بررسی اثر عملیات سطحی کوبش فراصوتی بر تنش‌های پسماند ایجادشده و میزان سختی سطحی روی قطعات برشکاری شده با روش تخلیه الکتریکی سیمی

برشکاری با تخلیه الکتریکی سیمی (وایرکات)، یکی از فرآیند های ماشین کاری است که در آن، یک سیم نازک با نزدیک شدن به قطعه کار و ایجاد جرقه‌ هایی در حضور سیال دی الکتریک، به‌ تدریج قطعه کار را برش می ‌دهد. عدم تماس ابزار و قطعه کار، عدم وجود پلیسه، دقت ابعادی و پرداخت سطحی مناسب، از مزایای این روش هستند. تنش‌های پسماند سطوح وایرکات شده، ماهیت کششی دارند و در لایه‌ های سطحی مقادیر بزرگی دارند. فناوری کوبش فراصوتی، با ایجاد فشردگی در لایه‌ های سطحی قطعه کار، باعث ایجاد تنش پسماند فشاری و همچنین باعث بهبود برخی خواص مکانیکی از جمله سختی می ‌شود. در این پژوهش، عملیات کوبش فراصوتی، با ساخت ابزار ارتعاشی فراصوتی و نصب آن بر روی دستگاه تراش، بر روی نمونه ‌های وایرکات شده از فولاد آلیاژی پرکاربرد mo40(din 1.7225) در سه سطح متفاوت پرداخت، نیمه پرداخت و خشن انجام گرفت. تاثیر پارامترهایی همچون تعداد پاس، سرعت پیشروی و نوع برش قطعات وایرکات شده در دامنه ثابت ارتعاش، بر روی تنش پسماند ایجادی، بررسی شدند. آزمایش ‌های انجام شده با روش تاگوچی، نشان دادند که در همه حالت ‌ها، این فرآیند، باعث تبدیل تنش‌های پسماند کششی به تنش‌های پسماند فشاری قابل‌ توجه در نمونه‌های وایرکات شده می‌شود. تنش پسماند فشاری به 1654 مگاپاسکال نیز رسید. افزایش تعداد پاس‌ها، تنش پسماند فشاری را افزایش می‌دهد، اما افزایش سرعت پیشروی، آن را کاهش می‌دهد. با انجام فرآیند در همان پاس اول، به ترتیب برای نمونه نیمه پرداخت، پرداخت و خشن افزایش 30، 31 و 48 درصدی در مقادیر سختی سطحی مشاهده گردید و با پاس ‌های بعدی این افزایش ادامه یافت.

experimental study of the effects of the ultrasonic peening process on residual stress and surface hardness of parts cut with wire edm

wire edm (wirecut) is a machining process utilizing electric discharge to gradually cut a workpiece with a spark-generating thin wire. it offers benefits like non-contact cutting, versatility with materials, and precise dimensional accuracy. however, it is important to note that surfaces cut by wirecut process may exhibit tensile residual stresses with significant values in the surface layers. ultrasonic peening treatment (upt) can be employed as a new approach to modify the surface structure of wire edmed workpieces. upt, which induces compression in the surface layers of the workpiece, generates compressive residual stress and enhances mechanical properties including hardness. in this study, upt was performed on wire edmed workpieces made of alloy steel mo40 (din 1.7225) using an ultrasonic vibrating tool on a lathe, at 3 levels: finishing, semi-finishing, and roughing. the impact of parameters such as the number of passes, feeding rate, and the type of wire edm cut on the constant amplitude of vibration were studied to understand their effect on the residual stress generated. the experiments conducted using the taguchi method revealed that in every case, this process resulted in the conversion of tensile residual stresses into substantial compressive residual stresses in wire edmed workpieces. the compressive residual stress also reached 1654 mpa. more passes lead to higher compressive residual stress, while a higher feeding rate leads to a decrease. surface hardness increased by 30%, 31%, and 48% for the semi-finishing, finishing, and roughing workpieces in the initial pass. this trend continued with each subsequent pass.key words: residual stress - surface hardness -wire electric discharge machining (wedm) - ultrasonic peening treatment (upt) - mo40 alloy steel