材料科学与工程的发展

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特殊的问题

制造和合金和复合材料的切削加工性能

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体积2023年| 文章的ID1366857| https://doi.org/10.1155/2023/1366857

电化学微加工的工艺参数优化资产管理公司通过使用不同技术的重量评估

美国Maniraj ,¹ r . Thanigaivelan ,² k . Gunasekaran,³ 和k·g·萨拉瓦南 ⁴

学术编辑器: Abilio De耶稣

收到了 2022年4月28日

修改后的 2022年9月03

接受 2022年9月30日

发表 2023年2月22日

文摘

电极加热的应用提出了电化学微加工(EMM)。在电解过程中,电极的温度,电压,工作周期,电解质浓度被认为是工艺参数。田口方法l₁₈mixed-level正交阵列(OA)设计采用设计实验,研究了温度对反应的影响,如径向过调制(ROC),材料去除率(MRR)和圆锥度因子(CF)。此外,multicriterion设计制作(指标)与VIKOR (VlseKriterijumska Optimizacija我Kompromisno Resenje,即。,米ulti-criteria optimization and compromise solution) technique is used for finding the best alternatives based on the distinct weight assessing methods such as equal weights method (EWM), analytic hierarchy process (AHP), and entropy-based weights method (EBWM). Furthermore, a confirmation test is also conducted to find the best optimal parameters and their levels among the EWM-VIKOR, AHP-VIKOR, and EBWM-VIKOR. The results revealed that AHP-VIKOR provides a maximum improvement of 0.945 among the three methods.

1。介绍

复合材料目前在工程应用中扮演着至关重要的角色如汽车、航空航天等工业领域。特别是间特定的高刚度和高强度可用于长期应用减肥是一个关键因素,如机器人、涡轮叶片、高速机械,旋转的轴,和汽车发动机和刹车组件。然而,复合材料的加工仍是困难的传统加工过程中由于钢筋在基质材料(1,2]。非传统加工过程通常使用的材料硬度无关。特别是,精密加工的复合材料加工过程,如电化学微加工(EMM)、电火花加工(EDM),激光加工(加快),和化学加工(CM)。在这些加工过程中,电解加工中起着重要作用,由于更好的表面光洁度,更高的加工速度,精度高。电解过程是在反向电镀过程法拉第定律(3- - - - - -5]。在这工作,提出电极的温度被认为是所有实验运行的参数之一。在电化学中,温度是最影响因素在提高离子电极之间的运动。研究人员进行电解加工实验不同的加热方法如紫外线、红外线光源,超声振动加热,加热线圈对提高加工效率6,7]。Grundler等人利用的AC电源加热电极而不是提供直流的角度减少感应电流的影响,导致更多的电极之间的电子转移(8]。秋等人实施了一项新技术的射频(Rf)辐射加热电极。加热电极电解质溶液的粘度性质变化导致增强流动模式,有助于增强大众运输工具(9]。Wildgoose等人研究了改变加热策略在电化学和讨论高温大规模运输。生产过程中更大的电流,通过对流(质量输运现象的增加10]。弗兰克轮使用微波辐射来识别非等温加热电极的新方法。他们注意到一个更大的能源供应在高温下通过加热原理(11]。长等人提出激光对不锈钢材料的电化学处理的支持。电解液温度变化产生更大的电导率导致更大的物质溶解率(12]。

任何生产过程都必须满足质量和成本。工艺参数的优化,提高了生产率和成本。研究人员利用指标来优化反应。Maniraj等人采用田口方法优化MRR和ROC通过考虑不同的%矿渣微粉的成分。此外,该指标的TOPSIS方法也是利用寻找最好的解决方案(13]。Singaravel等人结合AHP和TOPSIS MRR最大化和最小化表面粗糙度(SR)和显微硬度的操作。层次分析法(AHP)用于发现重量系数基于决策者和其他方法相比,它提供了一个更好的解决方案(14]。Kumar等人也被认为是multicriterion优化通过评估重量相等的重量法等不同方法(EWM),层次分析法,entropy-based重量法(EBWM)消耗的能量反应MRR和SR在车削操作(15]。Dinesh辛格等人评估ECM工艺参数的性能通过使用黑洞算法使用丁基羟基茴香醚(BHA)和获得的结果提供了更好的结果与其他算法相比16]。Sohrabpoor等人设计了一个综合指标的主成分分析方法(PCA)和去噪与教学相关的杜鹃算法寻找最优参数条件满足最大MRR、最低民国,和老17]。Bhuyan等人电火花加工的工艺参数优化过程通过使用entropy-based VIKOR法分配重量。此外,确认测试来验证优化结果也执行(18]。Maniraj等人利用一种新颖的方法加热电极通过一个交流电源和相应的影响进行了研究基于温度(AMC)与12%的铝金属基复合材料的强化矿渣微粉材料(19]。

基于上述文献,研究者使用电极加热在电化学领域,但是,研究人员并不专注于电解过程中电极加热。电极的加热工具建议在这个研究和适当的加热系统加热阴极装置给定的温度和维持电极温度恒温器的帮助下传感器。此外,该指标优化技术(VIKOR法)被用来最大化MRR、中华民国和CF最小化。在这个工作中,三个不同的技术(EWM、AHP和EBWM)用于评估权重,因为这些方法有不同的原则寻找权重。此外,确认测试是获得最佳参数条件也进行了运用VIKOR指数,然后在这个研究报告。

2。实验装置和实验

图1显示了修改后的实验装置进行设计工作。它由一个饲喂系统,加工单位,系统提供电解质,供电单位和新设计的加热电极单元。该加热装置由加热盘管,恒温器,监管机构单元、电源单元,和陶瓷材料。如图2,加热装置放置在电极工具。在实验,工具电极的温度设置使用调节器控制加热温度,然后通过使用交流电源的供应。在这里,陶瓷材料用于防止之间的交流电源的传导加热盘管的工具电极。提供了自动调温器系统中连续监测温度和维护设置温度电极工具。如果电极仪器的温度到达设定温度时,恒温器打破了交流电源自动线圈负责加热电极。温度范围20°C到60°C之间的不同。

Al 6061 T6材料用作矩阵和12%矿渣微粉的成分按重量用作制造强化资产管理公司在搅拌铸造技术(20.]。选择矩阵提出了材料和钢筋化学成分表1和2。

电极的温度、电解质浓度、工作周期和加工电压选择加工参数和表中给出3与他们的水平。不同层次的选择这些参数设置的基础上初步实验。在这个过程中,电流和频率保持不变。

输出参数如MRR、中华民国和CF对电解加工过程的性能。MRR取决于之间的一段时间的差异工件的最终和初始权重。加工过程的持续时间计算为计算MRR所有的实验。中华民国不同直径的计算工具电极加工孔的直径。CF是深思熟虑的表情 ,在哪里T_d是顶孔直径,B_d底部的孔直径,工件厚度(21]。加工孔直径确定通过扫描电子显微镜(SEM),它是用来找出中华民国和CF。l₁₈mixed-level OA是用来设计实验,提出了表4。高mrr减少roc和减少CFs是电解加工过程中的首选。

3所示。结果与讨论

图3说明了三维响应面块MRR不同电极的温度,电压,工作周期和电解质浓度。图3(一)描述了电极的温度的增加会导致增加MRR由于microstirring由于温度变化产生的影响,不管其电压(22]。加工所需的电流密度增加资产管理公司的责任周期的增加,同时导致线性增加的MRR加热电极。电极的温度和较高的电流密度矩阵材料溶解,同时打破债券导致钢筋大MRR并从数据很明显3(b),从图3(c)很明显,MRR与硝酸钠电解质浓度增加。沉淀和污泥的形成是减少由于microstirring效应的综合效应和电解质的冲洗导致增加MRR [23]。图4说明了中华民国的三维响应面图随电压、工作周期、电解质浓度与电极的温度相对。在电化学,电解质溶液中离子的运动成正比的温度有利于提高电导率。在资产管理公司,钢筋的分布也起着至关重要的作用,因为陶瓷强化电导矩阵相比,较低的材料(24]。

(一)

(b)

(c)

(一)

(b)

(c)

由于不同的热膨胀系数,强化材料的分离(矿渣微粉)资产管理公司与电极的温度增加也增加。这个属性会导致更高的中华民国在数字资产管理公司,这是明显的4(一)和4(b),从图4(c),随着电解质浓度的增加,加工相关离子也增加。这种离子的增加,电极加热去除更多的材料在机械加工领域,包括所需的材料,导致更高的中华民国(25]。

图5说明了CF的三维响应面图随电压、工作周期、电解质浓度与电极的温度相对。电极的影响,温度对CF如图5(a)电极加热建立热点/区前的电极。气泡形成的电极将增加电解液电导率从而增加电压时它减少了CF。

(一)

(b)

(c)

由于钢筋的分布在MMC,散装材料的去除microstirring影响导致CF在长脉冲持续时间的增加,从图很明显5(b),很明显从图5(c),电极的温度启动快离子运动和microstirring影响还溶解,溶解产品。这种影响,导致更少的锥度与电解液的浓度的增加相比,补充电解液在加工区域(6]。

3.1。与EWM综合指标法,层次分析法,EBWM-VIKOR方法

在本研究工作中,采用综合指标法。它由各种权重评估方法,如EWM AHP和EBWM VIKOR法(15]。实现指标的技术应遵循的步骤如下:

步骤1。决策矩阵的发展
在优化技术,决策矩阵的发展是很重要的考虑选择输入/工艺参数和标准作为输出参数。制定的决策矩阵通过使用表达式中提供以下方程: 在哪里我= 1、2、3、…米代表在场的许多可能的备选方案,j= 1、2、3、…n代表个人的数量标准。

步骤2。测定标准化决策矩阵
在这一步中,所有的标准输出参数规范化无论单元和转换标准躺在0和1之间的值通过以下方程:

步骤3。/输出参数权重的确定不同的标准
在这个步骤中,识别和分配不同的权重W_j(j= 1、2、3、…n)通过使用不同的体重这样EWM评估方法,层次分析法,EBWM。

3.1.1。同等重量的方法

EWM,个人标准的权重是1除以个人的数量标准(n)如下方程表示:

在本研究工作中,有三个(3)被认为是标准,所以个人的重量标准计算通过以下表达式见以下方程:

基于EWM, MRR各自的权重,中华民国,和CF是0.33,0.33,和0.33,分别。

3.1.2。层次分析法

AHP方法需要决策者做出决策,每个准则的比较意义,然后指出每个选择的偏好决定每个标准(25]。

基于AHP, MRR各自的权重,中华民国,和CF是0.63,0.26,和0.11,分别。

3.1.3。Entropy-Based权重方法

在这个EBWM,个人的重量标准测量没有决策者的影响。基于决策矩阵表达(1),归一化矩阵的最小化和最大化标准是制定。准则权重多样性指数的测量性能的关键。这种多样性指数给出了定量分布在选择衡量一个人的标准。体重测量的概念是一个索引值大于较低的索引值是更可取的26]。

基于EBWM, MRR各自的权重,中华民国,和CF是0.101,0.351,和0.548,分别。

步骤4。确定工具测量(U_我)和遗憾测量(R_我)。
从NDM,找到最大值(的NDM_马克斯)和最小值(的NDM_最小值有益的和nonbeneficial标准)。在这个加工过程,MRR是有益的标准,而中华民国和CF nonbeneficial标准。
有益的标准的U_我和R_我术语表示在接下来的方程和用表表示5。 nonbeneficial准则的用户界面和国际扶轮术语表达以下方程:

第5步。确定的值问_我
的价值问_我可以通过下面的计算方程,在哪里U_我是实用措施,(U_我)max =最多U_我,(U_我)分钟=最低的U_我。而R_我是后悔,(R_我)max =最多R_我,(R_我)分钟=最低的R_我并介绍了体重的策略最大的标准。值通常是在0和1之间,现在是0.5。

步骤6。排名的选择
选择排名是基于价值的问_我。的最小值问_我给所有选择中最好的选择。

3.2。确认测试

后评估最优参数由EWM VIKOR法根据不同的权重,层次分析法,EBWM。确认测试是验证VIKOR法的结果。估计最优MRR、中华民国和CF (10)分别使用。在哪里是整个VIKOR索引的意思是,问代表了许多不同的控制参数和VIKOR指数指的是在最优的条件。

在这里,(A2, B2, C3, D1), (A2, B3, C1, D3),和(A1, B3, C3, D1)代表MRR的最佳水平,中华民国,并根据EW-VIKOR CF, AHP-VIKOR, EBWM-VIKOR方法。VIKOR指数的改善是0.673,0.945和0.621从不同的减肥方法。在三种不同的方法,AHP-VIKOR给0.945的最大改善。因此,从(获得确认的结果10)反映优化成功。

3.3。微型机械孔扫描电子显微镜(SEM)图像

图6显示的扫描电镜图像加工孔TE = 40°C, MV = 10 V, DC = 90%, EC = 15 g / l。这张图片清晰地描述了白层的形成由于电极的温度增加。加热电极提高当地的电解质温度和降低其粘度,导致电解液再生的加工区域。

4所示。结论

在目前的研究中,提出了电极加热提高电解加工过程的性能。l₁₈mixed-level OA采用田口设计进行实验。此外,该指标VIKOR法用于找出资产管理公司的最佳工艺参数。这个研究的结论和结果给出如下:(我)电解加工设置改变电极组成的加热盘管,电源,自动调温器。(2)影响MRR、中华民国和CF的电极的温度等工艺参数,MV,直流,电子商务是通过调查l₁₈mixed-level OA, MRR加热电极的影响,民国,CF是重要。(3)最优工艺参数和水平对MRR最大化和最小化ROC和CF使用VIKOR法是基于三个不同的weight-assessing方法决定的。(iv)最优EW-VIKOR水平观察到a2b2 C3 D1(即。,the temperature of TE = 40°C, MV = 10 V, DC = 90%, EC = 15 g/l). For AHP-VIKOR are observed at A2 B3 C1 D3 (i.e., the temperature of TE = 40°C, MV = 12 V, DC = 70%, EC = 25 g/l) and for EBWM are observed at A1 B3 C3 D1 (i.e., the temperature of TE = 30°C, MV = 12 V, DC = 90%, EC = 15 g/l).(v)根据确认的测试结果,AHP-VIKOR提供了更好的改进VIKOR指数为0.945。

命名法

层次分析法:	层次分析法
资产管理公司:	铝金属基复合材料
CF:	锥度系数
CM:	化学加工
EBWM:	Entropy-based重量法
EDM:	电火花加工
电解加工:	电化学微加工
EWM:	同等重量的方法
矿渣微粉:	地面粒状高炉矿渣
加快:	激光加工
MRR:	材料去除率
指标:	Multicriterion设计制作
的NDM:	标准化决策矩阵
办公自动化:	正交数组
R_f:	射频
中华民国:	径向过调制
扫描电镜:	扫描电子显微镜
指标值:	优先顺序的技术相似的理想解决方案
VIKOR:	VlseKriterijumska Optimizacija我Kompromisno Resenje,即。、多准则优化和妥协的解决方案。

数据可用性

数据用于支持这项研究的结果都包含在这篇文章,可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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