用不同的工具电极对Ti6Al4V进行EDM参数的性能评估和多目标优化
Manoj Jagdale1, Masuk Abdullah2, Nitin Ambhore3
1Department of Mechanical Engineering, Vishwakarma Institute of Information Technology, Savitribai Phule Pune University (SPPU), Pune, 411048, India.
Scientific reports
|August 18, 2025
概括
石墨电极在Ti6Al4V合金的电放电加工 (EDM) 中提供了卓越的性能,实现了高材料去除率和低工具磨损. 基于教学优化 (TLBO) 算法有效地优化了对这种难以切割的材料的EDM参数.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
背景情况:
- Ti6Al4V合金在航空航天和生物医学领域至关重要,但由于其加工能力差,机械加工具有挑战性.
- 电放电加工 (EDM) 是一种可行的非传统方法,用于处理难以切割的材料,如Ti6Al4V.
- 工具电极材料和工艺参数显著影响EDM的效率和结果.
研究的目的:
- 实验研究石墨,铜和黄铜电极对Ti6Al4V合金的EDM性能的影响.
- 为了优化关键的EDM参数 (脉冲启动时间,脉冲关闭时间,电流) 的Ti6Al4V加工.
- 评估和比较基于教学优化 (TLBO) 算法的优化EDM的有效性.
主要方法:
- 使用Taguchi的L9直角阵列的实验设计.
- 差异分析 (ANOVA) 分析以确定因子的显著性.
- 使用TLBO算法优化材料去除率 (MRR),工具磨损率 (TWR),表面粗度 (SR) 和尺寸偏差 (DD).
- 扫描电子显微镜 (SEM) 用于表面形态分析.
主要成果:
- 石墨电极产生了最高的MRR (31.03 mm3/min),最低的TWR (0.4648 mm3/min) 和最小的尺寸偏差 (101.76 μm).
- 铜电极导致了最光滑的表面表面 (SR = 3.19 μm).
- TLBO算法在预测和实验结果之间显示出良好的一致性,验证了其优化能力.
- SEM分析证实了使用石墨电极的优越表面完整性.
结论:
- 石墨是优化MRR,TWR和DD在Ti6Al4V的EDM中最有效的电极材料.
- TLBO算法是优化EDM等复杂加工过程的强大工具.
- 这些发现为选择高效的Ti6Al4V加工电极和参数提供了实用见解.
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