DOI: https://doi.org/10.20998/2078-7405.2019.91.05

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ПРОГНОЗОВАНИХ РОЗМІРІВ ЗОНИ РІЗАННЯ ВІД ПАРАМЕТРІВ СІТКИ ПРИ АБРАЗИВНІЙ ВОДОСТРУМЕНЕВІЙ ОБРОБЦІ

Christos D. Dimopoulos, Nikolaos E. Karkalos, Angelos P. Markopoulos

Анотація


Абразивна водоструменева обробка – це нетрадиційний процес видалення матеріалу, який краще використовувати для різання важкооброблюваних матеріалів через його здатності видаляти матеріал без використання інструменту і без створення зон термічного впливу. Експериментально, моніторинг явищ, що відбуваються в зоні різання, дуже утруднений через різноманітні причини, такі як висока швидкість частинок і перешкоди через потік води. Таким чином, імітаційний підхід, заснований на експериментальних даних, є найкращим для того, щоб пояснити ці явища. У даній роботі представлена тривимірна кінцево-елементна термомеханічна модель з реалістичним поданням положення дискретних абразивних частинок і досліджена залежність розмірів зони різання від розміру сітки. Після моделювання результати порівнюються з експериментальними результатами, проводиться дослідження незалежності сітки і, нарешті, робляться висновки про оптимальний розмір сітки і обговорюються характеристики процесу, які спостерігаються. Моделювання проводилося для трьох різних значень тиску гідроабразивного струменю з трьома різними сітками, і після цього були зроблені висновки що, існує явний вплив розміру елементу сітки на прогнозовані розміри зони різання. Що стосується глибини різання, різниця між ячеями різної щільності була більш очевидною для випадків зі швидкістю частинок 400 і 620 м / с, і в кожному випадку глибина різання була вище для більш дрібних ячей. Що стосується довжини і ширини обрізки, мінімальні зміни спостерігалися при різних розмірах елементів сітки. Крім того, розмір сітки безпосередньо вплинув на максимальну температуру заготовки, причому прогнозована температура була вище для більш дрібних сіток. Нарешті, запропонована модель була здатна передбачити експериментально спостережувані тенденції абразивної водоструменевої обробки (AWJM) і, таким чином, її можна вважати надійною для майбутніх досліджень.

Ключові слова


гідроабразивна обробка; нестандартна обробка; метод кінцевих елементів.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Kun-Bodnár, K., Kundrák, J.: Applicability of Waterjet Cutting for Different Machining Operations, Cutting & Tools in Technological Systems 79, pp. 102-107. (2011).

Kun-Bodnár, K., Maros, Z.: Theoretical Determination of Removed Layer Depth at Abrasive Waterjet Turning, Cutting & Tools in Technological Systems 90, pp. 19-25. (2019).

Maros, Zs.: Machining of different materials with abrasive waterjet cutting, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 012009. (2018).

Maros, Zs.: Effect of load energy on the form of the gap at waterjet cutting, Key Engineering Materials 581, pp. 304-309. (2014).

Kun-Bodnár, K., Kundrák, J., Maros, Z.: Machining of rotationally symmetric parts with abrasive waterjet, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 448, 012053. (2018).

Finnie, I.: Erosion of Surfaces by Solid Particles, Wear 3, pp. 87-103. (1960).

Zeng,J., Kim,T.: An erosion model of polycrystalline ceramics in abrasive waterjet cutting, Wear 193, pp. 207-217. (1996).

Hassan, A.I., Kosmol, J.: Finite element modeling of Abrasive Water Jet Machining (AWJM), Proc. 15th International Conference on Jetting Technology, Ronnby, Sweden, pp. 321-333. (2000).

Gudimetla, P., Yarlagadda, P.K.D.V.: Finite element analysis of the interaction between an AWJ particle and a polycrystalline alumina ceramic, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 23(1), pp. 7-14. (2007).

Kumar, N., Shukla, M.: Finite element analysis of multi-particle impact on erosion in abrasive water jet machining of titanium alloy, Journal of Computational and Applied Mathematics 236(18), pp. 4600-4610. (2012).

Wenjun, G., Jianming, W., Na, G.: Numerical simulation of abrasive water jet machining based on ALE algorithm, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 53(1-4), pp. 247-253 (2011).

Shahverdi, H., Zohoor, M., Mousavi, S.M.: Numerical simulation of abrasive water jet cutting process using the SPH and ALE methods, International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology 5(1), pp. 43-50. (2011).

Jianming, W., Na, G., Wenjun, G.: Abrasive waterjet machining simulation by SPH method, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 50 (1-4), pp. 227-234. (2010).

Feng, Y., Jianming, W., Feihong, L.: Numerical simulation of single particle acceleration process by SPH coupled FEM for abrasive waterjet cutting, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 59 (1-4), pp. 193-200. (2012).

Hassan, A.I., Chen, C., Kovacevic, R.: On-line monitoring of depth of cut in AWJ cutting, International Journal of Machine Tools and Manufacture 44(6), pp. 595-605. (2004).

Hassan, A.I., Kosmol, J.: Dynamic elastic-plastic analysis of 3D deformation in abrasive waterjet machining, Journal of Materials Processing Technology 113 (1-3), pp. 337-341. (2001).

Johnson, G.R., Cook, W.H.: A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures, Proc. the 7th International Symposium on Ballistics (1983).

Buchely, M.F., Wang, X., Van Aken, D.C., O’Malley, R.J., Lekakh, S., Chandrashekhara, K.: The Use of Genetic Algorithms to Calibrate Johnson-Cook Strength and Failure Parameters of AISI/SAE 1018 Steel, Journal of Engineering Materials and Technology 141(2), 021012. (2018).

Anwar, S., Axinte, D.A., Becker, A.A.: Finite element modeling of abrasive waterjet milled footprints, Journal of Materials Processing Technology 213(2), pp. 180-193. (2013).

Momber, A.W., Kovacevic, R.: Principles of Abrasive Water Jet Machining, Springer-Verlag London (1998).




ISSN 2078-7405