تاثیر هندسه و سرعت ابزار بر تولید حرارت در فرایند برش نانومتری تکبلور مسی با استفاده از روش شبیهسازی دینامیک مولکولی

تولید حرارت در طول فرایند ماشینکاری نانومتری یکی از پیامدهایی است که سعی میشود به کمترین حد رسانده شود. این پژوهش به بررسی تاثیر شعاع انحنای نوک ابزار و سرعت برش بر تولید حرارت و بالانس انرژی در قطعهکار میپردازد. در این راستا، فرایند برش نانومتریک بر قطعهکار تک بلور مس، با روش دینامیک مولکولی و تابع پتانسیل فلزی EAM شبیهسازی شده و با ارایه مدل توزیع انرژی، تاثیر عوامل یاد شده مورد بررسی قرار میگیرد. بر اساس نتایج، با نفوذ ابزار به داخل قطعهکار، سرعت اتمهایی که در همسایگی ابزار قرار دارند، به شدت افزایش مییابد. این افزایش موضعی سرعت و تغییر شکل زیاد باعث میشود که دما در قطعهکار به صورت موضعی در اطراف ابزار و براده زیاد شود. افزایش چهار برابری سرعت برش، تنها باعث افزایش حدود %۲۱ -۲۷ نیروهای برشی میشود. سرعت برش، اما تاثیر قابل توجهی در تغییرات انرژی پتانسیل، جنبشی و انتقال حرارت در قطعهکار دارد. به گونه ای که در سرعتهای برش بالا با کاهش مقدار انتقال حرارت، انرژی جنبشی و پتانسیل زیادی در قطعهکار باقی میماند که باعث افزایش شدید دما و گرادیان درجه حرارت در قطعهکار میشود. افزایش چهار برابری سرعت برش، از ۵۰m/s به ۲۰۰ m/s، باعث افزایش دما در نواحی ماشینکاری از ۳۰۰˚C به ۷۰۰ ˚C میشود که میتواند در کیفیت سطح ماشینکاری تاثیرگذار باشد. افزون بر این، با افزایش شعاع انحنا ابزار، میزان فشردگی اتمها در جلوی ابزار افزایش مییابد و باعث افزایش نیروهای ابزار بویژه در جهت عمودی میشود که در نهایت، باعث افزایش گرادیان درجه حرارت در قطعهکار بویژه در ناحیه براده میشود.

Keywords:

ماشینکاری نانومتری , شبیهسازی دینامیک مولکولی , تولید حرارت , بالانس انرژی