Tungsten-molybdenum الائے ایک مشکل سے مشینی مواد ہے، جس میں پروسیسنگ کی زیادہ لاگت، کم پروسیسنگ کی کارکردگی اور سخت ٹول پہنا جاتا ہے۔ ABAQUS محدود عنصر تجزیہ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے، tungsten-molybdenum alloy کا تین جہتی ملنگ ماڈل قائم کیا گیا تھا، اور tungsten-molybdenum alloy کی گھسائی کرنے کے عمل کا مختلف کٹنگ پیرامیٹرز کے لیے مطالعہ کیا گیا تھا۔ تخروپن ماڈل کی تاثیر کی تصدیق کے لیے کاٹنے والی قوت اور درجہ حرارت کو کاٹنے کے تغیر کے قانون کی تصدیق ملنگ ٹیسٹ کے ذریعے کی جاتی ہے۔ کٹنگ پیرامیٹرز کا بہترین امتزاج آرتھوگونل تجربات کے ذریعے حاصل کیا گیا تھا، یعنی کٹنگ اسپیڈ vc=60m/s، بیک انگیجمنٹ ap=3mm، فیڈ فی ٹوتھ fz=0.16mm/z .
تمہید
1
Tungsten اور molybdenum ذخائر سے مالا مال ہیں اور میرے ملک میں وسیع پیمانے پر تقسیم کیے گئے ہیں۔ ٹنگسٹن اور مولیبڈینم عناصر کی متواتر جدول میں گروپ VIIB عناصر سے تعلق رکھتے ہیں اور یہ مخصوص ہائی پگھلنے والی دھاتیں ہیں۔ چونکہ ٹنگسٹن-مولیبڈینم مرکب میں پگھلنے کا نقطہ زیادہ ہے اور خالص ٹنگسٹن سے کم کثافت ہے، اس لیے یہ ٹنگسٹن اور مولیبڈینم کے فوائد کو یکجا کرتا ہے۔ سنکنرن اور خاتمے کے خلاف مزاحمت [1]، لہذا یہ ایرو اسپیس فیلڈ میں ایک اہم مواد بنتا جا رہا ہے، اسے راکٹ انجن نوزلز اور گیس ٹربائنز کے اہم اجزاء میں استعمال کیا جا سکتا ہے، اور مستقبل کے صنعتی میدان میں اس کے وسیع تر اطلاق کے امکانات ہیں۔
ٹنگسٹن-مولبڈینم مرکب کے کاٹنے کے اصول کا مطالعہ کرنے کے لیے، اسکالرز نے کافی تحقیقی کام انجام دیا ہے۔ جب Luo Zhengchuan [2] نے ٹنگسٹن پر مبنی مرکب دھاتوں کو کاٹنے کے لیے سیمنٹڈ کاربائیڈ ٹولز کا استعمال کیا تو ٹول پہننے کا عمل انتہائی تیز تھا، اور سیمنٹڈ کاربائیڈ ٹولز کی ناکامی کا سبب بننے والی بنیادی پہننے کی شکل تکونی لباس کا علاقہ تھا جو مرکزی کے چوراہے پر ظاہر ہوتا تھا۔ فلانک اور معاون فلانک۔ ٹول پہننے کی بنیادی وجہ سخت پوائنٹس کی وجہ سے میکانکی لباس ہے، اور سیمنٹڈ کاربائیڈ میں بائنڈر کے طور پر کوبالٹ کا پھیلاؤ ٹول پہننے کو تیز کرتا ہے۔ ٹنگسٹن پر مبنی مرکبات کاٹتے وقت، یی یی [3] نے پایا کہ باریک یا انتہائی باریک دانے والے ڈبلیو سی پر مبنی سیمنٹڈ کاربائیڈ ٹولز کی سطح پر پہننے سے بچنے والی کوٹنگز کی سروس کی زندگی کم ہوتی ہے۔ اس کے مرکب کو مشین بنانا غیر اقتصادی ہے۔ جامع سیرامک ٹولز اعلی ٹنگسٹن الائے مواد کو کاٹنے کے لیے موزوں نہیں ہیں، اور PCD ڈائمنڈ ٹولز کی زندگی WC پر مبنی سیمنٹڈ کاربائیڈ کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر نہیں ہوتی ہے۔ ٹنگسٹن اور اس کے مرکب مواد کو پی سی بی این کٹنگ ٹولز اور زیادہ سی بی این مواد (جیسے ڈی بی سی 80) کے ساتھ گریڈ کے ساتھ بہترین پروسیس کیا جاتا ہے، تاکہ بہتر معاشی فوائد حاصل کیے جا سکیں۔
ABAQUS محدود عنصر تجزیہ سافٹ ویئر دھاتی کاٹنے کے تخروپن کے لئے عام طور پر استعمال ہونے والا سافٹ ویئر ہے۔ اس میں طاقتور غیر لکیری تجزیہ افعال ہیں اور تھرمل مکینیکل کپلنگ کو محسوس کر سکتے ہیں۔ Tungsten-molybdenum الائے ایک مشکل سے مشینی مواد ہے، جس میں پروسیسنگ کی زیادہ لاگت، کم پروسیسنگ کی کارکردگی اور ٹول کا سخت لباس ہوتا ہے۔ لہذا، یہ کاغذ ٹنگسٹن-مولیبڈینم الائے کا سہ جہتی ملنگ ماڈل قائم کرنے کے لیے ABAQUS محدود عنصر تجزیہ سافٹ ویئر کا استعمال کرتا ہے۔ اس عمل میں پیدا ہونے والی کٹنگ فورس اور کٹنگ درجہ حرارت کو تبدیل کیا جاتا ہے، اور آخر میں ملنگ پیرامیٹرز کا بہترین امتزاج آرتھوگونل ٹیسٹ کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، جو اصل ملنگ کے عمل کے لیے ایک حوالہ فراہم کرتا ہے۔
Tungsten-Molybdenum Alloy Finite Element Modeling
2
2.1 ٹول جیومیٹری ماڈل
تخروپن میں سیمنٹڈ کاربائیڈ معیاری 4-بلیڈ اینڈ مل کا استعمال کیا گیا ہے، اور وضاحتیں جدول 1 میں دکھائی گئی ہیں۔ ملنگ کٹر ماڈل SolidWorks 3D ماڈلنگ سافٹ ویئر کے استعمال سے تیار کیا گیا ہے، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ چونکہ اس مطالعہ کا مقصد مختلف ملنگ پیرامیٹرز کے تحت کٹنگ فورس اور کٹنگ درجہ حرارت کے تغیرات کا تجزیہ کرنا ہے، اور اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ ٹول کا مرکزی کٹنگ کنارہ ورک پیس سے بہت چھوٹا ہے، ABAQUS محدود عنصر کے تجزیہ میں ٹول کو ایک سخت باڈی سمجھا جاتا ہے، قطع نظر اس کے ٹول کی خرابی اور پہننے کے بارے میں، ٹول کے جسمانی پیرامیٹرز ٹیبل 2 میں دکھائے گئے ہیں۔
جدول 1 ٹول کی وضاحتیں (یونٹ: ملی میٹر) تصویر
تصویر
شکل 1 ملنگ کٹر ماڈل
ٹیبل 2 ٹول فزیکل پیرامیٹرز
تصویر
2.2 ٹنگسٹن-مولبڈینم الائے میٹریل کا آئینی ماڈل
اس مقالے میں نقلی ورک پیس کا مواد ٹنگسٹن-مولبڈینم الائے ہے، اور اہم جسمانی اور مکینیکل کارکردگی کے پیرامیٹرز جدول 3[4] میں دکھائے گئے ہیں۔
ٹیبل 3 ٹنگسٹن-مولبڈینم الائے مواد کے جسمانی پیرامیٹرز
تصویر
دھات کی کٹائی کے عمل میں، زیادہ تر معاملات میں، مواد کو اعلی درجہ حرارت، زیادہ تناؤ اور زیادہ تناؤ کی شرح کے تحت لچکدار پلاسٹک کی خرابی سے گزرنا پڑتا ہے، لہذا ایک معقول مادی ماڈل قائم کرنا بھی کامیاب تخروپن کے لیے ایک اہم قدم ہے۔ اس مقالے میں مادی ماڈل جانسن-کک ساختی ماڈل کو اپناتا ہے، جو کہ سٹرین ہارڈننگ ایفیکٹ، سٹرین ہارڈننگ ایفیکٹ اور میٹریل کے تھرمل نرمی اثر کی عکاسی کر سکتا ہے، اور اس کی شکل یہ ہے
تصویر
فارمولے میں، σ بہاؤ کا دباؤ (MPa) ہے؛ ε پلاسٹک کا تناؤ ہے؛ ε0 حوالہ تناؤ کی شرح ہے؛ T درجہ حرارت ہے ( ڈگری)؛ Tr کمرے کا درجہ حرارت ہے (ڈگری)؛ Tm مواد کا پگھلنے کا نقطہ ہے ( ڈگری )؛ A, B, C, m اور n مادی پیرامیٹرز ہیں، اور قدریں جدول 4[5] میں دکھائی گئی ہیں۔
جدول 4 جانسن-کک ٹنگسٹن-مولیبڈینم الائے مواد کے تشکیلاتی ماڈل پیرامیٹرز
تصویر
2.3 رابطہ اور حدود کی شرائط
ایک رابطہ وصف بنائیں، اور چونکہ ٹول کو تخروپن کے دوران ایک سخت باڈی سمجھا جاتا ہے، اس لیے آپ کو ایک اور سخت جسمانی رکاوٹ پیدا کرنے کی ضرورت ہے۔ ورک پیس کے اطراف میں آزادی کی تمام ڈگریوں کو محدود کرنے کے لیے ابتدائی تجزیے کے مرحلے کے تحت ایک باؤنڈری کنڈیشن بنائیں۔ ٹول کو آزادی کی 4 ڈگری کو محدود کرنے کی ضرورت ہے، اور Z محور کے گرد گردش اور حرکت کو سیٹ کرنا ہوگا، جہاں گردش کی رفتار سپنڈل کی رفتار ہے اور حرکت کی رفتار فیڈ کی رفتار ہے۔ پہلے سے طے شدہ درجہ حرارت کا میدان بنائیں اور ورک پیس کے درجہ حرارت کو 298K کے طور پر بیان کریں۔
2.4 میش ڈویژن
میش ڈویژن کے معیار کا محدود عنصر کے تخروپن کے نتائج پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ لہذا، ماڈل کو میش کرتے وقت، مناسب میش یونٹ کی قسم کو پہلے منتخب کیا جانا چاہیے، اور میش کی کثافت کو معقول طریقے سے کنٹرول کرنے کے لیے درستگی اور لاگت پر جامع غور کیا جانا چاہیے۔ گرڈ جتنا گہرا ہوگا، نقلی نتائج کی درستگی اتنی ہی زیادہ ہوگی، لیکن اس سے کمپیوٹیشنل لاگت میں اضافہ ہوگا۔ ٹول گرڈ اور ورک پیس گرڈ کا کم از کم سائز 0.02 ملی میٹر ہے، اور ٹول اور ورک پیس کو بالترتیب یکساں گرڈ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ٹول کا ڈھانچہ پیچیدہ ہے، ٹیٹراہیڈرل غیر آزاد ساختی گرڈ کا استعمال کرتے ہوئے، قسم C3D10MT ہے، اور ٹول گرڈ 74400 یونٹ ہے۔ ورک پیس ہیکس ہیڈرل اسٹرکچرڈ گرڈ کو اپناتا ہے، ورک پیس گرڈ 26250 یونٹ ہے، اور ورک پیس گرڈ کی قسم C3D8RT ہے۔ میشنگ کے بعد ٹول اور ورک پیس کو بالترتیب تصویر 2 اور تصویر 3 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر
شکل 2 ٹول گرڈ
تصویر
شکل 3 ورک پیس گرڈ
2.5 ماڈل حل
ABAQUS/Explicit ماڈل کیلکولیشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور تجزیہ قدم کی قسم متحرک واضح تھرمل مکینیکل کپلنگ تجزیہ قدم ہے۔ حساب کتاب مکمل ہونے کے بعد، نتائج کو ABAQUS پوسٹ پروسیسنگ ماڈیول کے ذریعے دیکھا اور تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ ملنگ سمولیشن کے نتائج تصویر 4 میں دکھائے گئے ہیں۔
تصویر
شکل 4 گھسائی کرنے والی نقلی نتائج
مصنوعی آرتھوگونل ٹیسٹ
3
3.1 تجرباتی ڈیزائن
یہ تجربہ بنیادی طور پر کٹنگ اسپیڈ وی سی، بیک انگیجمنٹ اے پی اور فیڈ فی ٹوتھ ایف زیڈ کے اثر و رسوخ کا مطالعہ کرتا ہے اور ٹنگسٹن مولیبڈینم الائے کی گھسائی کرنے کے عمل میں درجہ حرارت کو کم کرتا ہے، اس لیے تین عوامل اور چار سطحوں پر مشتمل آرتھوگونل ٹیبل ترتیب دیا گیا ہے (دیکھیں جدول 5)، یعنی vc، ap اور fz کو آزاد متغیر کے طور پر لیں۔ جواب کے طور پر کاٹنے کی چوڑائی ae=1ملی میٹر، کم از کم کٹنگ فورس F اور کم از کم کاٹنے کا درجہ حرارت T ہونے دیں [6]۔ آرتھوگونل ٹیسٹ ٹیبل کے انتخاب کے اصول کے مطابق، L16 آرتھوگونل ٹیبل کو اپنایا گیا ہے، اور ٹیسٹ کا انتظام اور نتائج جدول 6 میں دکھائے گئے ہیں۔
جدول 5 آرتھوگونل عوامل اور سطحیں۔
تصویر
ٹیبل 6 آرتھوگونل ٹیسٹ کے نتائج
تصویر
3.2 محدود عنصر کے تخروپن کے نتائج کا تجزیہ
آرتھوگونل ٹیسٹ کے نتائج کا تجزیہ کرنے کے لیے رینج R کا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے، اور رینج سے مراد ہر سطح کے انڈیکس کے مطابق زیادہ سے زیادہ قدر اور کم از کم قدر کے درمیان فرق ہے۔ رینج کا تجزیہ کرنے کا طریقہ، جسے R طریقہ کہا جاتا ہے، آرتھوگونل تجربات کے نتائج کا تجزیہ کرنے کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا طریقہ ہے۔ اس طریقہ کار میں حساب اور فیصلے کے دو ماڈیولز شامل ہیں، اور یہ ٹیسٹ میں بنیادی اور ثانوی، بہترین سطح اور عوامل کے بہترین امتزاج کا پتہ لگا سکتا ہے [7]۔ R کے طریقہ کار کا اصول یہ ہے کہ رینج کا حساب لگا کر ہر کالم میں قدروں کی حد کا موازنہ کیا جائے۔ رینج جتنی بڑی ہوگی، نتیجہ پر عنصر کا اثر اتنا ہی زیادہ ہوگا، جو بنیادی عنصر ہے، اور پھر بدیہی تجزیہ کے طریقہ کار کے ذریعے نتیجہ کا تجزیہ کریں۔ کم از کم کٹنگ فورس F کو اشاریہ کے طور پر لیتے ہوئے، ٹیسٹ کے نتائج کے تجزیہ کے لیے جدول 7 دیکھیں۔ جدول میں، K1، K2، K3 اور K4 ہر ایک کو متاثر کرنے والے عنصر کی ہر سطح پر ٹیسٹ کے نتائج کا مجموعہ ہیں، اور k1، k2، k3 اور k4 متعلقہ اوسط قدریں ہیں۔ قدر.
ٹیبل 7 انڈیکس ایف ٹیسٹ کے نتائج کا تجزیہ (یونٹ: این) تصویر
From Table 7, it can be concluded that the amount of back cutting and feed per tooth have a great influence on the cutting force, and the primary and secondary influences are B>C>A، لہذا انڈیکس F کی بہترین اسکیم B1C2A2 ہے، یعنی کاٹنے کی رفتار vc 60m/s ہے، فی ٹوتھ fz فیڈ کی مقدار 0.16mm/z ہے، اور بیک کٹنگ اے پی کی مقدار ہے۔ 2 ملی میٹر ہے۔ کم از کم کٹنگ درجہ حرارت T کو اشاریہ کے طور پر لیتے ہوئے، ٹیسٹ کے نتائج کا تجزیہ جدول 8 میں دکھایا گیا ہے۔
ٹیبل 8 انڈیکس T ٹیسٹ کے نتائج کا تجزیہ (یونٹ: K)
تصویر
From Table 8, it can be concluded that the cutting speed and the amount of back cutting have a great influence on the cutting temperature, and the primary and secondary effects are A>C>B، لہذا ترجیحی حل A1B12C4 ہے، یعنی کاٹنے کی رفتار vc 50m/s ہے، اور فی دانت فیڈ کی شرح fz 0.16mm/z ہے، اور رقم ap 4mm ہے۔
Tungsten-Molybdenum الائے ملنگ ٹیسٹ اور ماڈل کی تصدیق
4
4.1 تجرباتی ڈیزائن
ٹنگسٹن-مولیبڈینم الائے ملنگ ٹیسٹ کے محدود عنصر ماڈل کی درستگی کی تصدیق کرنے کے لیے، CNC مشینی مرکز JOHNFORD-VMC-850 کو ملنگ کے لیے استعمال کیا گیا تھا، اور معیاری 4- کنارے والی کاربائیڈ اینڈ مل تھی۔ ٹول کے طور پر منتخب کیا گیا (دیکھیں شکل 5)۔
تصویر
شکل 5 ملنگ کٹر
ورک پیس شیٹ کا سائز 150mm × 130mm × 45mm ہے۔ ڈائنومیٹر پر ورک پیس کو ٹھیک کرنے کے لیے، گھسائی کرنے سے پہلے بڑھتے ہوئے سوراخ کو ورک پیس پر پروسیس کیا جاتا ہے، اور سوراخ کو φ8.6mm ٹنگسٹن اسٹیل ڈرل بٹ سے ڈرل کیا جاتا ہے، اور پھر سلنڈرکل ہیڈ ہیکساگون ساکٹ ہیڈ بولٹ M8 کے ذریعے ٹھیک کرنے کے لیے۔ تجربے میں، KISTLER9257b تھری وے ڈائنومیٹر کو کاٹنے والی قوت کی پیمائش کے لیے استعمال کیا گیا، ڈائنومیٹر کو مشین ٹول ٹیبل پر پریشر پلیٹ کے ذریعے فکس کیا گیا، اور کٹنگ ٹمپریچر کو انفراریڈ تھرمامیٹر سے ناپا گیا۔ ڈائنومیٹر اور ورک پیس کی فکسنگ کو شکل 6 میں دکھایا گیا ہے، اور قوت کی پیمائش اور درجہ حرارت کی پیمائش کا عمل شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر
a) مشینی بڑھتے ہوئے سوراخ
تصویر
ب) فورس گیج طے شدہ ہے۔
شکل 6 فورس گیج اور ورک پیس کی فکسنگ
تصویر
a) کاٹنے والی قوت کی پیمائش
تصویر
ب) درجہ حرارت کی پیمائش کاٹنا
شکل 7 قوت کی پیمائش اور درجہ حرارت کی پیمائش کا عمل
4.2 ماڈل کی توثیق
جانچ کے لیے کٹنگ پیرامیٹرز کے تین گروپ منتخب کیے گئے تھے۔ نقلی اقدار، پیمائش شدہ اقدار اور کاٹنے والی قوت اور درجہ حرارت کو کاٹنے کی غلطیاں جدول 9 اور جدول 10 میں دکھائی گئی ہیں۔ یہ جدول 9 اور جدول 10 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ نقلی نتائج کی زیادہ سے زیادہ خرابی 15.6 فیصد ہے، جو کہ 20 فیصد کے اندر ہے۔ ، لہذا ٹیسٹ کے نتائج انجینئرنگ ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔
جدول 9 نقلی قدر، ماپا قدر اور قوت کاٹنے کی غلطی
تصویر
جدول 10 نقلی قدر، پیمائش شدہ قدر اور درجہ حرارت کو کاٹنے کی غلطی
تصویر
نتیجہ
5
اس مقالے میں، ABAQUS محدود عنصر تجزیہ سافٹ ویئر کا استعمال tungsten-molybdenum alloy کے تین جہتی ملنگ ماڈل کو قائم کرنے کے لیے کیا گیا ہے۔ کٹنگ کے مختلف پیرامیٹرز کے مطابق، ٹنگسٹن-مولیبڈینم الائے کی گھسائی کرنے کے عمل میں پیدا ہونے والی کٹنگ فورس اور کٹنگ درجہ حرارت کے تغیر کے قانون کا مطالعہ کیا جاتا ہے، اور زیادہ سے زیادہ ملنگ پیرامیٹرز آرتھوگونل تجربات کے ذریعے حاصل کیے جاتے ہیں۔ مجموعہ، اصل ملنگ کے لیے حوالہ فراہم کریں۔ حاصل کردہ نتائج درج ذیل ہیں۔
1) The back engagement ap and the feed per tooth fz have a great influence on the cutting force F, and the primary and secondary influences are B>C>A. لہذا، کٹنگ فورس F کا بہترین حل B1C2A2 ہے، یعنی vc=60m/s, fz= 0.16mm/z, ap=2mm۔
2) The cutting speed vc and the back cutting amount ap have a great influence on the cutting temperature T, and the primary and secondary influences are A>C>B. لہذا، کٹنگ ٹمپریچر T کا بہترین حل A1B1C4 ہے، یعنی vc=50m/s, fz=0.16mm/ z,ap=4mm۔
3) اصل پروسیسنگ میں کٹنگ کی کارکردگی اور فوائد پر جامع غور کریں، اور عمل کے پیرامیٹرز کا بہترین مجموعہ حاصل کریں، یعنی vc=60m/s, fz=0.16mm/z, ap{{4 }} ملی میٹر۔
