface Modification During Machining of Nickel-based Superalloy, Procedia CIRP, Vol. 31, No. 1,  pp. 130-135, 2015.
[7] Caruso S., Imbrogno S., Rinaldi S., and Umbrello D., Finite element modeling of microstructural changes in Waspaloy dry machining, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 89, No. 1, pp. 227-240, 2017.
[8] Umbrello D., Influence of material microstructure changes on surface integrity in hard machining of AISI 52100 steel, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 54, No. 9, pp. 887-898, 2011.
[9] Umbrello D., Outeiro J.C., M'Saoubi R., Jayal A.D., and Jawahir I.S., A numerical model incorporating the microstructure alteration for predicting residual stresses in hard machining of AISI 52100 steel, CIRP Annals, Vol. 59, No. 1, pp. 113-116, 2010.
[10] Rotella G., Dillon O.W., Umbrello D.,. Settineri L, and Jawahir I.S., Finite element modeling of microstructural changes in turning of AA7075-T651 Alloy, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 15, No. 1,  pp. 87-95, 2013.
[11] Pu Z., Umbrello D., Puleo D.A., Dillon O.W., Lu T., and Jawahir I.S., Finite Element Modeling of Microstructural Changes in Dry and Cryogenic Machining of AZ31B Magnesium Alloy for Enhanced Corrosion Resistance,  Journal of Manufacturing processes, Vol. 16, No. 2,  pp. 335–343, 2013.
[12] Jafarian F., Imaz Ciaran M., Umbrello D., Arrazola P.J., Filice L., and Amirabadi H., Finite element simulation of machining Inconel 718 alloy including microstructure changes, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 88, No. 1, pp. 110-121, 2014.
[13] Hughes G.D., Smith S.D., Pande C.S., Johnson H.R., and Armstrong R.W., Hall-petch strengthening for the microhardness of twelve nanometer grain diameter electrodeposited nickel, ScriptaMetallurgica, Vol. 20, No. 1,  pp. 93-97, 1986.
[14]. Sui F.l., Zuo Y., Liu X.h., and Chen L.q., Microstructure analysis on IN 718 alloy round rod by FEM in the hot continuous rolling process, Applied Mathematical Modelling, Vol. 37, No. 20, pp. 8776-8784, 2013.
[15] Rotella G., and Umbrello D., Finite element modeling of microstructural changes in dry and cryogenic cutting of Ti6Al4V alloy, CIRP Annals, Vol. 63, No. 1,  pp. 69-72, 2014.
[16] Umbrello D., Investigation of surface integrity in dry machining of Inconel 718, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 69, No, 9,  pp. 2183-2190, 2013.