Ứng dụng phân tích quan hệ xám dựa trên phương pháp Taguchi để tối ưu hóa các tham số gia công trong quá trình tiện cứng gang trắng có hàm lượng crôm cao

Springer Science and Business Media LLC - Tập 6 - Trang 419-429 - 2018
Ali Kalyon1, Mustafa Günay2, Dursun Özyürek1
1Department of Manufacturing Engineering, Karabük University, Karabük, Turkey
2Department of Mechanical Engineering, Karabük University, Karabük, Turkey

Tóm tắt

Gang trắng có hàm lượng crôm cao đặc biệt được ưa chuộng trong việc sản xuất các linh kiện máy móc yêu cầu độ chống mài mòn cao. Mặc dù hàm lượng crôm trong các vật liệu này mang lại khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao, nhưng điều này gây khó khăn cho quá trình gia công. Nghiên cứu này trình bày một ứng dụng của phân tích quan hệ xám dựa trên phương pháp Taguchi nhằm tối ưu hóa tỷ lệ crôm, tốc độ cắt, lưu lượng phôi và độ sâu cắt để tối thiểu hóa lực cắt (FR) và độ nhám bề mặt (Ra) trong quá trình tiện cứng gang trắng có hàm lượng crôm cao bằng dụng cụ cắt từ nitrua boron lập phương (CBN). Các mức ảnh hưởng của các tham số gia công đến FR và Ra được kiểm tra thông qua phân tích phương sai (ANOVA). Một chỉ số quan hệ xám (GRG) được tính toán để đồng thời tối thiểu hóa FR và Ra. Kết quả ANOVA dựa trên GRG cho thấy lưu lượng phôi, tiếp theo là độ sâu cắt, là tham số chính và đóng góp vào phản hồi. Các mức tối ưu của các tham số được tìm thấy khi tỷ lệ crôm, tốc độ cắt, lưu lượng phôi và độ sâu cắt lần lượt là 12%, 100 m/phút, 0.05 mm/r và 0.1 mm, dựa trên kết quả tối ưu hóa đa phản hồi đạt được bằng cách xem xét tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn (S/N) tối đa của GRG. Kết quả xác nhận được kiểm tra bằng cách tính toán mức độ tin cậy trong khoảng chiều rộng.

Từ khóa

#gang trắng có hàm lượng crôm cao #phân tích quan hệ xám #phương pháp Taguchi #tối ưu hóa tham số gia công #lực cắt #độ nhám bề mặt

Tài liệu tham khảo

Chung RJ, Tang X, Hinckley DYLB et al (2013) Microstructure refinement of hypereutetic high Cr cast iron using hard carbide-forming elements for improved wear resistance. Wear 301:695–706 Çetinkaya C (2006) An investigation of the wear behaviour of white cast irons under different compositions. Mater Des 27:437–445 El-Aziz KA, Zohdy K, Saber D et al (2015) Wear and corrosion behavior of high-Cr white cast iron alloys in different corrosive media. J Bio Tribo Corros 1:25 Sallam HEM, El-Aziz KA, El-Raouf HA et al (2013) Failure analysis and flexural behavior of high chromium white cast iron and AISI4140 Steel bimetal beams. Mater Des 52:974–980 Günay M, Korkmaz ME, Yaşar N (2017) Finite element modeling of tool stresses on ceramic tools in hard turning. Mechanika 23(3):432–440 Zhou JM, Andersson M, Stahl JE (2004) Identification of cutting error in precision hard turning process. J Mater Process Technol 153:746–750 Klocke F, Brinksmeier E, Weinert K (2005) Capabilty profile of hard cutting and grinding process. CIRP Ann Manuf Technol 54:22–45 Smith S, Melkote SN, Curzio EL et al (2007) Effect of surface integrity of hard turned AISI 52100 steel on fatigue performance. Mater Sci Eng A 459:337–346 Fallbohmer P, Rodriguez CA, Ozel T et al (2000) High-speed machining of cast iron and alloy steel for die and mould manufacturing. J Mater Process Technol 98:104–115 Aslan E, Camuscu N, Birgören B (2007) Design optimisation of cutting parameter when turning hardened AISI 4140 steel (63 HRC) with Al2O3 + TiCN mixed ceramic tool. Mater Des 28:1618–1622 Huang Y, Chou YK, Liang SY (2007) CBN tool wear in hard turning: a survey on research progresses. Int J Adv Manuf Technol 35:443–453 Sing D, Rao PV (2006) A surface roughness prediction model for hard turning process. Int J Adv Manuf Technol 32:1115–1124 Çoğun C, Özses B (2002) Bilgisayar sayisal denetimli takim tazgahlarinda değişik işleme koşullarinin yüzey pürüzlülüğüne etkisi. J Fac Eng Arch Gazi Univ 17(1):59–75 Korkmaz ME, Günay M (2018) Finite element modelling of cutting forces and power consumption in turning of AISI 420 martensitic stainless steel. Arab J Sci Eng. https://doi.org/10.1007/s13369-018-3204-4 Bartarya G, Choudhury SK (2012) Effect of cutting parametes on cutting force and surface roughness during finish hard turning AISI52100 grade steel. Procedia CIRP 1:651–656 Rao CJ, Rao DN, Srihari P (2013) Influence of cutting parameters on cutting force and surface finish in turning operation. Procedia Eng 64:1405–1415 Rafai NH, Islam MN (2009) An investigation in to dimensional accuracy and surface finish achieveble in dry turning. Mach Sci Technol 13:571–589 Bouacha K, Yallese MA, Mabrouki T et al (2010) Statistical analysis of surface roughness and cutting force using response surface methodology in hard turning of AISI 52100 bearing steel with CBN tool. Int J Refract Met Hard Mater 28:349–361 Chavoshi SZ, Tajdari M (2010) Surface roughness modelling in hard turning operation of AISI 4140 using CBN cutting tool. Int J Mater Form 3:233–239 Masood SH, Armitage K, Brandt M (2011) An experimental study of laser-assisted machining of hard-to-wear white cast iron. Int J Mach Tool Manuf 51:450–456 Ravi AM, Murigendrappa SM, Mukunda PG (2014) Machinability investigation on high chrome white cast iron using multicoated hard carbide tools. Trans Indian Inst Met 67(4):485–502 Jiang W, More AS, Brown WD et al (2006) A CBN-TiN composite coating for carbide insert: coating characterisation and its application for finish hard turning. Surf Coat Technol 201:2443–2449 Manivel D, Gandhinathan R (2016) Optimization of surface roughness and tool wear in hard turning of austempered ductile iron using Taguchi method. Meas 93:108–116 Kır D, Öktem H, Çöl M et al (2016) Determination of the cutting tool performance of high-alloyed white cast iron (Ni-Hard 4) using the Taguchi method. Mater Technol 50(2):239–246 KYOCERA Precision Tools, Inc. http://www.kyoceraprecisiontools.com/indexable/pdf/Turning_Catalog_2017.pdf. Accessed 16 Jan 2017 Taguchi G, Chowdhury S, Wu Y (2004) Taguchi’s quality engineering handbook. Wiley, Hoboken Sarıkaya M, Güllü A (2015) Multiresponse optimization of minimum quantity lubrication parameter using Taguchi-based grey relational analysis in turning of difficult-to-cut alloy Haynes 25. J Clean Prod 91:347–357 Deng JL (1989) Introduction to grey system theory. J Grey Syst 1:1–24 Sahoo AK, Sahoo B (2013) Performance studies of multilayer hard surface coating (TiN/TiCN/Al2O3/TiN) of indexeble carbide insert in hard machining: part-II (RSM, grey relational and techno economical approach). Measurement 46:2868–2884 Kalyon A, Özyürek D, Günay M et al (2015) Dry sliding wear behaviour of valve seat insert produced from high chromium white iron. High Temp Mater Process 34:635–641 Grzesik W, Rech J, Wanat T (2007) Surface finish on hardened bearing steel part produced by superhard and abrasive tools. Int J Mach Tools Manuf 47:255–262 Savaş V, Ozay C, Ballikaya H (2016) Experimental investigation of cutting parameter in machining of 100Cr6 with tangential turnmilling method. Adv Manuf 4:97–104