طراحی و ساخت ابزار برش آلتراسونیک برای برش کامپوزیت های پایه پلیمری

ویژگی هایی نظیر خواص مکانیکی عالی، مقاومت به حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی و چگالی کم، باعث شده که کامپوزیت هایی نظیر الیاف کربن در صنایع مختلف مانند پزشکی، هوافضا و خودروسازی کاربرد فراوانی داشته باشند. با این حال، به دلیل خصوصیت هایی نظیر هدایت حرارتی ضعیف، کیفیت پایین سطح برش و استحکام زیاد، برش آن ها با روش های مرسوم به سختی امکان پذیر است. هدف از انجام این پروژه، طراحی و ساخت نوعی ابزار برش با کمک امواج آلتراسونیک است که باعث کاهش نیروی برش و افزایش کیفیت سطح برش قطعه کار از جنس الیاف کربن می شود. در این تحقیق به طور خاص به طراحی و ساخت قسمت هورن ابزار برش پرداخته شده است. ابتدا با انجام محاسبات تحلیلی، هورن پله ای طراحی شده و در ادامه با افزودن قسمت مخروطی با زوایای مختلف به آن، اثر تغییر زاویه بر روی تقویت دامنه، فاصله مودال و توزیع تنش توسط روش شبیه سازی عددی بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان دهنده تاثیر ناچیز تغییر زاویه قسمت مخروطی بر روی آن ها می باشد. در نهایت نمونه بهینه از طراحی ساخته شده است. نتایج آزمایش های تجربی نشان می دهد که استفاده از امواج آلتراسونیک اثر قابل ملاحظه ای در کاهش نیروی برش تا یک شانزدهم و بهبود قابل توجهی در کیفیت و مقدار مستقیم بودن لبه ی برش قطعه کار از جنس الیاف کربن نسبت به حالت بدون آلتراسونیک داشته است.

Keywords:

ابزار برش آلتراسونیک , هورن , آنالیز مودال , شبیه سازی عددی , الیاف کربن