انواع تکنولوژیها و روش های جدید بافت دار کردن ورق های فولادی و مدلسازی یک سیستم هوشمند برای بافت دار کردن سطح ورقها به روش تخلیه الکتریکی

نوع مقاله: مقاله مکانیک

نویسنده

استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه قم

چکیده

در این مقاله ابتدا انواع روش های بافت دارکردن ورق ها مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه می شوند. این روشها شامل شات بلاست، پرتو لیزر، پرتو الکترونی، پرتو یونی و تخلیه الکتریکی می باشد و هریک به اختصار توضیح داده می شود. سپس یک سیستم هوشمند برای بافت دار کردن ورقهای فولادی به روش تخلیه الکتریکی با استفاده از نرم افزار نکسپرت مدلسازی و طراحی شده است. سیستم هوشمند با سیستم طراحی بکمک کامپیوتر و پایگاه های اطلاعاتی مختلفی مرتبط است. سیستم هوشمند طراحی شده قادر است با استفاده از پایگاه های اطلاعاتی و سیستم طراحی به کمک کامپیوتر ،ِ قابلیت بافدار کردن ورقهای رول شده را بررسی و صافی سطح و تعداد حفره ها در یک سانتی متر مربع، نرخ تولید و زمان و هزینه آنرا را برآورد نماید. برای ارزیابی صحت سیستم هوشمند، نتایج آن با نتایج سیستم تجربی مقایسه می شود. این مقایسه نشان می دهد برآورد سیستم هوشمند بعلت انتخاب بهینه پارامترهای ماشین کاری 10 درصد بهتر از نتایج سیستم تجربی است. سیستم هوشمند با انتخاب بهتر متغیر های ماشین کاری، موجب بهبود کیفیت بافتدار کردن ورق ها شده و صافی سطح و تعداد حفره ها در یک سانتی متر مربع را تا 10 درصد نسبت به خروجی های سیستم تجربی بهبود دهد. همچنین زمان و هزینه بافت دار کردن را 10 در صد نسبت به تجربی کاهش دهد. اطلاعات مناسبی در اختیار مهندس ساخت قرار می دهد تا بتواند متغیر های دستگاه را بطور بهینه انتخاب نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Introducing various type of technology for texturing of sheet rolled metal and modeling and developing an intelligent system for electrical discharge texturing

نویسنده [English]

  • sadeghamalnik sadeghamalnik
gom universuty
چکیده [English]

This paper divided into two parts. In the first part various type of technology for texturing of sheet rolled metal
Is introduced including, shot blasting (SB), laser beam texturing (LBT), ion beam texturing, electron beam texturing (EBT), and electrical discharge texturing. Advantages and disadvantages of various type of texturing are discussed and compare with each other. In the second part of the paper, an expert system is modeling and developed for estimating surface roughness and peak count in concurrent engineering environment for electro-discharge texturing (EDT). The expert system links with A feature based CAD system in order to extract design data. Description of different size and classes of sheet rolled material is extract from CAD data base. Attributes of seventy different type of metal for work piece, eight different type of material for tools, and different type of dielectric, are stored in databases. The knowledge base is linked with CAD data base. The surface roughness and peak count and other necessary variable, are estimated. The system provides useful information for product designers and also advises manufacturing engineers to select optimum machining parameters. For validity of the expert system, out put of expert system compars with output of experimental. The results shows that estimating of machining time and cost, surface roughness and peak count of intelligent system 10 percent better than experimental.

Keywords: expert system, Electro-discharge, texturing, Texture technology, laser , electron beam, ion beam

کلیدواژه‌ها [English]

  • Intelligent system
  • Electro-discharge
  • texturing
  • laser
  • electron beam
  • ion beam

] Vickers, A.L. (1992).” Steels for the Automotive Industry” ,  in Proc. of Conf Moving Forward with Steel- Automobiles  The Iron + Steel Div Instit Materials London 13-14

[2]  Simao, H. El-Menshawy, D.K. Aspinwall, M.L., Wise H. and Kockott, L. (1994).” Simulated laser texturing using a modified electrical discharge arrangement” , In Advanced of Intelligent Production, Eiji Usui (Editor), Elsevier Science B.V./ The japan Society for Precision Engineering

[3]  El-Menshawy M.F. and Ahmed, M.S. (1985). “Monitoring and control of the electro-discharge texturing process for steel cold mill work rolls”, Proc 13th NAMER (North America Manuf  Res Conference, Berekley, USA, 470-475

[4]  Pawelski, O. Rasp, W.,  Zwick, W. , Nettelbeck H.J. and Steinhoff, K. (1994).”The influence of different work-roll texturing systems on the development of surface structure in the temper rolling process of steel sheet used in the automotive industry”, Journal of Materials Processing Technology,45

Ahmed M.S. and Knight, J.A.G. (1988).”Roll Texturing by EDT, Mechanical Working and Steel”,    Processing Proceedings-405,  405-413

[6] Kundracik, V. (2009).  “Mikrogeometria povrchu pásu na povrchové diely automobilov”. In.: Pozinkovaný materiál pre automobilový priemysel. Zborník prednášok z 66. pracovného seminára Spoločnosti Ocelové pásy, Jahodná

[7] Kuzman, K. et al. (2000).” Enviromental friendly lubricants in deep drawing of steel sheets metal”, Report Enform project, Cejle

[8] Kuzman,K., et al. (2002).  “Environmental friendly lubricants in deep drawing of steel sheet metal”. Final report of the research project Concerted Action Contract No. : IC15-CT98-0824 (DG12-MZCN), Celje TECOS, p. 189.

[9]Revaj  J.(2007).” Vplyv parametrov procesu elektroiskrovéhotextúrovania na mikrogeometriu povrchu valcov”. diplomová, Technická univerzita Ko{ice, 2007, 73.

 [10] Gombar M. (2006) .”Statistical Model of the Surface Roughness in MATLAB”. Manufacturing engineering, 5  1, 14-17.

[11] Dzierwa, A. (2006).”Chosen Properties of Chromium Coating after Pneumatic Ball Peening”. Manufacturing engineering, 5  2, 62-65.

[12] Evin, E., et al. (2008).” Vplyv fázového zloženia povlakov Fe-Zn na charakteristiky trenia pri lisovaní. Metal”, Ostrava Tanger, ISBN 9788025419878.

[13] EvinEmil. (2015).” ELECTRO-DISCHARGE TEXTURING OF TOOLS SURFACES FOR ROLLING OF STEEL SHEETS,” Transfer inovácií 32/pp 7-11

[14] Meijer,J.(2004). “Laser beam machining (LBM), state of the art and new opportunities”. Journal of Materials Processing Technology 149,  pp. 2–17.

[15] Sundar, J.K.S., Joshi, S.V. (2009). “Laser cutting of materials, Centre for Laser Processing of Materials”. International Advance Research Centre for Powder Metallurgy and New Materials, Hyderabad,

[16] Sadegh Amalnik, M.( 2016).” An Intelligent Knowledge Based System for CO2 Laser Beam Machining for Optimization of Design and Manufacturing”.  Int J Advanced Design and Manufacturing Technology, Vol. 9/ No. 4/ December 

[17] Levy, G.N. Schindell R. and Kruth, J.P.  (2003), "Rapid manufacturing and rapid tooling with layer manufacturing technologies,"  state of the art and future perspectives. Ann. CIRP 52 2, pp. 589–610.

[18] Chen X. and Liu, X. (1999). "Short pulsed laser machining: how short is short enough?," J. Laser Appl.11 6, pp. 268–272 

[19] sadegh amalnik, M. (2016), "An Intelligent Knowledge Based System for CO2 Laser Beam Machining for Optimization of Design and Manufacturing," Int J Advanced Design and Manufacturing Technology, Vol. 9/ No. 4/ December, pp.39-50                                      

[20] sadegh amalnik, M. (2017), "Expert System approach for Manufacturability Evaluation of ND: YAG Laser Beam Machining Process," Int J Advanced Design and Manufact. Technology, Vol. 10/ No. 2/ pp.15-24

[21] Murakami, K. Matsuo, T.  F. Wakaya, M. Takai, J. (2010).”Vac. Sci. Technol”. B 28 2010, C2A9.

[22] Matsui, S., Kaito,T., Fujita, J., Komuro, M. , Kanda, K.,  Haruyama, Y., Vac J.(2000). “Sci. Technol”, B 18, 3181.

[23] Matsumura, T. , Ogasawara, R. (2005). “Prediction of 3 Dimensional Structure in The FIB Process”. in: Proc. of The Japan Society of Precision Engineering, vol. B61, Fall Meeting, pp. 153–154

Jun Taniguchi , Shin-ichi Satake, Takaki Oosumi, Akihisa Fukushige, Yasuo Kogo.(2013). “Dwell time adjustment for focused ion beam machining”. Journal of Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 307 (2013) 248–252

[25] Mark, T. B. and George, H. M. (1987). Review article – Mass analysed secondary ion microscopy”.Review of Scientific Instruments, vol. 58(10), pp.1789 – 1805.

[26] Ochiai, K. (1986). “Characteristics of maskless ion beam assisted etching of silicon using focused ion beams”. J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 4(1), pp. 333-336.

[27] Van Den Heuvel, F. C. (1993). “Focused – ion – beam – induced tungsten deposition for IC repair”. Microelectronic Engineering, vol. 21, pp.209 – 212.

[28] Harriott, L.(1987). “A second generation focused ion beam micromachining system”.Proc SPIE 773, pp.190-194.

[29] Krohn, V. E.  (1961). “Liquid metal droplets for heavy particle propulsion”, Progress in Astronautics and Rocketry 5 (New York : Academic), pp.73-80.

[30] Lu, Z. and Yoneyama, M. (1999). “Micro cutting in the micro lathe turning system”. Int J Machine Tools Manufacture, vol. 39,  pp.1171 – 1183.

[31] Sadegh Amalnik, M.(2017). “Intelligent knowledge based system for material processing by electron beam machining (EBM) process”. International Journal of Advanced Engineering and Technology, Volume 1; Issue 1; Page No. 32-37

[32] Miller, M. K,.  Russell, K. F.  and Thompson, G. B. (2005).“Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB”, Ultramicroscopy, vol. 102, pp.287-298.

[33] Dai, Tao. Kang, Xiangning,  Zhang, Bee Xu, Jun, Kui Bao, Chang Xiong, and Zizhao Gan, (2008).“Study and formation of 2D microstructures of sapphire by focused ion beam milling”, Microelectronic Engineering, vol. 85(3), , pp.640-645.

[34] Steve R., and Robert, P. (2001).“A review of focused ion beam applications in microsystem technology”, Journal of micromechanics and Microengineering, vol. 11, pp.287 – 300.

[35] De Heer, W.A., Chatelain, A. and  Ugarte D.(1995). “A Carbon Nanotube  Field-Emission Electron Source”. Science. vol. 270, No. 5239, Nov. 17, pp 1179-1182  

[36 ] Chryssolouris, G.,  Anifantis N., and karagiannis S.(1997). Electron Assisted Machining: an Overview, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 119, 1997, pp. 766-769  

[37] Kannatey-Asibu, E., Jr. (1991). “Thermal Aspects of the Split-Beam Electron Machining Concept”, ASME Journal of Engineering Materials and Technology, 113, No. 4,  pp. 215-221.

[38] Moarrefzadeh A. (2012). “Finite-Element Simulation of Electron Beam Machining (EBM) Process”. International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering.; 2(6):51-56,

[39] Incorpoera, Frank P. and DeWitt, D. P.(1996). “Fundemental of Heat and Mass Transfer”, 4th Ed. Jhon Wiley & Sons, New York.

[40]  http://www.bayanbak.ir/view/1939976662701286564/filereader.php.c

] Kundracik, V.(2009). "Mikrogeometria povrchu pásu na povrchové diely automobilov," In :Pozinkovaný materiál pre automobilový priemysel, Zborník prednášok z 66. pracovného seminára Spoločnosti Ocelové pásy.

[42] Kuzman, K.(2000). " Enviromental friendly lubricants in deep drawing of steel sheets metal. Report Enform project, Cejle (2000).

[43] Evin, E., et al.: Vplyv fázového zloženia povlakov Fe-Zn na charakteristiky trenia pri lisovaní. Metal, Ostrava Tanger (2008), ISBN 9788025419878. 

[44]  Aspinwall, D.K.,Wise, M.L. Stout, H.  K.J., Goh, T.H.A., Zhao, F.L..and   El-Menshawy, M.F. (1991).“Electrical Discharge Texturing”, Int. J. Machine Tools + Manufacturing, 32, 183-1  

[45]  Godwin, M. (1985). “Application of new type of electro discharge texturing for surface preoaration of cold mill work rolls”, Proc 13th NAMRC (North AMER MANUF RES CONF) Berkeley, USA, 102-107

[46] McGeough, J.A. (1988). “Advanced methods of Machining”. London, Chapman and Hall 

[47]  Aspinwall, D.K,.  Zhao, F.L. and El-Menshawy, M.F. (1989). “Electrodischarge Texturing (EDT) of Steel Rolls”. Surface Topography 2 , 123-141

[48]http://www.wscgmbh.de/en/index.html  

]49[ فورگی ن‍ژاد؛ ا.  امیرآبادی؛ ح. خلیلی، خ. (1393). "مدل‌سازی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی با شبکه عصبی و بهینه‌سازی آن با استفاده از الگوریتم کرم شب‌تاب"، مجله مدلسازی در مهندسی،  دوره 12، شماره 37، صفحه 1-14 

 رنجبر؛ ف. قهرمانیان، آ. آذرافزا ، ر. "بررسی توزیع دمایی در ماشینکاری تخلیه الکتریکی قطعه کار استیل P20"، مجله مدلسازی در مهندسی، دوره 9، شماره 27، زمستان0  139 ، صفحه 73-79

]51[ امیرآبادی؛ ح. امیرآبادی، ج. عاشوری، ج. جعفریان، ف. (1389) "بهینه سازی برشکاری جت آب همراه با ذرات ساینده با استفاده از روش شبکه عصبی - الگوریتم ژنتیک".مجله مدلسازی در مهندسی، دوره 8، شماره 23، زمستان 1389، صفحه 25-35   

 

 

]52[-صادق عمل نیک؛ مرتضی.  و مومنی، فرزاد. (1385). "طراحی الگوی شبکه عصبی برای پیش بینی صافی سطح و نرخ ماشینکاری و انتخاب بهینه متغییر های ماشین کاری در ساخت موتورها"، مجله علمی پژوهشی تحقیقات موتور، شماره 10 و 11، سال سوم، 1385

]53[- مروّج، ز. عبدوس، علی اکبر. پازکی، م. (1390)  ارائه یک روش هوشمند برای شناسایی و طبقه بندی وقایع کیفیت توان، مجله مدلسازی در مهندسی، دوره 9، شماره 27، صفحه 23-36