شبیه سازی فرایند برش متعامد با استفاده از ابزار برشی بر پایه TiB۲-AlN-Graphen

در این پژوهش، مشخصات فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت بر پایه دی بوراید تیتانیم تقویت شده با نیترید آلومینیوم و گرافن جهت کاربرد به عنوان ابزار برشی بررسی شده است. تف جوشی پودرهای دی بوراید تیتانیم، نیترید آلومینیوم و گرافن به ترتیب با ۷۵، ۲۰ و ۵ درصد وزنی و با روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای (SPS) در دمای ۱۹۰۰ درجه سانتی گراد، فشار ۴۰ مگاپاسکال و به مدت ۷ دقیقه در شرایط خلاء انجام گرفت. خواص مکانیکی شامل سختی، مدول یانگ و چقرمگی شکست نمونه ها با استفاده از ابزارهای مکانیکی استاندارد ارزیابی شد. علاوه بر این، شبیه سازی فرآیند برش متعامد به منظور تحلیل رفتار ابزار و قطعه کار در شرایط مختلف با نرم افزار DEFORM ۲D انجام گرفت. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که افزودن گرافن به کامپوزیت TiB۲-AlN موجب افزایش چگالی نسبی و بهبود چقرمگی شد، که یکی از مکانیزم های افزایش چقرمگی به انحراف ترک ها در مرزدانه ها نسبت داده شد. با این حال، افزودن گرافن تاثیر قابل توجهی بر سختی کامپوزیت نداشت. شبیه سازی برش متعامد نشان داد که افزایش سرعت برش و کاهش شعاع نوک ابزار باعث کاهش نیروی برش و بار تغذیه می شود، در حالی که دمای ابزار و قطعه کار افزایش می یابد. از جمله نتایج این آزمایش می توان به تحلیل هندسه براده ها و توزیع تنش ها اشاره کرد که با افزایش سرعت برش، هندسه براده ها تغییر کرده و شعاع انحنای آن ها کاهش می یابد. همچنین، توزیع تنش در منطقه تغییر شکل متمرکز است. این پژوهش نشان می دهد که کامپوزیت TiB۲-AlN-۵Gr پتانسیل مناسبی برای کاربرد در ابزارهای برش دارد.

کلیدواژه ها:

دی بوراید تیتانیم ، کامپوزیت ، نیترید آلومینیوم ، شبیه سازی ، ابزار برشی