Then, the fatigue life of specimens were obtained using fatigue tests

(1)

یشهوژپ یملع همانهام

یسدنهم کیناکم

سردم

mme.modares.ac.ir

دنیارف رد یگتسخ رمع رب حطس یربز رثا یسررب خاروس

تخس دلاوف یراک

یتسار ریما داص نیسحدمحم ،

1

2

یق یشرف یغابص انیس ،

* 1

-1 یوجشناد یرتکد نارهت ،سردم تیبرت هاگشناد ،کیناکم یسدنهم ،

-2 ،داتسا نارهت ،سردم تیبرت هاگشناد ،کیناکم یسدنهم

یتسپ قودنص ،نارهت * -143

14115 sadeghim@modares.ac.ir

هلاقم تاعلاطا هدیکچ

لماک یشهوژپ هلاقم :تفایرد نابآ11 1396

:شریذپ رذآ21 1396

:تیاس رد هئارا ید08

1396 خاروس دنیارف رد یگتسخ رمع رب حطس یربز رثا شهوژپ نیا رد

دلاوف یراک AISI4340 لماش خاروس داجیا شور هس .تفرگ رارق یسررب دروم

خاروس شیپ نودب و اب یتنس یراک هب چیپرام یراکزرف و هتم

ماکحتسا رب دنیارف یاهرتماراپ و حطس یربز رثا هعلاطم روظنم هب .دندش هتفرگراک

( یشرب تعرس لماش شرب یلصا رتماراپ ود ،یگتسخ Vc

( یورشیپ خرن و ) fz

ط زا هدافتسا اب ) رد خساپ هیور شیامزآ حر

.دندش هداد رییغت حطس5

حطس یربز لیفورپ یلصا رتماراپ5 Rz

، Rt

، Ra

، Rq

و Rsm

هزادنا شیامزآ ره یارب هنومن رمع سپس ،دندش یریگ

نومزآ زا هدافتسا اب اه یاه

شیامزآ نتفرگرظنرد اب .دمآ تسد هب یگتسخ یجنسرابتعا یاه

دربهار ره یارب یگتسخ نومزآ13 خاروس

عومجم( تفرگ ماجنا یراک نومزآ39

.)یگتسخ خاروس دنیارف طسوت هدش داجیا خاروس حطس یور هک داد ناشن جیاتن یتنس یراک

، شارخ ،رازبا ریسم زا یتارثا دروخرب زا یشان یاه

هدارب مخش رثا و اه یم دوجو هب ینز

زین ساسا نیمه رب .دوب زیچان اهدنیارف ریاس رد تارثا نیا .دیآ هب حطس یربز نیرتشیب

دنیارف رد بیترت یاه

خاروس خاروس ،یتنس یراک شیپ اب یراک

یربز رایعم ساسارب رمع نیمخت لدم .دیدرگ هدهاشم چیپرام یراکزرف دنیارف و هتم Rz

اب نیگنایم یاطخ

را فلاتخا هب یرتشیب یگتسباو یگتسخ رمع عقاو رد .دوب اراد ار یگتسخ رمع نیمخت نیرتهب4.4%

رد هک دراد یممیزکام یدنلب و یتسپ عافت

خاروس تاعطق یگتسخ رمع نیمخت لدم هعسوت رد هک دش هدهاشم نینچمه .دنتسه مه رواجم رد حطس یربز رتماراپ هیاپ رب یلدم زا هدافتسا راد

طخ ممیزکام شرب یاهرتماراپ اب هسیاقم نیمخت یا

زا ار یگتسخ رمع 16.4%

هب یم شهاک دصرد7.5%

دهد .

:ناگژاو دیلک خاروس یراک یگتسخ رمع

حطس یربز حطس تفاب

Evaluation of Surface Roughness Effect on Fatigue Life in Drilling of Hardened Steel

Amir Rasti, Mohammad Hossein Sadeghi^*,Sina Sabbaghi Frashi

Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

* P.O.B. 14115-143 Tehran, Iran, sadeghim@modares.ac.ir

ARTICLE INFORMATION ABSTRACT

Original Research Paper Received 02 November 2017 Accepted 12 December 2017 Available Online 29 December 2017

In this study, the effect of surface roughness on fatigue life was investigated in drilling process of AISI4340 steel. Three hole making methods including drilling with and without pre-drill and helical milling were utilized. In order to study the effect of surface roughness and process parameters on fatigue strength, the two main cutting parameters including cutting speed (Vc) and feed rate (fz) were changed at 5 levels using the response surface method. Five main parameter of surface roughness profile including Rz, Rt, Ra, Rq, and Rsm were measured in each experiment. Then, the fatigue life of specimens were obtained using fatigue tests. Regarding the validation experiments, 13 fatigue tests were carried out for each drilling strategy (39 fatigue tests totally). Investigation of surface texture showed the signs of the tool path, scratches by the chip collisions and ploughing on whole surfaces in the conventional drilling. These effects were negligible in other processes. Accordingly, the highest roughness was observed in conventional drilling, drilling with pre-drill and helical milling processes respectively. Also, the fatigue life estimation model based on Rz had the best estimation with an average error of 4.4%. In fact, the fatigue life is more dependent on the difference between adjacent peaks and valleys. It was also observed that a model based on the roughness parameter will decrease the maximum prediction error of the fatigue life from 16.4% to 7.5% compared to a model based on the cutting parameters.

Keywords:

Drilling Fatigue Life Surface Roughness Surface Texture

همدقم-1 نیشام فلتخم یاهدنیآرف رد هدش داجیا حطس کرت یاراد یراک

بویع و اه

هناوج هب هجوت اب .تسا یکچوک کرت ینز

،هعطق دازآ حطس زا یگتسخ یاه

یگتسویپان نیا هزادنا هب یدایز یگتسباو یگتسخ ماکحتسا حطس تیفیک و اه

نیشام دنیارف زا لصاح ناونع هب یگتسخ ماکحتسا عقاو رد .دراد یراک

یلصا نیشام تایلمع زا ریذپریثأت یکیناکم تیصاخ نیرت هب یراک

رامش یم دور

[ ].1 خاروس دنیارف تاعطق دیلوت رد ینایاپ و ساسح لحارم زا یکی یراک

دودح رد هک تسا یتعنص صاصتخا دوخ هب ار هعطق دیلوت لک نامز25%

یم دهد [ ]2 شور . خاروس داجیا یارب یفلتخم یاه عون رد هک دنراد دوجو

[ Downloaded from mme.modares.ac.ir on 2022-11-03 ]

(2)

هدارب هعطق و رازبا یریگرد هوحن و یرادرب .دنتسه توافتم رگیدکی اب راک

خاروس دنیارف رد هدام شرب یتنس یراک

و یفنم هدارب هیواز زا هدافتسا اب

یم تروص لااب راشف لامعا دربهار .تسلااب زین شرب هیحان ترارح و دریگ

یم رارق هدافتسا دروم خاروس داجیا یارب اریخا هک یرگید زا هدافتسا ،دریگ

رازبا زا شور نیا زا هدافتسا اب خاروس داجیا یارب .تسا چیپرام یراکزرف دنیارف رطق اب یزرف کچوک ی

یم هدافتسا خاروس رطق زا رت رازبا شور نیا رد .دوش

مه تکرح عون هس یاراد شخرچ ،دوخ روحم رود هب رازبا شخرچ لماش نامز

تسا یروحم تکرح و چیپرام ریسم روح لوح [

].3

خاروس دنیارف رد هب یراک

هعطق اب رازبا هتسویپ سامت هطساو و شاعترا ،راک

هدارب دروخرب و دنیارف نیح رد هتم رازبا زیخ هیحان زا یجورخ هتسویپ یاه

یدنلب و یتسپ ،شرب یم دوجو هب حطس یور ییاه

و بویع نیا .دیآ

یگتسویپان یم لااب شنت زکرمت داجیا لیلد هب یحطس یاه دنناوت

عضوم

هناوج یارب یبسانم کرت ینز

دنشاب یگتسخ یاه [

]4 هب . زکرمت دوجو هطساو

خاروس لحم رد شنت هب رچیف نیا حطس تیفیک هعطق رد هدش داجیا یاه

یم ریثأت یگتسخ رمع یور نادنچود تروص .دراذگ

هب ات تسا نیا رب شلات هزورما هفرص روظنم

،هنیزه و نامز رد ییوج

شیامزآ هداد ساسارب ار یگتسخ ماکحتسا و هداد شهاک ار یبرجت یاه یاه

.درک هبساحم یدنیارف ای یداوم لدم رد

حطس یربز رثا لوادتم و هیلوا یاه

وت یگتسخ رمع یور یباسح نیگنایم حطس یربز رتماراپ طس

Ra

رظن رد

هتفرگ اب یگتسخ رمع نیمخت رد یدایز ًاتبسن یگدنکارپ اما ،تسا هدش

یحلاصا بیرض زا هدافتسا Ra

شرازگ لاؤس ریز ار رتماراپ نیا رابتعا و هدش

تسا هدرب [5 هب ار حطس یربز فلتخم یاهرتماراپ ناققحم لیلد نیمه هب .]

هداد داهنشیپ یگتسخ دح حلاصا بیارض ناونع لکش دنچ هب حطس یربز .دنا

هزادنا یم یریگ یلصا .دوش درادناتسا ساسارب یربز نایب یاهرتماراپ نیرت ISO

13565-2 هب هتسد لباق ریز تروص تسا یدنب

[ ].6

هنماد یاهرتماراپ  یربز لیفورپ1

هنومن لوط رد یرادرب

هلق(2

هرد و اه

3اه )

- ( عافترا هنیشیب Rz

)

- ( هلق عافترا نیرتشیب Rp

) -

( هرد قمع نیرتشیب Rv

)

هنماد یاهرتماراپ  یربز لیفورپ

هزادنا لوط رد

4یریگ هلق(

هرد و اه )اه

- ( عافترا هنیشیب Rt

)

هنومن لوط رد یربز لیفورپ هنماد یاهرتماراپ  عافترا نیگنایم( یرادرب

)5

- ( یباسح نیگنایم فارحنا Ra

) - ( فارحنا تاعبرم نیگنایم هشیر Rq

)

هنومن لوط رد یربز لیفورپ یسدنه یاهرتماراپ  یرادرب

- فارحنا لامرن عیزوت زا (6

Rsk

) - عافترا یزیت (7

Rku

)

- ناملا ضرع نیگنایم ( اه

Rsm

) - ( بیش تاعبرم عومجم روذجم RΔq

)

شهوژپ زا یخرب همادا رد تیفیک رثا یسررب هنیمز رد هدش ماجنا یاه

نیشام یاهدنیارف رد یگتسخ رمع رب حطس هتفرگرارق یسررب دروم یراک

.تسا ناراکمه و ویل [

]7 زا هدافتسا اب ار زاب خاروس حطس تیفیک رثا

هیبش ناملا یزاس سنج زا یتاعطق یگتسخ رمع یور دودحم

2A12T4

گرزب اب هک داد ناشن جیاتن .دندرک هعلاطم رمع یحطس بویع هزادنا ندش رت

یم رتمک زین خاروس یگتسخ .دوش

1 Amplitude Parameters

2 Sampling Length

3 Peaks and Valleys

4 Measuring Length

5 Average of Ordinates

6 Skewness

7 Kurtosis

ناراکمه و چیون [

]8 هلاقم رد ار یربز فلتخم یاهرتماراپ رثا یرورم یا

شهوژپ رد هک دش هدهاشم .دنداد رارق یسررب دروم یگتسخ رمع رب یاه

یمز رد یداضتم یهاگ و فلتخم جیاتن فلتخم هطبار یرارقرب هن

لباق یا

رد .دراد دوجو یگتسخ رمع و یربز فلتخم یاهرتماراپ نایم نانیمطا زا رتلااب یاهامد یتناس هجرد 400

هب زین دارگ شنت ندش دازآ هطساو

یاه

رمع رب یربز رثا ،هعطق قمع هب حطس زا کرت دشر لحم رییغت و یحطس .تفای شهاک یگتسخ ولگوتیس و زوردنا [9

حطس یربز لیفورپ رثا نیمخت تهج یضایر یلدم]

نآ قیقحت جیاتن .دنداد هعسوت ار یگتسخ رمع رب رمع هک داد ناشن اه

کیپ عافترا نیگنایم زا یعبات یگتسخ فارحنا هچ ره .تسا یربز لیفورپ یاه

یرتشیب یگدنکارپ یاراد زین یگتسخ رمع جیاتن ،دوب رتشیب رتماراپ نیا رایعم .دندوب لبیس ریاگ و [ ]10 قمع نیرتشیب هب تبسن ار یگتسخ ماکحتسا

( یحطس یاهرایش Rv

دنتفرگ هجیتن و دندرک هسیاقم فلتخم یاهدلاوف رد )

اب یگتسخ دح شهاک ینارحب رایش قمع زا رتلااب ریداقم رد هک Rv

log

.تسا بسانتم یمویاب فیطللادبع و [

]11 یاهرایعم هک دنداد ناشن Ra

و Rq

ریثأت

شارت موینیمولآ ژایلآ رد یگتسخ رمع هناتسآ رب یرتشیب رثا .دنراد هدش یراک

دننام یدیربیه یاهرتماراپ RΔq

و )بیش تاعبرم روذجم(

Rsm

نیب هلصاف(

کیپ هرد و یلحم یاه .دندوب هنماد یاهرتماراپ زا رتمک یگتسخ هناتسآ رب )اه

ناراکمه و تنارول [

]12 هن هک دندرک داهنشیپ هکلب ،اهرایش عافترا اهنت

نآ لکش یراکزرف حطس شنت زکرمت رثا یور زین اه دوب رثؤم هدش

تحت و ه

یم یکیمانید طیارش هناوج ببس دناوت

.دنوش کرت دشر و ینز

ناراکمه و چید [

]13 سویپان هنیشیب قمع یگت

هب ار یحطس یاه ناونع

هزادنا یلصا رایعم نیگنایم هلصاف و نیگنایم قمع و یگتسخ درکلمع یریگ

فیتوم

8یاه هب ار یربز .دنتسناد هیوناث یاهرتماراپ ناونع

توتسا [ ]14 نیشام یاهدنیارف هک داد ناشن یقیقحت رد ببس یراک

نراقت مدع( یسوگریغ حوطس دیلوت ،9

0 Rsk

،رادومن جوا هجرد و

3 Rsk

)

مهم شقن جوا هجرد و هدش .دراد یگتسخ رمع لرتنک رد یرت

یریزو [ ]15 دنیارف رد کزان رادج تاعطق یگتسخ رمع رب ار یربز رثا

شارت شنت زکرمت رثا تاعطق عون نیا رد هک داد ناشن و هدرک یسررب یراک اب ار ریثأت نیا و هتـشاد هعطق رمع رب یرتـشیب ریثأت حـطس یربز زا یشان

Rz

.تسناد بسانتمlog شهوژپ هعلاطم یم ناشن نیشیپ یاه

یبسانم یربز رتماراپ زونه هک دهد

و هدشن نییعت یگتسخ رمع رب حطس یربز رثا یحلاصا بیرض نییعت تهج هعطق سنج و دنیارف هب یدایز یگتسباو رتماراپ نیا .دراد راک

شهوژپ فده

هطبار یرارقرب رضاح خاروس دنیارف یاهرتماراپ ،حطس یربز نایم یا

یراک و

تخس دلاوف یگتسخ رمع هدش یراک

AISI4340 ادتبا ساسا نیا رب .تسا

لماش خاروس داجیا فلتخم یاهدنیارف طسوت هدش داجیا حطس تفاب خاروس شیپ نودب و اب یتنس یراک هسیاقم رگیدکی اب چیپرام یراکزرف و هتم

یم نومزآ ماجنا زا هدافتسا اب همادا رد .دنوش حطس یربز رثا یگتسخ یاه

و

بسانم و هدش یسررب یگتسخ ماکحتسا رب شرب یاهرتماراپ یربز لدم نیرت

یم باختنا هعطق رمع نیمخت تهج .ددرگ

هدافتسا دروم تازیهجت و داوم -2 خاروس و چیپرام یراکزرف لماش خاروس داجیا شور هس نودب و اب یتنس یراک

8 Motif Method

9 Skewness

(3)

شیپ هب شهوژپ نیا رد ،هتم شیامزآ یمامت .دندش هتفرگراک

نیشام طسوت اه

لدم هروحم هس یددع لرتنک زرف VMC850

کوناف رلرتنک اب رثکادح و1

لدنیپسا نارود یتشگنا زرف رازبا زا نینچمه ،دش ماجنا هقیقدربرود 8000

رطق اب یدیابراک تخترس یلیم 6

تم زا و چیپرام یراکزرف یارب رتم ه

یاه

رطق اب یدیابراک و 6

یلیم 10 شکور اب رتم سکیله تکرش تخاس TiN

2

خاروس یارب ( دش هدافتسا یتنس یراک

لکش شیامزآ یمامت رد فده .)1 اه

هار یخاروس داجیا هب

یمان رطق اب و رد یلیم10

خاروس تلاح رد .دوب رتم یراک

شیپ اب یتنس هیلوا خاروس ادتبا ،هتم

هتم طسوت یا رطق اب

یلیم6 داجیا رتم

ییاهن خاروس و هدیدرگ رطق هتم اب

یلیم10 هعطق هدام سنج .دش هدز رتم راک

دلاوف قیقحت نیا رد AISI4340

یتخس هب یبایتسد روظنم هب .دوب 450

هنومن یامد ادتبا ،زرکیو هب هروک طسوت اه

ات یمارآ یتناس هجرد870

لااب دارگ

هتینتسآ ات و دش هدرب اب سپس .دیدرگ یرادهگن امد نیا رد لماک ندش

دافتسا دودح ات امد نغور مامح زا ه یتناس هجرد 100

.تفای شهاک دارگ

هغیت زا لکشتم یراتخاس لیکشت یترارح تایلمع نیا هجیتن اب یتیزنترام یاه

تهج یبیرقت تماخض و یقافتا یریگ هس هب خاروس داجیا .دوب رتمورکیم0.5

خاروس شور شیپ نودب و اب یتنس یراک

ومن یور چیپرام یراکزرف و هتم هن

یاه

.دش ماجنا یگتسخ تست لکش

خاروس شیامزآ نامدیچ2 هب یراک

یتنس شور

و لکش هنومن3 نآ داعبا و یگتسخ تست یاه یم ناشن ار اه

.دهد

خاروس یمامت حطس یربز یربز هاگتسد زا هدافتسا اب هدش داجیا یاه

جنس

فرسرام لدم3

تقد ابPS1 0.001 ممیزکام سروک لوط ،رتمورکیم 17.5

یلیم هزادنا جنر هنیشیب و رتم یریگ

هزادنا رتمورکیم 350 نیا .دش یریگ

هزادنا هزاب لوط رد یربز لیفورپ تبث تیلباق هاگتسد هبساحم و یریگ

24

.تساراد درادناتسا ساسارب ار حطس یربز رتماراپ تست یروحم یگتسخ هاگتسد طسوت زین یگتسخ یاه تخاس نت 5

ماتنس تکرش سناکرف ممیزکام اب4

هاگتسد نیا .دیدرگ ماجنا زتره 100

قباطم لکش متسیس .تسا کرحتم ییلااب کف و تباث ینییاپ کف یاراد4

Fig. 1 Carbide drills and end mill used in tests

لکش هتم1 شیامزآ رد هدافتسا دروم یدیابراک یتشگنا زرف و اه اه

Fig. 2Drilling of fatigue test specimens

لکش خاروس2 هنومن یراک یگتسخ تست یاه

1 Fanuc

2 HELIX

3 Marsurf

4 SANTAM

(

)a )^b(

Fig. 3a- fatigue test specimens, b- specimens dimensions

لکش فلا3 - هنومن ب ،یگتسخ تست یاه -

هنومن داعبا اه

هب یکیناکم کف نتسب تهج هتفر راک

یکیلوردیه تروص هب ورین لامعا و اه

هباج رادقم و هدوب هنایار طسوت ورین و ییاج

یم لرتنک .دوش

شیامزآ ماجنا شور -3 خاروس لماش خاروس داجیا شور هس شهوژپ نیا رد نودب و اب یتنس یراک

شیپ هب چیپرام یراکزرف و هتم هب .دندش هتفرگ راک

یربز رثا هعلاطم روظنم

یاهدنیارف یاهرتماراپ ریثأت یسررب نینچمه و یگتسخ ماکحتسا یور حطس رتماراپ ود ،خاروس داجیا ( یشرب تعرس لماش شرب یلصا

Vc

یورشیپ خرن و )

( fz

رد ) .دندش هداد رییغت حطس5 لودج

هارمه هب یسررب دروم یاهرتماراپ1

یم ناشن خاروس داجیا فلتخم یاهدربهار رد ار هطوبرم ریداقم .دهد

هب شیامزآ مجح شهاک و نانیمطا لباق جیاتن لوصح روظنم زا نودب اه

شور ساسارب شیامزآ حرط ،تقد نداد تسد لیروتکاف

2k

( دادعت k

هبترم یشخرچ یحارط اب و )اهریغتم 2

5) خساپ حوطس شور هب(CCD ماجنا

یمیدق ءزج شور نیا .تفرگ شور نیرتدربراک رپ و نیرت

حرط یاه یزیر

یم شور نیا اب .تسا شیامزآ حضاو و رتهب ناوت

تبسن ار یجورخ تارییغت رت

رثا و داد ناشن یدورو یاهرتماراپ هب یانحنا

درک یسررب ار رتماراپ ره ریثأت6

[ ]16 ،عومجم رد . ره یارب یزکرم هطقن رارکت مدع ضرف اب یگتسخ تست9

خاروس دربهار عومجم( تفرگ ماجنا یراک

( )یگتسخ تست27 لودج

.)2

یربز لوط هب یریسم رد یجنس یلیم4

هنومن لوط اب( رتم یرادرب

0.87

Fig. 4SANTAM universal test machine used for fatigue tests

لکش نومزآ رد هدافتسا دروم ماتنس لاسروینوا تست هاگتسد4 یگتسخ یاه

5 Central Composite Design

6 Curvature

7 Sampling Length

(4)

لودج تارییغت حوطس هارمه هب خاروس داجیا یاهدنیارف یلصا یاهرتماراپ1 Table 1Hole making parameters with their levels

یژتارتسا خاروس شرب رتماراپ یراک

حطس

-2 -1 0 1 2

خاروس یراک

یتنس Vc (m/min)

10 17.6 25.1 32.5 40

fz(mm/tooth) 0.05

0.1 0.15 0.2 0.25

خاروس یراک

شیپ اب هتم Vc (m/min) 10

17.6 25.1 32.5 40

fz (mm/tooth) 0.05

0.1 0.15 0.2 0.25

یراکزرف چیپرام Vc (m/min)

10 35 60 85 110

fz (mm/tooth) 0.04

0.06 0.08 0.1 0.12

ap (mm) 0.2

لودج شیامزآ یحارط سیرتام2 خساپ هیور شور هب اه

Table 2Design matrix of experiments by RSM method شیامزآ هرامش شرب یاهرتماراپ

Vc

fz

1 0

-2

2 -1

-1

3 1

-1

4 -2

0

5 2

0

6 0

0

7 -1

1

8 1

1

9 0

2

یلیم لباق یربز یاهرتماراپ یمامت و تفرگ ماجنا خاروس حطس یور )یرتم

هزادنا هجرد اب یربز یاهرتماراپ نیب نیا زا .دندش تبث هاگتسد طسوت یریگ

ینعم هنومن لوط رد لیفورپ عافترا ممیزکام لماش رتلااب یراد یرادرب

) Rz

،(

هزادنا لک لوط رد لیفورپ عافترا ممیزکام یریگ

) Rt

یباسح نیگنایم فارحنا ،(

هنومن لوط رد لیفورپ یرادرب

) Ra

رد لیفورپ تاعبرم نیگنایم فارحنا هشیر ،(

هنومن لوط یرادرب ) Rq

لیفورپ یازجا نیگنایم ضرع و( )

Rsm

یسررب دروم(

هنومن سپس ،دنتفرگ رارق هنیشیب هزادنا اب یسونیس بوانتم یورین تحت اه

40

راب تبسن نتوینولیک 𝑅 = 𝑃_max/𝑃_min= −1

سناکرف و رارق زتره 15

.دنتفرگ

ثحب و جیاتن-4 عومجم رد هتفرگ تروص شیامزآ حرط ساسارب تروص یگتسخ نومزآ27

.تفرگ لودج هزادنا حطس یربز ریداقم 3 ساسارب هدش یریگ

رتماراپ 5

هنومن تسکش لکیس دادعت هارمه هب ار یربز فلتخم یم ناشن اه

.دهد لکش 5

هرامش شیامزآ هنومن یم ناشن یگتسخ نومزآ نیح ار 27

رد ًابیرقت .دهد

شیامزآ یمامت حطس ات و هدرک دشر خاروس تمس کی رد یگتسخ کرت اه

رد درت تسکش تمس کی رد کرت دشر زا سپ .درک ادیپ دادتما هعطق یبناج هب عطقم حطس شهاک رثا رد و رگید فرط حطس تفاب همادا رد .تسویپ عوقو

خاروس وت هدش داجیا یاه یم هسیاقم رگیدکی اب فلتخم یاهدنیارف طس

.دوش

لدم تقد نآ زا سپ هسیاقم رگیدکی اب یربز نیمخت رد فلتخم یربز یاه

یم باختنا یربز رایعم نیرتهب و هدش شرب یاهرتماراپ رثا تیاهن رد .ددرگ

نیمخت تهج یلدم و هتفرگ رارق یسررب دروم حطس یربز رایعم نیرتهب یور ساسارب هعطق رمع یم هئارا شرب یاهرتماراپ

.ددرگ

حطس تفاب-1-4 خاروس هب هدش داجیا یاه تروص هب یحطس تارییغت رتهب هعلاطم روظنم

ویرتسا نیبرود طسوت خاروس حطس تفاب و هدروخ شرب یضرع یسررب دروم1

1 Stereoscope

لودج هزادنا حطس یربز ریداقم 3 رد هدمآ تسد هب یگتسخ رمع و هدش یریگ

شور فلتخم یاه خاروس داجیا

Table 3 Measured surface roughness and fatigue life values in different drilling strategies

هرامش شیامزآ Ra

(μm) Rq

(μm) Rz

(μm) Rt

(μm) Rsm

(μm) دادعت

ات لکیس تسکش

خاروس یتنس یراک

1 3.15

2.74 12.80 22.36 10

293627

2 4.39

4.43 20.10 27.10 340

222829

3 3.42

3.32 13.60 21.10 7.8

331079

4 5.60

5.18 25.50 32.50 227

153551

5 3.08

2.55 14.60 21.60 179

292523

6 4.29

4.29 18.60 24.80 206

268563

7 5.65

5.80 23.40 30.00 248

201783

8 4.45

3.96 21.90 29.00 219

214659

9 5.99

6.15 26.80 33.60 233

145126

خاروس شیپ اب یراک هتم

10 1.55

2.10 11.80 22.60 274

385450

11 2.42

3.01 13.50 19.20 171

398171

12 2.03

2.67 12.50 21.10 240

406161

13 3.66

4.82 20.40 28.40 247

316875

14 1.86

2.49 10.30 17.60 108

408765

15 2.58

2.79 10.60 18.60 160

434101

16 3.83

4.60 19.50 25.80 287

337543

17 2.57

3.24 16.10 17.20 209

409239

18 3.70

4.67 22.20 26.50 339

283867

چیپرام یراکزرف

19 0.56

0.84 3.64 12.60 305

319535

20 1.02

1.03 5.57 7.09 214

311522

21 0.84

1.13 2.53 6.79 136

328548

22 1.97

3.30 15.70 22.90 303

280431

23 0.88

0.60 0.92 1.83 72

374430

24 0.92

2.12 6.10 8.42 249

316914

25 1.92

2.27 12.30 17.70 205

259335

26 1.04

1.55 4.85 12.70 158

319327

27 2.36

5.13 17.30 25.20 374

221761

Fig. 5 Fatigue cracked specimen under dynamic loading

لکش کیمانید یراذگراب نیح یگتسخ کرت یاراد هنومن5

مهم نآ یلخاد یانحنا دوجو .تفرگ رارق تفاب یسررب رد تیدودحم نیرت

سکع هک هدوب خاروس یلخاد رادج حطس یم راوشد رایسب ار یرادرب

.دنک لکش

خاروس حطس تفاب 6 شیامزآ رد هدش داجیا یاه

یاه ،2 و 11 ناشن ار20

یم .دهد یم هدهاشم خاروس یژتارتسا رد هک دوش

شیپ نودب یتنس یراک هتم

هولاع شارخ ،رازبا ریسم رثا رب مظنمان یاه

دروخرب رثا رد هدمآ دوجو هب

هدارب مخش رثا و یجورخ یاه ( تسا دوهشم خاروس حطس یور ینز

لکش .)6-a

قباطم لکش نییاپ هطساو هب 6-b

هدارب خرن ندوب رت دنیارف رد یرادرب

خاروس شیپ اب یراک هدارب دروخرب ،هتم

هب حطس یور رازبا در و هدوب رتمک اه

(5)

.تسا صخشم یزاوم و لیام طوطخ تروص یجیردت یریگرد هطساو هب یرتمک رازبا در چیپرام یراکزرف یژتارتسا رد

یم دوجو هب خاروس حطس اب رازبا عطقنم و هولاع .دیآ

ندوب ریغتم نیا رب

هدارب لیکشت بجوم هدیشارتن هدارب تماخض یم لصفنم و کچوک ییاه

.دوش

هدارب نیا یرتمک دروخرب جورخ یارب رتشیب دازآ یاضف نتشاد اب اه هراوید اب

نآ هیلخت و هتشاد خاروس عیرس اه

ساسارب هجیتن رد .دوب دهاوخ رت لکش

6-c

تخاونکی یحطس تفاب یم تسد هب چیپرام یراکزرف دنیارف رد راومه و

.دیآ

یگتسخ رمع نیمخت رد یربز یاهرتماراپ هسیاقم-2-4 لکش هنومن تسکش رمع تارییغت7 هب تبسن ار اه

رد و حطس یربز رتماراپ5

شور خاروس یاه یم ناشن هعلاطم دروم یراک

لماش رادومن ره .دهد شیامزآ9

یم ناشن یربز ره رد ار تسکش لکیس هک تسا .دهد

ینحنم ش شزارب یاه هد

ره یارب زین رد شیامزآ9

لکش .تسا صخشم7

هدهاشم یم ،)یربز فلتخم یاهرتماراپ رد( حطس یربز شیازفا اب هک دوش

یم شهاک اهدنیارف یمامت رد یگتسخ رمع و بویع ندشرتشیب عقاو رد .دبای

یگتسویپان یم یحطس یاه هناوج رمع رتلااب شنت زکرمت داجیا اب دناوت

ینز

هب ار یگتسخ کرت اب هعطق رمع تارییغت دنور نینچمه ،دهد شهاک تدش

بز خاروس شور رد یر یم دوخ هک هدوب یطخ ًابیرقت یتنس یراک

زا یشان دناوت

نآ رتلااب ریداقم رد حطس یربز هب تبسن یگتسخ رمع رتشیب یریذپریثأت هب طوبرم یاهرادومن رد جیاتن یگدنکارپ نازیم نیرتشیب رگید یوس زا .دشاب رتماراپ Rsm

.دیدرگ تفای هطبار هئارا روظنم هب

ربز نایم یا رمع و حطس ی

هنومن یگتسخ خاروس یاه

ینحنم ،هدش یراک ینویسرگر

و دش هداد هعسوت1

تاعبرم لقادح شور زا هدافتسا اب نآ تباوث نیا رد بیارض .دمآ تسد هب2

یم رییغت یوحن هب شور یقاب تاعبرم عومجم ات دننک

لدم هب تبسن اهدنام

.ددرگ هنیمک یلصا لدم هسیاقم یارب تیف یاه

اب هدش یربز رتماراپ نیرتهب باختنا و رگیدکی

نییعت بیرض رتماراپ زا یگتسخ رمع نیمخت تهج (3

R2

.دش هتفرگ هرهب )

نایب یرامآ رتماراپ نیا هداد ندوب کیدزن نازیم رگ

نویسرگر ینحنم هب اه

.تسا ( هدش هداد هعسوت نویسرگر تلاداعم ساسارب لودج

هسیاقم و )4

ریداقم R2

هدهاشم یم هک دوش لیفورپ عافترا ممیزکام رتماراپ )

Rz

نیرتهب(

اب ار ینحنم نیرتشیب

رادقم R2

یم هجیتن .دهد نیا دوجو اب عقاو رد ود ره هک

رتماراپ Rz

و Rt

هزاب اما ،دنتسه یربز لیفورپ عافترا ممیزکام رگنایب

هزادنا نآ یریگ .تسا توافتم اه Rz

قمع و یگدمآرب عافترا فلاتخا نیرتشیب

هنومن لوط رد ار یگتفرورف یرادرب

(4

و )SL Rt

لک لوط رد ار عافترا نیمه

( )a (

)b (

)c

Fig. 6 Holes surface texture in levels of Vc = -1and fz = -1 in a- drilling, b- drilling with predrill, c- helical milling

لکش خاروس حطس تفاب6 حوطس رد هدش داجیا یاه

1 -

c= وV 1 -

z= فلا رد وf -

خاروس ب ،یراک - خاروس شیپ اب یراک ج ،هتم

- چیپرام یراکزرف

1 Regression

2 Least Square Method

3 Coefficient of Determination

4 Sampling Length

( )a

( )b

( )c

( )d

( )e

Fig. 7 Variations of fatigue life versus surface roughness base on a- Ra, b- Rq, c- Rz, d- Rt, e- Rsm

لکش فلا یاهرتماراپ ساسارب حطس یربز هزادنا اب یگتسخ رمع تارییغت7 -

Ra

ب ، -

Rq

ج ، - Rz

د ، - Rt

ه ، - Rsm

هزادنا ریسم یم نایب یریگ

.دننک

هزادنا نیا هرامش شیامزآ هب طوبرم یربز لیفورپ یور یریگ هداد ناشن2

( تسا هدش لکش

.)8 لیفورپ نیا رد Rt

گرزب عافترا فلاتخا ساسارب نیرت

رد کیپ قیمع و SL4

هیحان رد رایش نیرت هبساحم SL2

یم نیا .ددرگ

(6)

لودج و یربز فلتخم یاهرایعم ساسارب یگتسخ رمع نیمخت ینویسرگر تلاداعم4

رد خاروس داجیا فلتخم یاهدنیارف Table 4 Regression equations for estimation of fatigue life based on various roughness parameters in different hole making strategies

دنیارف خاروس نویسرگر هلداعم یراک

R²

خاروس یراکیتنس

N/1000= –50.561 Ra+460 0.85

N/1000= –51.841 Rq+460 0.71

N/1000= –11.416 Rz+460 0.94

N/1000= –8.4687 Rt+460 0.83

N/1000= 0.0012 Rsm2–0.799 Rsm+330 0.52

خاروس یراکشیپ ابهتم

N/1000= –15.882 Ra2+37.787 Ra+400 0.73

N/1000= –10.484 Rq2+31.339 Rq+400 0.81

N/1000= –0.5687 Rz2+7.74 Rz+400 0.89

N/1000= –0.4406 Rt2+8.8404 Rt+400 0.84

N/1000= –0.0024 Rsm2+0.4748 Rsm+400 0.71

یراکزرفچیپرام

N/1000= –19.899 Ra2 –4.9306 Ra+350 0.80

N/1000= –0.3441 Rq2 –23.134 Rq+350 0.77

N/1000= –0.0035 Rz2 –6.2933 Rz+350 0.84

N/1000= –0.0852 Rt2 – 2.3142 Rt + 350 0.80

N/1000= 0.0012 Rsm2 – 0.9595 Rsm+450 0.51

هزادنا هک تسا یلاحرد Rz

هیحان رد هرد و هلق عافترا فلاتخا اب تسا ربارب

رتماراپ رتشیب یرادانعم .SL2 Rz

ناشن یگتسخ رمع نیمخت رد نآ هدنهد

هلصاف رد هک یممیزکام یدنلب و یتسپ عافترا فلاتخا هک تسا هب کیدزن

یگتسخ رمع نییعت رد تیمها و ریثأت نیرتشیب یاراد دنراد رارق رگیدکی زا سپ .دنتسه Rz

یاهرتماراپ Rt

و Ra

یگتسخ رمع اب ار هطبار نیرتهب

.دندوب رادروخرب لدم و جیاتن یجنسرابتعا روظنم هب ت ینویسرگر یاه

،هدش هداد هعسو 4

( یورشیپ خرن و یشرب تعرس ینایم حوطس زا هدافتسا اب هنومن و0

یارب و )0

شور زا مادک ره هزادنا زا سپ .دش هیهت خاروس داجیا یاه

حطس یربز یریگ

هنومن .دنتفرگ رارق یگتسخ نومزآ تحت اه

لودج رد ار یگتسخ رمع و حطس یربز یاهرتماراپ ریداقم 5

شیامزآ یم ناشن یجنسرابتعا یاه یاج اب .دهد

رد یربز ریداقم نیا یراذگ

لومرف رد هدمآ تسد هب رمع نیمخت یاه لودج

ریداقم اب نآ هسیاقم و 4

هبساحم رمع نیمخت رد یربز فلتخم یاهرتماراپ یاطخ ،یگتسخ رمع یعقاو نیگنایم یاطخ ریداقم .دندش رد دنیارف ره یارب هنومن4

لکش هداد ناشن9

یم هدهاشم .تسا هدش شیامزآ رد هک دوش

طوبرم لدم زین یجنسرابتعا یاه

هب Rz

زا رتمک نیگنایم یاطخ یاراد ممیزکام یاطخ و 4.4%

.دوب7.5%

هب طوبرم لدم نینچمه Ra

یاطخ یاراد اهدنیارف یمامت رد یناسکی ًابیرقت

خاروس دنیارف رد یگتسخ رمع نیمخت هب طوبرم اطخ نیرتشیب .تسا یراک

رتماراپ زا هدافتسا اب و یتنس Rsm

( دش هدهاشم 14.7%

.)

یگتسخ رمع و حطس یربز یور شرب یاهرتماراپ رثا-3-4 لکش حطس یربز یور شرب یاهرتماراپ ریثأت 10 Rz

خاروس هدش داجیا یاه

یم ناشن ار فلتخم یاهدربهار طسوت شرب طیارش رد و ساسا نیا رب .دهد

هب یربز ریداقم نیرتشیب ناسکی دنیارف رد بیترت

خاروس یاه ،یتنس یراک

س خارو شیپ اب یراک یم هدهاشم چیپرام یراکزرف و هتم

هب عوضوم نیا .دوش

نآ تسخن .تسا هدمع لیلد ود هطساو خاروس رد هک

نیب سامت یتنس یراک

هعطق و رازبا مخش مزیناکم هیبش یرادربراب تلاح و هدوب هتسویپ راک

.تسا ینز

نیا زا رازبا ذوفن ربارب رد تمواقم و رتدیدش لکشرییغت ور دهاوخ رتشیب هدام هب

نیشام یاهورین نیاربانب ؛دوب و شاعترا هنماد نآ عبت هب و هدوب رتلااب زین یراک

Fig. 8 Roughness profile of experiment No. 2

لکش هرامش شیامزآ یربز لیفورپ8 2

لودج رد هدمآ تسد هب یگتسخ رمع و یربز ریداقم5 شیامزآ

یجنسرابتعا یاه

Table 5 Measured surface roughness and fatigue life values in validation tests

هرامش شیامزآ Ra

(μm) Rq

(μm) Rz

(μm) Rt

(μm) Rsm

(μm) لکیس دادعت

تسکش ات

1 4.23 4.32 19.30 23.11 256

246330

2 4.11 3.90 17.99 25.20 241

251436

3 4.43 4.31 17.51 24.50 132

281328

4 4.44 3.54 19.83 24.62 194

248659

1 2.48 3.45 10.98 18.60 134

439642

2 2.68 3.75 12.00 21.35 86

429765

3 2.53 3.30 12.50 21.30 109

425098

4 2.60 3.58 10.60 24.11 113

418862

1 1.06 2.41 6.30 8.65 206

304210

2 0.83 2.13 5.33 7.96 221

317238

3 0.79 2.20 7.10 8.57 295

303434

4 0.90 1.80 5.72 9.40 331

312341

Fig. 9 Average errors in estimation of the fatigue life by various roughness parameters in different hole making strategies

لکش ساسارب یگتسخ رمع نیمخت رد هدمآ تسد هب نیگنایم یاطخ ریداقم9

خاروس داجیا فلتخم یاهدنیارف رد و یربز فلتخم یاهرتماراپ تسا رتلااب دنیارف نیا یرادیاپان [

].17

یم ار رگید لیلد لخت و هدارب لیکشت تیهام زا یشان ناوت

عضوم زا نآ هی

خاروس رد .تسناد شرب هدارب یتنس یراک

گرزب و هتسویپ ییاه هدش دیلوت رت

نآ جورخ ریسم اهنت هک هدارب نیا .تسا هتم چیپرام رایش اه

و غاد یجورخ یاه

هب هدنرب هک هتفرگرارق یترارح تایلمع یعون تحت یترارح تارییغت لیلد

نآ یتخس شیازفا ببس هعطق هب تبسن اه

ک یم را دوش [18 هدارب نیاربانب ؛] اه

یم ار حطس یربز و هدیشارخ ار خاروس حطس دودحم یاضف نیا رد .دنیازفا

(7)

خاروس دنیارف رد شیپ اب یراک

هب هتم هدارب خرن ندوب رتمک هطساو یرادرب

فیفخ تارثا نیا شرب یاهورین و لباق زین یرتهب حطس یربز و هدوب رت

دنیارف زین چیپرام یراکزرف شور رد .تسا یبایتسد هدارب

هب یرادرب تروص

هفلؤم نیاربانب ؛تسا مک رایسب زین شرب قمع و هدوب عطقنم نیا رد ورین یاه

تسا نییاپ رایسب و مه هب کیدزن یژتارتسا [

]17 هدارب تماخض هجیتن رد .

هدیشارتن هدارب و هدوب ریغتم1

لیکشت دنیارف نیا رد کچوک و لصفنم ییاه

یم دنوش [ ]19 هدارب نیا . ،رازبا چیپرام و زکرم زا جراخ تکرح لیلد هب زیر یاه

خاروس هراوید اب هدارب سامت هجیتن رد .دنراد جورخ یارب یرتشیب دازآ یاضف عیرس نآ هیلخت و رتمک شور اب هسیاقم رد .تسا رت

خاروس ،یراکزرف یاه یراک

یم داجیا خاروس حطس یور یرتشیب یتخسراک یتنس دنک

[ ]20 هک ینامز .

شور رد ینعی( دوش بیکرت یبسانم حطس یفاص اب رتلااب یتخسراک نیا خاروس شیپ اب یراک یم لصاح یگتسخ رمع نیرتشیب )هتم

.ددرگ

ساسارب لکش یربز ،یشرب تعرس شیازفا 10 یاهدنیارف رد ار حطس

خاروس خاروس ،یتنس یراک شیپ اب یراک

بیترت هب چیپرام یراکزرف و هتم

،10.9 و 10.1 یم شهاک رتمورکیم 14.8

یربز دوبهب نیا .دهد ار حطس

یم و ترارح هجرد شیازفا هطساو هب شرب یورین شهاک زا یشان ناوت

مرن تعرس رد هدام ندش یاه

سناد رتلااب یشرب ت

[ ]21 رگید لماع . شیازفا

یربز خاروس دنیآرف رد حطس حطس اب یدیلوت هدارب دروخرب ،یراک

نیشام یراک تعرس شیازفا اب .تسا جورخ ماگنه رد هدش هدارب سامت ،یشرب

نیشام حطس اب یراک

شهاک هدش یربز و هتفای

یم دوبهب ًابقاعتم حطس دبای

[ ].22 هولاع یربز ،یورشیپ خرن نتفرلااب نیا رب هزادنا هب ار حطس

،14 و10.4

یم شیازفا رتمورکیم13.7 یم ار حطس تیفیک شهاک نیا .دهد

زا یشان ناوت

لکشرییغت هدارب تماخض شیازفا شرب یاهورین شیازفا نآ یپرد و هتفاین

نیا اب .دنتشاد حطس یربز یور یکیدزن یراذگرثا رتماراپ ود نیا .تسناد لاح

نآ لخادت ینعم رثا یاراد یرامآ لیلحت جیاتن ساسارب اه بن یراد

هتکن .دو

( )a

( )b

Fig. 10Variations of surface roughness versus cutting speed and feed rate in different drilling strategies

لکش یژتارتسا رد یورشیپ خرن و یشرب تعرس ساسارب حطس یربز تارییغت10 یاه

خاروس داجیا فلتخم

1 Undeformed Chip Thickness

یدنلب و یتسپ دوجو اهرادومن نیا رد رگید شور رد اه

خاروس یاه اب یراک

شیپ یدنلب و یتسپ نیا عقاو رد .تسا چیپرام یراکزرف و هتم نایب اه

رثا رگ

نینچ دوجو .تساهدنیارف نیا رد حطس یربز رب شرب یاهرتماراپ یطخریغ شهوژپ رد یطخریغ هطبار تسا هدش هدهاشم زین نیشیپ یاه

[ ,23 ].24

حطس یربز نیمخت یارب یبرجت یلومرف یرامآ لیلحت ساسارب Rz

خاروس یاهدنیارف رد شرب یاهرتماراپ ساسارب خاروس ،یتنس یراک

اب یراک

شیپ هب چیپرام یراکزرف و هتم طباور تروص

.دش هداد هعسوت(1)

(1) Rz-drilling= 18.123 - 0.332 Vc+66 fz

(2) Rz-pre drill=14.486 - 0.274 Vc+50.666 fz

(3) Rz-helical= 3.546 - 0.133 Vc+151.541 fz

یاج اب طباور یراذگ )

1 یربز بسحرب یگتسخ رمع نیمخت تلاداعم رد(

Rz

( لودج طباور )4 ) 4 یم تسد هب( .دیآ

(4) N-drilling /1000= 3.79Vc -753.456 fz +253.108

(5) N-pre drill /1000= 2.394 Vc - 442.637 fz +15.790 Vc⨯fz -

0.043 Vc2 – 1459.9 fz2 + 392.783

(6) N-helical /1000= 0.840Vc - 957.454 fz + 0.141 Vc⨯fz -

0.0000619Vc2 - 80.376fz 2 + 327.640

یم طباور نیا زا هدافتسا اب شرب یاهرتماراپ ساسارب ار یگتسخ رمع ناوت

خاروس دنیارف رد نیمخت تخس دلاوف یراک

.دز طباور یبایزرا روظنم هب (4)

شرب یاهرتماراپ ریداقم تست

یاه ( یجنسرابتعا لودج

هلداعم نیا رد )5 اه

یاج .دیدرگ هسیاقم یبرجت جیاتن اب ینیمخت یگتسخ رمع و دش یراذگ

لودج طباور طسوت ینیمخت رمع و یبرجت رمع ،شرب یاهرتماراپ ریداقم6

شیامزآ رد ار (4) یم ناشن یجنسرابتعا یاه

یمامت رد اطخ ریداقم .دهد

شیامزآ رد دنیارف ره یارب و اه لکش

.تسا هدش هداد ناشن 11 هدهاشم

یم هنیشیب و نیگنایم ،شرب یاهرتماراپ زا هدافتسا اب رمع نیمخت رد هک دوش

شیامزآ یمامت رد اطخ بیترت هب اه

و6.9%

16.4%

جیاتن نیا عقاو رد .دوب

یم ناشن ،شرب یاهرتماراپ ریداقم اب هسیاقم رد یربز ددع زا هدافتسا هک دهد

یم هبساحم یرتمک یاطخ اب و رتهب ار یگتسخ رمع .دنک

هجیتن-5 یریگ رد هدش داجیا حطس یربز رثا شهوژپ نیا رد خاروس داجیا فلتخم یاهدنیارف

گ رارق یسررب دروم یگتسخ رمع رب عومجم رد .تفر

یور یگتسخ نومزآ39

لودج هزادنا یگتسخ رمع و شرب یاهرتماراپ ریداقم6 شیامزآ رد هدش یریگ

یاه

یجنسرابتعا Table 6 Cutting parameters and measured fatigue life in validation tests هرامش شیامزآ Vc

(m/min) fz

(mm/tooth) دادعت

ات لکیس یبرجت تسکش ات لکیس دادعت

ینیمخت تسکش

1 25

0.15 246330

235221 251436 2

3 281328

4 248659

1 25

0.15 439642

385988 429765 2

3 425098

4 418862

1 60

0.08 304210

301402 317238 2

3 303434

4 312341