تحلیل آماری و تجربی اثر ارتعاش فراصوت بر فرآیند شکل دهی گرم تدریجی آلیاژ تیتانیوم

از آنجائی که بکارگیری ارتعاشات فراصوت (UV) منجر به بهینه سازی های قابل توجهی در فرآیندهای تولیدی شده است، در این مطالعه به بررسی اثر ارتعاشات فراصوت طولی بر عملکرد فرآیند شکل دهی تدریجی گرم الکتریکی (EHIF) ورق های Ti-6Al-4 V پرداخته شده است. در این روش، ارتعاشات فراصوت با فرکانس بالا و دامنه طولی کم با فرآیند EHIF ترکیب شده است.  همچنین تجهیزات مورد نیاز برای انجام فرآیند EHIF و تجهیزات الحاقی اعمال ارتعاشات فراصوت به ابزار،  طراحی ، ساخته و به کار برده شده اند. در این روش، ارتعاشات فراصوت به یک ابزار شکل دهی چرخشی که به ابزار گیر ماشین فرز کنترل عددی متصل است، منتقل می شود. برای یافتن تاثیر پارامترهای انتخاب شده بر فرآیند، هندسه هایپربولیکی انتخاب شده و تعدادی از آنها مطابق طراحی آزمایش ساخته شده اند. طراحی آزمایش و تحلیل واریانس (ANOVA)  جهت شناسایی شرایط بهینه برای پارامترهای موثر استفاده شد. سپس این پارامترها با روش سطح پاسخ (RSM) بهینه شدند. در این مطالعه، با تغییر ورودی های مختلف در فرآیند EHIF از جمله نرخ پیشروی، گام عمودی و شدت جریان، ویژگی های مهم خروجی مانند کیفیت سطح، حداکثر زاویه شکل گیری در هر دو فرآیند EHIF معمولی و EHIF  انجام شده به کمک امواج فراصوت بررسی شدند. نتایج این آزمایش ها نشان داد که ترکیب EHIF با امواج فراصوت منجر به بهبود کیفیت سطح و همچنین زاویه شکل گیری قطعات می شود. تجزیه و تحلیل فازی توسط پراش اشعه ایکس (XRD) بر روی قطعات ساخته شده نشان داد که تحریک مکانیکی با ارتعاش فراصوت موجب گرمایش بین دانه ای در آلیاژ Ti-6Al-4V شده و تغییر فاز α به β راحت تر و سریع تر انجام شده است. در واقع ارتعاشات فراصوت، ترکیب فازی حالت عادی آلیاژ شامل فاز آلفا و بتا (α+β) با درصد غالب فاز آلفا (α) و ساختار HCP را به ترکیبی با درصد بیشتری از فاز بتا (β) و ساختار BCC تغییر داده است،که این پدیده  منجر به بهبود شکل پذیری و افزایش حداکثر زاویه شکل گیری در حدود 25% تا 30% می شود.