بررسی عددی و تجربی ماشین‌کاری الکتروشیمیایی سوپرآلیاژ تک‌کریستال پایه نیکل

ماشین‌کاری الکتروشیمیایی به‌دلیل قابلیت‌ها و مزایای منحصربه‌فرد، روشی مناسب برای براده‌برداری در کاربردهایی که کیفیت سطح و تنش‌های پسماند از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند، است. با توجه به پارامترهای مختلفی که در این فرآیند تاثیرگذار است، بررسی عددی و تجربی برای امکان‌سنجی و تدوین تکنولوژی براده‌برداری در مواد و کاربردهای مختلف ضروری است. از سوی دیگر، با تکنولوژی بالایی که در انجماد پیشرفته تولید سوپرآلیاژ تک‌کریستال پایه نیکل cmsx4 به‌کارگرفته می‌شود، هیچ مرزدانه‌ای در ماده ایجاد نمی‌شود. با بهبود خواص مکانیکی این ماده، استفاده از روش‌های سنتی، موثر و مقرون‌به‌صرفه نیست. از این‌رو هدف از این تحقیق، بررسی عددی ماشین‌کاری الکتروشیمیایی بر روی این سوپرآلیاژ خاص است. از نرم‌افزار کامسول برای مدل‌سازی فرآیند و تحلیل عددی استفاده شده است. تغییرات پتانسیل و جریان الکتریکی در دهانه ماشین‌کاری و نهایتاً جابجایی مرز قطعه‌کار به‌دست آمده است. سپس آزمون عملی با توجه به شرایط بررسی عددی به‌کمک دستگاه ماشین‌کاری الکتروشیمیایی اجرا شده است. خطای حدود 8% بین نتایج شبیه‌سازی و آزمون عملی نشان‌دهنده امکان‌پذیری و توانایی این روش مدرن ماشین‌کاری برای این سوپر آلیاژ خاص است.

Numerical and Experimental Investigation of Electrochemical Machining of Nickel-Based Single Crystal Superalloy

Electrochemical machining (ECM) has unique features and advantages which is a suitable method for machining when surface quality and residual stresses are of importance. Because of various parameters that influence this process, numerical and experimental studies play a key role in feasibility, practical utilization, and selection of optimal machining parameters in different materials and applications. On the other hand, with the high technology used in the casting of nickelbased single crystal superalloys, no grain boundaries are created in the material. Therefore, by improving the mechanical properties of this material, the traditional machining processes are not effective and economical. Also, they cause defects such as residual stresses, tool wear, and poor surface quality. The purpose of this research is to investigate numerically the electrochemical machining on this special superalloy. Comsol software is used for process modeling and numerical analysis. Firstly, the electrical current and voltage in the machining gap are determined, and finally, the workpiece displacement boundary is obtained. Then the numerical conditions of machining parameters are implemented for experimental investigation by electrochemical machining machine. About 8% error between the results of numerical simulation and experimental investigation shows the feasibility and capability of this modern machining for this particular superalloy.