تحلیل آماری و تجربی اثر ارتعاش فراصوت بر فرآیند شکل ‌دهی گرم تدریجی آلیاژ تیتانیوم

از آنجائی که بکارگیری ارتعاشات فراصوت (uv) منجر به بهینه سازی‌ های قابل توجهی در فرآیندهای تولیدی شده است، در این مطالعه به بررسی اثر ارتعاشات فراصوت طولی بر عملکرد فرآیند شکل‌دهی تدریجی گرم الکتریکی (ehif) ورق‌های ti-6al-4 v پرداخته شده‌است. در این روش، ارتعاشات فراصوت با فرکانس بالا و دامنه طولی کم با فرآیند ehif ترکیب شده ‌است.  همچنین تجهیزات مورد نیاز برای انجام فرآیند ehif و تجهیزات الحاقی اعمال ارتعاشات فراصوت به ابزار،  طراحی ، ساخته و به کار برده شده‌اند. در این روش، ارتعاشات فراصوت به یک ابزار شکل‌دهی چرخشی که به ابزار گیر ماشین فرز کنترل عددی متصل است، منتقل می‌شود. برای یافتن تاثیر پارامترهای انتخاب شده بر فرآیند، هندسه هایپربولیکی انتخاب شده و تعدادی از آنها مطابق طراحی آزمایش ساخته شده‌اند. طراحی آزمایش و تحلیل واریانس (anova)  جهت شناسایی شرایط بهینه برای پارامترهای موثر استفاده شد. سپس این پارامترها با روش سطح پاسخ (rsm) بهینه شدند. در این مطالعه، با تغییر ورودی‌های مختلف در فرآیند ehif از جمله نرخ پیشروی، گام عمودی و شدت جریان، ویژگی‌های مهم خروجی مانند کیفیت سطح، حداکثر زاویه شکل‌گیری در هر دو فرآیند ehif معمولی و ehif  انجام شده به کمک امواج فراصوت بررسی شدند. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که ترکیب ehif با امواج فراصوت منجر به بهبود کیفیت سطح و همچنین زاویه شکل‌گیری قطعات می‌شود. تجزیه و تحلیل فازی توسط پراش اشعه ایکس (xrd) بر روی قطعات ساخته شده نشان داد که تحریک مکانیکی با ارتعاش فراصوت موجب گرمایش بین‌دانه‌ای در آلیاژ ti-6al-4v شده و تغییر فاز α به β راحت‌تر و سریع‌تر انجام شده است. در واقع ارتعاشات فراصوت، ترکیب فازی حالت عادی آلیاژ شامل فاز آلفا و بتا ( α+β ) با درصد غالب فاز آلفا ( α ) و ساختار hcp را به ترکیبی با درصد بیشتری از فاز بتا ( β ) و ساختار bcc تغییر داده است،که این پدیده  منجر به بهبود شکل‌پذیری و افزایش حداکثر زاویه شکل‌گیری در حدود 25% تا 30% می‌شود.

statistical and experimental analysis of the effect of ultrasonic vibration on hot incremental sheet metal forming of titanium alloy

applying ultrasonic vibrations (uv) in manufacturing processes has resulted in various significant improvements. this study investigates longitudinal uv effect on the performance of electric hot incremental forming (ehif) process of ti–6al–4 v sheets. in this technique, uv with a high frequency and low axial amplitude were combined with ehif. required devices were designed, manufactured, and used for performing the ehif process. in this mechanism, uv were transmitted to a rotary forming tool attached to a cnc machine spindle. hyperbolic geometry was fabricated to find out the most effective parameters values. design of experiment and analyses of variance (anova) were employed to identify optimum conditions for effective parameters. these parameters were optimized by response surface methodology (rsm).  alternating among various input values of ehif parameters including feed rate, pitch, and current has affected output parameter values such as surface quality and maximum forming angle were investigated in both conventional-ehif and ultrasonic-assisted ehif processes. experimental results have demonstrated that combination of ehif with uv has resulted in improving surface quality. also, xrd (x-ray diffraction) phase analysis showed that the β phase (bcc structure) was increased due to ultrasonic stimulation. intergranular heating has been done in ti-6al-4v alloy. the results have proved that the transformation from α phase to β phase has taken place in a faster and simpler manner. this occurrence has changed the phase composition from a dominant percentage of alpha phase (α) and hcp structure to a combination with a higher percentage of beta phase (β) and bcc structure. this phenomenon has improved the formability while it has increased the maximum forming angle about 25% ~ 30%