الملخص
تلعب جودة الأسطح الداخلية دورا هاما في أداء الكثير من الأجزاء الميكانيكية. ومن الصعب الحصول على أسطح داخلية ذات جودة عالية للمواد غير الحديدية باستخدام طرق التشطيب العادية مثل عملية التجليخ والتي تعتبر الطريقة المثالية للمواد الحديدية. و حتى نتجنب ما يحدث لأحجار التجليخ من كثرة إعادة السن نتيجة انسداد الحدود القاطعة للمواد الحاكة أثناء تجليخ المواد غير الحديدية، لذا تعتبر عملية الصقل بالضغط الداخلي (Internal burnishing) هي العملية الأكثر ملائمة للحصول على أسطح داخلية عالية الجودة.
وقد تم تصميم و تنفيذ أداه صقل خاصة من النوع الكرة بحيث يمكن تركيبها بسهولة على حامل الأقلام لأحدى ماكينات الخراطة من النوع CNC وكان قطر الكرة المستخدمة لهذه الكرة 8 مم. وتم دراسة تأثير أربعة متغيرات للصقل الداخلي وهى: سرعة الصقل، التغذية، عمق التغلغل و عدد مشاوير الصقل على أهم متغيرات شكل السطح (Surface profile parameters) و ذلك لسبيكة الألمنيوم 2014.
وقد أجريت التجارب باستخدام إحدى أساليب تصميم التجارب بهدف تخفيض عدد التجارب بدون اي فقد في الدقة وكذلك لزيادة الثقة في نتائج هذه التجارب. وتم استنتاج نماذج رياضية تعتمد على نتائج التجارب العملية وتربط بين متغيرات عملية الصقل وكل متغير من المتغيرات التي تمثل شكل السطح الناتج من عملية الصقل الداخلي.
أوضحت النتائج إمكانية الحصول على خشونة متوسطة للسطح المصقول تصل إلى 0.14 ميكرو متر حيث كانت الخشونة المتوسطة قبل عملية الصقل في حدود 4 ميكرو متر. أظهرت النتائج أن سرعة الصقل ، التغذية و عدد مشاوير الصقل هي أهم متغيرات عملية الصقل الداخلي التي تؤثر على شكل السطح الناتج.
ABSTRACT
Tubular parts are important in many industrial applications (e.g. joints, fitting, etc.). The internal surface quality plays an important role in the part performance. Internal surfaces of non-ferrous materials are difficult-to-finish due to many problems encountered in grinding which is optimum for ferrous metals. Internal burnishing process, is believed to be more suitable since it eliminates sticking, wheel dulling and overheating. In the present study, Aluminum alloy 2014 is selected as workpiece material, 8 mm carbon chromium balls were used for the internal burnishing process.
Statistically-based on experimental design (Response Surface Methodology) using central composite second-order rotatable design was used to improve the experimentation design without loss of accuracy of results. Mathematical models are presented for predicting five different surface profile parameters caused by internal-ball burnishing process parameters namely; burnishing speed, feed, depth of penetration, and number of passes.
The results show that from an initial roughness of about Ra 4 m, the specimen could be finished to a roughness average of 0.14 m. The burnishing speed, feed and number of passes have the most significant effect on all surface profile parameters studied in this work.
