سیدا دانلود مقاله در مورد شبیهسازی ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM)

دانلود مقاله در مورد شبیهسازی ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM)

فرمت فایل دانلودی: .zip
فرمت فایل اصلی: .doc
تعداد صفحات: 7
حجم فایل: 284 کیلوبایت
قیمت: 6000 تومان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 7 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏ ‏شبیه‌‏سازی ماشینکاری الکتروشیمی‏ای‏ی (ECM)
‏چکیده
‏در ‏این ‏پژوهش به مدلسازی روند ‏ماشینکاری الکتروشیمیایی (Electro Chemical Machining)‏،‏ که یکی از روشهای غیر سنتی و جدید ماشینکاری می‏‌‏باشد، پرداخته می‏‌‏شود.‏ ‏هدف از شبیه‏‌‏سازی این فرآیند کاهش هزینه‏‌‏های مربوط به مدلسازی و ساخت قالب‏‌‏های ماشینکاری، زمان و غیره می‏‌‏باشد. در این راستا، با بکارگیری رویکرد قدرتمند گسسته‏‌‏سازی با روش اجزاء محدود، مدلسازی انجام گرفته و معادلات حاکم بر فرآیند حل ‏‌‏شده و فرسایش در هر گام زمانی برآورد می‏‌‏گردد. دستاوردها نشان از توانایی بسیار بالای این رویکرد در بازآفرینی رایانه‏‌‏ای این فرآیند دارد. دستاوردها، با ماشینکاری رایانه‏‌‏ای پره توربین نشان داده شده است.
‏.
‏واژه‏‌‏های کلیدی ‏: ‏ماشینکاری الکترو شیمیای- برش آندی- اجزاء محدود- ECM
‏.
‏مقدمه
‏ماشینکاری الکتروشیمیایی ‏که گاهی اوقات با نام برشکاری کاتدی نیز از آن یاد می‏‌‏شود یکی از روشهای اخیر ماشینکاری، با توانایی بالا برای استفاده، می‏‌‏باشد. پایه و اساس فرآیند جدید نمی‏‌‏باشد اما کاربرد فرآیند بعنوان یک ابزار فلزکاری بدیع می‏‌‏باشد. گسترش وسیع این فرآیند را می‏‌‏توان در راستای نیاز به ماشینکاری مواد سفت و سخت، افزایش یافتن هزینه تلاش و کوشش دستی و نیاز به پیکربندیهای ماشینکاری فرآتر از توانایی ماشینکاریهای مرسوم جستجو کرد.
‏یکی از برتریهای توانمند ECM‏ در ماشینکاری سطح‏‌‏های ‏هندسی ‏پیچیده ‏سه‏ بعدی می‏‌‏باشد، بگونه‏‌‏ای که اثر ابزار برش بر روی قطعه کار باقی نمی‏‌‏ماند. عمر زیاد ابزار کار از ویژگیهای بارز این روش می‏‌‏باشد، بطوریکه می‏‌‏توان قطعات خیلی زیادی را تنها با یک سری قالب ساخت. ماشینکاری فلزات و آلیاژها، بدون توجه مقاومت و سختی آنها، از دیگر تواناییهای قابل بیان این روش می‏‌‏باشد. هرچند این تواناییها را می‏‌‏توان مشترک با روش Electric Discharge Machining, EDM‏ یافت اما سطح ماشینکاری شده عاری از تنش و پرداخت سطح بسیار بالا (5 میکرون) جذابیتهای اضافی این روش می‏‌‏باشد، ]‏1[‏. ناگفته نماند که نرخ ماشینکاری مواد سخت با ECM‏، در مقایسه با روشهای مرسوم بیشتر است.
‏کاربردهای عملی ماشینکاری الکتروشیمیایی به تنهایی برای برداشت فلز از یک سطح بکار نمی‏‌‏رود بلکه می‏‌‏تواند برای پروفیل کردن یک قطعه نیز‏ ‏مورد استفاده قرار گیرد.‏ بیشتر، پره‏‌‏های توربین گاز و بخار با این روش ماشینکاری می‏‌‏شوند و این تلاش نیز مدل‏‌‏سازی ‏نمونه ای از این‏ قطعات را نشان می‏‌‏دهد.
‏2- فرآیند ECM
‏میشل فارادی دریافت که اگر دو الکترود در داخل مایعی رسانا قرار بگیرند و به آنها جریان مستقیم اعمال گردد روکشی از ذرات فلز آند بر روی سطح فلز کاتد بوجود خواهد آمد. این فرآیند، در صنعت، سالها بانام آبکاری انجام می
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏‌‏گیرد. با تغییرات ویژه‏‌‏ای‏،‏ ECM‏ دگرگون شده آبکاری می‏‌‏باشد.‏ ‏فرآیند ECM‏ ‏از ابزار و یا الکترودی که پیشتر شکل داده شده است استفاده می‏‌‏کند. از این دیدگاه که در ماشینکاری، مواد از روی قطعه‏‌‏کار برداشته می‏‌‏شود کاتد ابزار و آند قطعه‏‌‏کار می‏‌‏باشد. همچنین الکترولیتی در فاصله کوچک تامین شده بین قطعه‏‌‏کار و ابزار پمپ می‏‌‏شود، شکل 1.
‏شکل 1- طرحواره ماشینکاری الکتروشیمیایی
‏شکل 1 اجزای پایه‏‌‏ای فرآیند را که شامل ابزار، قطعه‏‌‏کار، الکترولیت و منبع تغذیه می‏‌‏باشد، نشان می‏‌‏دهد.
ECM‏ فرآیند‏ی پویا می‏‌‏باشد بگونه‏‌‏ای ‏که در آن ابزار با نرخ ثابت به ‏سوی ‏قطعه‏‌‏کار حرکت ‏کرده و همچنین ‏مرز ‏قطعه‏‌‏کار ‏پیوسته ‏فرسایش یافته و تغییر می‏‌‏کند و این ‏روند‏ تا ‏به‏‌‏دست آمدن شکل نهایی محصول تکرار می‏‌‏گردد.
‏هنگام بازآافرینی رایانه‏‌‏ای در هر تکرار چگالی ‏جریان محاسبه ‏‌‏شده و بر اساس ‏آن مقدار فرسایش سطح‏ برآورد گشته ‏و مرز سطح تغییر ‏می‏‌‏کند‏.
‏3- ‏تئوری‏ حاکم در ‏شکل‏‌‏دهی با ECM
‏تئوری ECM‏ و حل مدلهای دو یا سه بعدی آن ‏ساده نمی‏‌‏باشد‏ ‏و تنها روشهای عددی است که می‏‌‏تواند معادلات دیفرانسیل را برای هندسه‏‌‏های پیچیده بازگشایی کرده و پاسخ آنرا بدست آورد‏ که در این شبیه سازی نیز استفاده شده ‏است‏.‏ ‏اما‏ ‏حل ‏تحلیلی و دقیق ‏بعضی ‏مدل ساده یک‏‌‏بعدی ممکن ‏می‏‌‏باشدکه ‏جهت تفهیم بهتر نحوه مدلسازی ‏در زیر به آن پرداخته می‏‌‏شود. نخست ساده سازیهایی برای ‏حل مدل یک‏‌‏بعدی ساده‏ بصورت زیر در نظر گرفته می‏‌‏شود‏:
‏1- ‏ابزار و قطعه کار دارای رسانایی بالا در قیاس با محلول الکترولیت می‏‌‏باشند و همچنین سطح ابزار و سطح کار هم پتانسیل هستند‏.
‏2- ‏ولتاژ وابس‏ت‏ه به واکنش الکتروشیمیایی در ‏الکترودها صفر است از این رو قانون اهم مستقیما بکار می‏‌‏رود.
‏3- ‏خواص سیستم یکنواخت ‏بوده ‏و به جهت بستگی ندارد‏.
‏4-‏ جریان الکترولیت تاثیر مهمی ‏‌‏بر رسانایی ویژه الکترولیت ‏ ندارد و این مقدار در عملیات ECM‏ ثابت باقی می‏‌‏ماند.
‏5-‏ کل جریان برای براده برداری بکار می‏‌‏رود.
‏در این شرایط نرخ تغییر فاصله بین ابزار و قطعه‏‌‏کار، ‏، نسبت به سطح ابزار از قانون فارادی بدست می‏‌‏آید ]‏2-‏3[‏:
‏(1)
‏که در آن ‏ وزن اتمی‏‌‏، ‏ ظرفیت یون حل شده، ‏ ثابت فارادی، ‏ چگالی فلز آند، قطعه کار، ‏ سرعت پیشروی ابزار و ‏ شدت جریان است. شدت جریان ‏ از قانون اهم به شکل زیر بدست می
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏‌‏آید:
‏(2)
‏در معادله بالا ‏ رسانایی الکترولیت و ‏ اختلاف پتانسیل است. با قرار دادن ‏در‏ معادله ‏2‏، معادله ‏3‏ حاصل می‏‌‏شود:
‏(3)
‏و ‏در حل معادله فوق دو حالت عملی را می‏‌‏توان بررسی کرد که در ادامه آورده شده‏‌‏اند.
‏الف)‏ سرعت پیشروی ابزار صفر
‏پاسخ ‏برای‏ در مدت زمان ‏ بصورت زیر به‏‌‏دست می‏‌‏آید:
‏(4)
‏که در آن ‏ فاصله ماشینکاری اولیه است. همانگونه که دیده می‏‌‏شود فاصله دهنه با ریشه دوم زمان به‏‌‏صورت نامحدود زیاد می‏‌‏شود، شکل ‏2‏ (الف). این حالت اغلب در پلیسه‏‌‏گیری با ECM‏ ‏به کارمی‏‌‏رود که در آن ناهمواریهای سطح در چند ثانیه برداشته شده و نیازی به حرکت مکانیکی الکترود نیست.
‏ب)‏ سرعت پیشروی‏ ثابت
‏ابزار با سرعت ثابتی به طرف قطعه کار حرکت می‏‌‏کند. پاسخ معادله 3 به شکل بدست می‏‌‏آید:
‏(5)
‏توجه شود که فاصله دهنه‏‌‏ها به یک مقدار پایدار‏ نزدیک می‏‌‏شود.
‏(6)
‏این حالت ECM‏ که در آن فاصله تعادلی بدست می‏‌‏آید به طور گسترده در تولید مجدد شکل کاتد ابزار روی قطعه‏‌‏کار بکار می‏‌‏رود. نمایش شماتیک حل معادله 5 در شکل ‏2‏ (ب) مشاهده می‏‌‏شود.
‏شکل 2- تغ‏یی‏رات فاصله دهانه با مدت زمان ماش‏ی‏نکار‏ی‏ ‏ الف )سرعت پیشروی الکترود صفر ب) سرعت پیشروی ثابت
‏در حالت‏‌‏های دو و سه بعدی با هندسه پیچیده و مرزهای منحنی معادله 2 برقرار نمی‏‌‏باشد. این عدم برقراری به‏‌‏سبب ‏توزیع‏ غیر یکنواخت ‏پتانسیل الکتریکی در الکترولیت‏ می‏‌‏باشد.‏ ‏از این رو برای بدست آوردن میدان شدت جریان باید از رابطه زیر استفاده کرد ]‏4[‏:
‏(7)
‏که در آن پتانسیل ‏ از حل معادله لاپلاس، معادله 8، در هر نقطه از الکترولیت به‏‌‏دست می‏‌‏آید.
‏(8)
‏و در آخر قانون فارادی:
‏(9)
‏برای محاسبه سرعت پسروی آند به کار می‏‌‏رود.
‏روشهای مختلفی از جمله روش کاملا تحلیلی، روش گرافیکی- قیاسی و غیره برای حل این معادلات به کار رفته است. به علت پیچیدگی مساله شکل‏‌‏دهی در ECM‏، بکارگیری این روشهای در مسایل عملی مشکل است. بدون شک روشهای عددی کامپیوتری عملی
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏‌‏تری‏ن‏ راه حلها را پیشنهاد می‏‌‏دهند و شاید بهره‏‌‏جویی هنرمندانه از آنها تا اندازه‏‌‏ای زیاد طراحی تجربی و مرسوم ابزار را به دست تاریخ پسپارد.
‏4- اجزاء محدود ECM
‏روش اجزاء محدود رویکردی توانمند برای تحلیل عددی طیف وسیعی از مسایل مهندسی می‏‌‏باشد. تحلیل تنش و تغییر شکل سازه‏‌‏های بزرگ و پیچیده، بررسی مسایل انتقال حرارت و جریان سیال و غیره پهنه‏‌‏های گسترده برای حضور اجزائ محدود می‏‌‏باشد ]‏5[‏.
‏همانگونه که پیشتر اشاره شد اغلب در مسایل دو بعدی برای بدست آوردن شدت جریان باید از روشهای عددی کمک گرفت. در این تلاش روش اجزاء محدود‏ ‏برای این منظور انتخاب شده است. و همچنین برای برپایی معادلات اجزاء محدود از ANSYS‏ کمک گرفته شده است و با رویکردی برگرفته از آنالوژی میان معادلات حرارت و مغناطیس از المان PLANE 55‏ که المانی حرارتی می‏‌‏باشد ]‏6[‏ برای مدلسازی الکترولیت استفاده شده است. در روند اجرای برنامه شدت جریان در میدان الکترولیت به‏‌‏دست آمده و با استفاده از اصل فارادی مقدار خوردگی فلز قطعه‏‌‏کار محاسبه شده سپس مرزهای قطعه کار جابجا شده و میدان هندسی الکترولیت با توجه به این جابجایی دوباره ساخته و با المان یاد شده دوباره مش‏‌‏بندی می‏‌‏شود و دوباره تحلیل تا انتها ادامه میبابد . ‏شکل 3 ابزار کار، قطعه‏‌‏کار، هندسه میدان الکترولیت و مش‏‌‏بندی الکترولیت نمونه اجرا شده را نشان می‏‌‏دهد.
‏
‏شکل 3- مدل هندسی اولیه ساخته شده (‏بالا‏)، مش‏‌‏بندی الکترولیت (‏پایین‏)
‏شایان ذکر است که نرم‏‌‏افزار ANSYS‏ تنها برای حل معادله‏‌‏های حاکم ‏بکار گرفته شده است و برای شبیه‏‌‏سازی روند فرآیند ECM‏ برنامه‏ ‏جدا‏‌‏گانه‏‌‏ای‏ با نام ECMSIM‏ ‏نوشته شده است‏.‏ این برنامه نوشته شده شامل 14 فایل به زبان پایه برنامه Ansys‏ میباشد . جهت رویت بعضی از فایل ها و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر و ههچنین وظیفه هریک از این فایلها‏ در این شبیه سازی‏ میتوایند به مرجع 4 مراجعه کنید.
‏در روند برنامه باید شرط تعادل پیش از شرط خاتمه گنجانده شود. به دیگر سخن، نخست قطعه‏‌‏کار باید به صورت شکل نهایی، اما بزرگتر از آن، تغییر یابد و سپس این ساختار پایا تا اندازه خواسته شده، پایان فرآیند، کوچک شود.
‏شرط تعادل و خوردگی ثابت را می‏‌‏توان با کمک شکل 4 به‏‌‏دست آورد. همانگونه که از شکل برمی
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان

 

پرداخت با کلیه کارتهای عضو شتاب امکان پذیر است.

دانلود دانلود مقاله در مورد شبیهسازی ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM)

دانلود مقاله در مورد شبیهسازی ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM)

فرمت فایل دانلودی: .zip
فرمت فایل اصلی: .doc
تعداد صفحات: 7
حجم فایل: 284 کیلوبایت
قیمت: 6000 تومان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 7 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏ ‏شبیه‌‏سازی ماشینکاری الکتروشیمی‏ای‏ی (ECM)
‏چکیده
‏در ‏این ‏پژوهش به مدلسازی روند ‏ماشینکاری الکتروشیمیایی (Electro Chemical Machining)‏،‏ که یکی از روشهای غیر سنتی و جدید ماشینکاری می‏‌‏باشد، پرداخته می‏‌‏شود.‏ ‏هدف از شبیه‏‌‏سازی این فرآیند کاهش هزینه‏‌‏های مربوط به مدلسازی و ساخت قالب‏‌‏های ماشینکاری، زمان و غیره می‏‌‏باشد. در این راستا، با بکارگیری رویکرد قدرتمند گسسته‏‌‏سازی با روش اجزاء محدود، مدلسازی انجام گرفته و معادلات حاکم بر فرآیند حل ‏‌‏شده و فرسایش در هر گام زمانی برآورد می‏‌‏گردد. دستاوردها نشان از توانایی بسیار بالای این رویکرد در بازآفرینی رایانه‏‌‏ای این فرآیند دارد. دستاوردها، با ماشینکاری رایانه‏‌‏ای پره توربین نشان داده شده است.
‏.
‏واژه‏‌‏های کلیدی ‏: ‏ماشینکاری الکترو شیمیای- برش آندی- اجزاء محدود- ECM
‏.
‏مقدمه
‏ماشینکاری الکتروشیمیایی ‏که گاهی اوقات با نام برشکاری کاتدی نیز از آن یاد می‏‌‏شود یکی از روشهای اخیر ماشینکاری، با توانایی بالا برای استفاده، می‏‌‏باشد. پایه و اساس فرآیند جدید نمی‏‌‏باشد اما کاربرد فرآیند بعنوان یک ابزار فلزکاری بدیع می‏‌‏باشد. گسترش وسیع این فرآیند را می‏‌‏توان در راستای نیاز به ماشینکاری مواد سفت و سخت، افزایش یافتن هزینه تلاش و کوشش دستی و نیاز به پیکربندیهای ماشینکاری فرآتر از توانایی ماشینکاریهای مرسوم جستجو کرد.
‏یکی از برتریهای توانمند ECM‏ در ماشینکاری سطح‏‌‏های ‏هندسی ‏پیچیده ‏سه‏ بعدی می‏‌‏باشد، بگونه‏‌‏ای که اثر ابزار برش بر روی قطعه کار باقی نمی‏‌‏ماند. عمر زیاد ابزار کار از ویژگیهای بارز این روش می‏‌‏باشد، بطوریکه می‏‌‏توان قطعات خیلی زیادی را تنها با یک سری قالب ساخت. ماشینکاری فلزات و آلیاژها، بدون توجه مقاومت و سختی آنها، از دیگر تواناییهای قابل بیان این روش می‏‌‏باشد. هرچند این تواناییها را می‏‌‏توان مشترک با روش Electric Discharge Machining, EDM‏ یافت اما سطح ماشینکاری شده عاری از تنش و پرداخت سطح بسیار بالا (5 میکرون) جذابیتهای اضافی این روش می‏‌‏باشد، ]‏1[‏. ناگفته نماند که نرخ ماشینکاری مواد سخت با ECM‏، در مقایسه با روشهای مرسوم بیشتر است.
‏کاربردهای عملی ماشینکاری الکتروشیمیایی به تنهایی برای برداشت فلز از یک سطح بکار نمی‏‌‏رود بلکه می‏‌‏تواند برای پروفیل کردن یک قطعه نیز‏ ‏مورد استفاده قرار گیرد.‏ بیشتر، پره‏‌‏های توربین گاز و بخار با این روش ماشینکاری می‏‌‏شوند و این تلاش نیز مدل‏‌‏سازی ‏نمونه ای از این‏ قطعات را نشان می‏‌‏دهد.
‏2- فرآیند ECM
‏میشل فارادی دریافت که اگر دو الکترود در داخل مایعی رسانا قرار بگیرند و به آنها جریان مستقیم اعمال گردد روکشی از ذرات فلز آند بر روی سطح فلز کاتد بوجود خواهد آمد. این فرآیند، در صنعت، سالها بانام آبکاری انجام می
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏‌‏گیرد. با تغییرات ویژه‏‌‏ای‏،‏ ECM‏ دگرگون شده آبکاری می‏‌‏باشد.‏ ‏فرآیند ECM‏ ‏از ابزار و یا الکترودی که پیشتر شکل داده شده است استفاده می‏‌‏کند. از این دیدگاه که در ماشینکاری، مواد از روی قطعه‏‌‏کار برداشته می‏‌‏شود کاتد ابزار و آند قطعه‏‌‏کار می‏‌‏باشد. همچنین الکترولیتی در فاصله کوچک تامین شده بین قطعه‏‌‏کار و ابزار پمپ می‏‌‏شود، شکل 1.
‏شکل 1- طرحواره ماشینکاری الکتروشیمیایی
‏شکل 1 اجزای پایه‏‌‏ای فرآیند را که شامل ابزار، قطعه‏‌‏کار، الکترولیت و منبع تغذیه می‏‌‏باشد، نشان می‏‌‏دهد.
ECM‏ فرآیند‏ی پویا می‏‌‏باشد بگونه‏‌‏ای ‏که در آن ابزار با نرخ ثابت به ‏سوی ‏قطعه‏‌‏کار حرکت ‏کرده و همچنین ‏مرز ‏قطعه‏‌‏کار ‏پیوسته ‏فرسایش یافته و تغییر می‏‌‏کند و این ‏روند‏ تا ‏به‏‌‏دست آمدن شکل نهایی محصول تکرار می‏‌‏گردد.
‏هنگام بازآافرینی رایانه‏‌‏ای در هر تکرار چگالی ‏جریان محاسبه ‏‌‏شده و بر اساس ‏آن مقدار فرسایش سطح‏ برآورد گشته ‏و مرز سطح تغییر ‏می‏‌‏کند‏.
‏3- ‏تئوری‏ حاکم در ‏شکل‏‌‏دهی با ECM
‏تئوری ECM‏ و حل مدلهای دو یا سه بعدی آن ‏ساده نمی‏‌‏باشد‏ ‏و تنها روشهای عددی است که می‏‌‏تواند معادلات دیفرانسیل را برای هندسه‏‌‏های پیچیده بازگشایی کرده و پاسخ آنرا بدست آورد‏ که در این شبیه سازی نیز استفاده شده ‏است‏.‏ ‏اما‏ ‏حل ‏تحلیلی و دقیق ‏بعضی ‏مدل ساده یک‏‌‏بعدی ممکن ‏می‏‌‏باشدکه ‏جهت تفهیم بهتر نحوه مدلسازی ‏در زیر به آن پرداخته می‏‌‏شود. نخست ساده سازیهایی برای ‏حل مدل یک‏‌‏بعدی ساده‏ بصورت زیر در نظر گرفته می‏‌‏شود‏:
‏1- ‏ابزار و قطعه کار دارای رسانایی بالا در قیاس با محلول الکترولیت می‏‌‏باشند و همچنین سطح ابزار و سطح کار هم پتانسیل هستند‏.
‏2- ‏ولتاژ وابس‏ت‏ه به واکنش الکتروشیمیایی در ‏الکترودها صفر است از این رو قانون اهم مستقیما بکار می‏‌‏رود.
‏3- ‏خواص سیستم یکنواخت ‏بوده ‏و به جهت بستگی ندارد‏.
‏4-‏ جریان الکترولیت تاثیر مهمی ‏‌‏بر رسانایی ویژه الکترولیت ‏ ندارد و این مقدار در عملیات ECM‏ ثابت باقی می‏‌‏ماند.
‏5-‏ کل جریان برای براده برداری بکار می‏‌‏رود.
‏در این شرایط نرخ تغییر فاصله بین ابزار و قطعه‏‌‏کار، ‏، نسبت به سطح ابزار از قانون فارادی بدست می‏‌‏آید ]‏2-‏3[‏:
‏(1)
‏که در آن ‏ وزن اتمی‏‌‏، ‏ ظرفیت یون حل شده، ‏ ثابت فارادی، ‏ چگالی فلز آند، قطعه کار، ‏ سرعت پیشروی ابزار و ‏ شدت جریان است. شدت جریان ‏ از قانون اهم به شکل زیر بدست می
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏‌‏آید:
‏(2)
‏در معادله بالا ‏ رسانایی الکترولیت و ‏ اختلاف پتانسیل است. با قرار دادن ‏در‏ معادله ‏2‏، معادله ‏3‏ حاصل می‏‌‏شود:
‏(3)
‏و ‏در حل معادله فوق دو حالت عملی را می‏‌‏توان بررسی کرد که در ادامه آورده شده‏‌‏اند.
‏الف)‏ سرعت پیشروی ابزار صفر
‏پاسخ ‏برای‏ در مدت زمان ‏ بصورت زیر به‏‌‏دست می‏‌‏آید:
‏(4)
‏که در آن ‏ فاصله ماشینکاری اولیه است. همانگونه که دیده می‏‌‏شود فاصله دهنه با ریشه دوم زمان به‏‌‏صورت نامحدود زیاد می‏‌‏شود، شکل ‏2‏ (الف). این حالت اغلب در پلیسه‏‌‏گیری با ECM‏ ‏به کارمی‏‌‏رود که در آن ناهمواریهای سطح در چند ثانیه برداشته شده و نیازی به حرکت مکانیکی الکترود نیست.
‏ب)‏ سرعت پیشروی‏ ثابت
‏ابزار با سرعت ثابتی به طرف قطعه کار حرکت می‏‌‏کند. پاسخ معادله 3 به شکل بدست می‏‌‏آید:
‏(5)
‏توجه شود که فاصله دهنه‏‌‏ها به یک مقدار پایدار‏ نزدیک می‏‌‏شود.
‏(6)
‏این حالت ECM‏ که در آن فاصله تعادلی بدست می‏‌‏آید به طور گسترده در تولید مجدد شکل کاتد ابزار روی قطعه‏‌‏کار بکار می‏‌‏رود. نمایش شماتیک حل معادله 5 در شکل ‏2‏ (ب) مشاهده می‏‌‏شود.
‏شکل 2- تغ‏یی‏رات فاصله دهانه با مدت زمان ماش‏ی‏نکار‏ی‏ ‏ الف )سرعت پیشروی الکترود صفر ب) سرعت پیشروی ثابت
‏در حالت‏‌‏های دو و سه بعدی با هندسه پیچیده و مرزهای منحنی معادله 2 برقرار نمی‏‌‏باشد. این عدم برقراری به‏‌‏سبب ‏توزیع‏ غیر یکنواخت ‏پتانسیل الکتریکی در الکترولیت‏ می‏‌‏باشد.‏ ‏از این رو برای بدست آوردن میدان شدت جریان باید از رابطه زیر استفاده کرد ]‏4[‏:
‏(7)
‏که در آن پتانسیل ‏ از حل معادله لاپلاس، معادله 8، در هر نقطه از الکترولیت به‏‌‏دست می‏‌‏آید.
‏(8)
‏و در آخر قانون فارادی:
‏(9)
‏برای محاسبه سرعت پسروی آند به کار می‏‌‏رود.
‏روشهای مختلفی از جمله روش کاملا تحلیلی، روش گرافیکی- قیاسی و غیره برای حل این معادلات به کار رفته است. به علت پیچیدگی مساله شکل‏‌‏دهی در ECM‏، بکارگیری این روشهای در مسایل عملی مشکل است. بدون شک روشهای عددی کامپیوتری عملی
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏‌‏تری‏ن‏ راه حلها را پیشنهاد می‏‌‏دهند و شاید بهره‏‌‏جویی هنرمندانه از آنها تا اندازه‏‌‏ای زیاد طراحی تجربی و مرسوم ابزار را به دست تاریخ پسپارد.
‏4- اجزاء محدود ECM
‏روش اجزاء محدود رویکردی توانمند برای تحلیل عددی طیف وسیعی از مسایل مهندسی می‏‌‏باشد. تحلیل تنش و تغییر شکل سازه‏‌‏های بزرگ و پیچیده، بررسی مسایل انتقال حرارت و جریان سیال و غیره پهنه‏‌‏های گسترده برای حضور اجزائ محدود می‏‌‏باشد ]‏5[‏.
‏همانگونه که پیشتر اشاره شد اغلب در مسایل دو بعدی برای بدست آوردن شدت جریان باید از روشهای عددی کمک گرفت. در این تلاش روش اجزاء محدود‏ ‏برای این منظور انتخاب شده است. و همچنین برای برپایی معادلات اجزاء محدود از ANSYS‏ کمک گرفته شده است و با رویکردی برگرفته از آنالوژی میان معادلات حرارت و مغناطیس از المان PLANE 55‏ که المانی حرارتی می‏‌‏باشد ]‏6[‏ برای مدلسازی الکترولیت استفاده شده است. در روند اجرای برنامه شدت جریان در میدان الکترولیت به‏‌‏دست آمده و با استفاده از اصل فارادی مقدار خوردگی فلز قطعه‏‌‏کار محاسبه شده سپس مرزهای قطعه کار جابجا شده و میدان هندسی الکترولیت با توجه به این جابجایی دوباره ساخته و با المان یاد شده دوباره مش‏‌‏بندی می‏‌‏شود و دوباره تحلیل تا انتها ادامه میبابد . ‏شکل 3 ابزار کار، قطعه‏‌‏کار، هندسه میدان الکترولیت و مش‏‌‏بندی الکترولیت نمونه اجرا شده را نشان می‏‌‏دهد.
‏
‏شکل 3- مدل هندسی اولیه ساخته شده (‏بالا‏)، مش‏‌‏بندی الکترولیت (‏پایین‏)
‏شایان ذکر است که نرم‏‌‏افزار ANSYS‏ تنها برای حل معادله‏‌‏های حاکم ‏بکار گرفته شده است و برای شبیه‏‌‏سازی روند فرآیند ECM‏ برنامه‏ ‏جدا‏‌‏گانه‏‌‏ای‏ با نام ECMSIM‏ ‏نوشته شده است‏.‏ این برنامه نوشته شده شامل 14 فایل به زبان پایه برنامه Ansys‏ میباشد . جهت رویت بعضی از فایل ها و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر و ههچنین وظیفه هریک از این فایلها‏ در این شبیه سازی‏ میتوایند به مرجع 4 مراجعه کنید.
‏در روند برنامه باید شرط تعادل پیش از شرط خاتمه گنجانده شود. به دیگر سخن، نخست قطعه‏‌‏کار باید به صورت شکل نهایی، اما بزرگتر از آن، تغییر یابد و سپس این ساختار پایا تا اندازه خواسته شده، پایان فرآیند، کوچک شود.
‏شرط تعادل و خوردگی ثابت را می‏‌‏توان با کمک شکل 4 به‏‌‏دست آورد. همانگونه که از شکل برمی
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت ‏1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان
‏چهاردهمین ‏کنفرانس سالا‏نه (‏بین المللی‏)‏ مهندسی مکانیک- اردیبهشت‏ 1385- ‏ دانشگاه ‏صنعتی اصفهان

 

پرداخت با کلیه کارتهای عضو شتاب امکان پذیر است.

دانلود تحقیق و پاورپوینت