Corte Asistido por Vibración Ultrasonica con Láser Pulsado de Compuestos SiCp/Al a Través de Simulación por Elementos Finitos e Investigación Experimental
Autores: Zhou, Weidong; Gu, Yan; Lin, Jieqiong; Ye, Qingsong; Liu, Siyang; Xi, Yuan; Gao, Yinghuan; Gao, Tianyu; Liang, Guangyu; Xie, Lue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Corte Asistido por Vibración Ultrasonica con Láser Pulsado de Compuestos SiCp/Al a Través de Simulación por Elementos Finitos e Investigación Experimental
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Carburo de silicio
Compuestos de matriz de aluminio
Corte asistido por vibración ultrasónica con láser pulsado
Características de mecanizado
Defectos superficiales
Calidad de superficie
Licencia
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Los compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas de carburo de silicio (SiCp/Al) encuentran diversas aplicaciones en ingeniería. Sin embargo, los SiCp/Al presentan una maquinabilidad limitada debido a su estructura especial. Se propuso un método de corte asistido por vibración ultrasónica láser pulsado (PLUVAC) para mejorar las características de mecanizado de los SiCp/Al y disminuir los defectos en la superficie. Se construyó un modelo de elementos finitos, considerando tanto el efecto térmico del láser pulsado como la distribución de ubicación de las partículas de SiC. El modelo se ha desarrollado para analizar las formas de daño de las partículas de SiC y los mecanismos de formación de la morfología de la superficie. También se ha analizado la influencia de la potencia del láser pulsado en las fuerzas de corte promedio. Los resultados de la investigación indican que el PLUVAC acelera la transición de la fragilidad a la plasticidad de las partículas de SiC, lo que ayuda a reducir los arañazos en la superficie causados por partículas de SiC fragmentadas. Además, la mejora de la calidad de la superficie se atribuye a la disminución de las grietas en la superficie y al efecto beneficioso del recubrimiento de la matriz de Al. La precisión de la simulación se verifica mediante experimentos, y se confirma la viabilidad del método PLUVAC para mejorar la calidad de la superficie de los SiCp/Al.
Descripción
Los compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas de carburo de silicio (SiCp/Al) encuentran diversas aplicaciones en ingeniería. Sin embargo, los SiCp/Al presentan una maquinabilidad limitada debido a su estructura especial. Se propuso un método de corte asistido por vibración ultrasónica láser pulsado (PLUVAC) para mejorar las características de mecanizado de los SiCp/Al y disminuir los defectos en la superficie. Se construyó un modelo de elementos finitos, considerando tanto el efecto térmico del láser pulsado como la distribución de ubicación de las partículas de SiC. El modelo se ha desarrollado para analizar las formas de daño de las partículas de SiC y los mecanismos de formación de la morfología de la superficie. También se ha analizado la influencia de la potencia del láser pulsado en las fuerzas de corte promedio. Los resultados de la investigación indican que el PLUVAC acelera la transición de la fragilidad a la plasticidad de las partículas de SiC, lo que ayuda a reducir los arañazos en la superficie causados por partículas de SiC fragmentadas. Además, la mejora de la calidad de la superficie se atribuye a la disminución de las grietas en la superficie y al efecto beneficioso del recubrimiento de la matriz de Al. La precisión de la simulación se verifica mediante experimentos, y se confirma la viabilidad del método PLUVAC para mejorar la calidad de la superficie de los SiCp/Al.