Published February 6, 2021 | Version v1
Publication Open

Cutting Parameter Optimization in Finishing Milling of Ti-6Al-4V Titanium Alloy under MQL Condition using TOPSIS and ANOVA Analysis

Creators

  • 1. Hanoi University of Industry
  • 2. Hanoi University of Science and Technology

Description

Titanium and its alloys give immense specific strength, imparting properties such as corrosion and fracture resistance, making them the right candidate for medical and aerospace applications. There is a wide range of engineering applications that use titanium alloys in a variety of forms. The cost of these alloys is slightly higher in comparison to other variants due to the problematic extraction of the molten process. To reduce costs, titanium alloy products could be made by casting, isothermal forging, radial swaging, or powder metallurgy, although these techniques require some kind of finishing machining process. Titanium and its alloys are difficult to machine due to skinny chips leading to a small cutting tool-workpiece contact area. The thermal conductivity of titanium alloys is too low and the stress produced is too large due to the small contact area, which results in very high cutting temperatures. This paper deals with the experimental study of the influence of the Minimum Quantity Lubricant (MQL) environment in the milling of Ti-6Al-4V alloy considering the optimization of surface roughness and production rate. Taguchi-based TOPSIS and ANOVA were used to analyze the results. The experimental results show that MQL with vegetable oil is successfully applied in the milling of Ti-6Al-4V. The research confirms the suitability of TOPSIS in solving the Multiple Criteria Decision Making (MCDM) issue, by choosing the best alternative at Vc=120m/min, fz=0.065mm/tooth, and ap=0.2mm, where the surface roughness and material removal rate are 0.41µm and 44.1492cm3/min respectively. Besides, ANOVA can be used to predict the best parameters set in the milling process based on the regression model. The parameters predicted by ANOVA analysis do not coincide with any implemented parameters

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمنح التيتانيوم وسبائكه قوة محددة هائلة، مما يضفي خصائص مثل التآكل ومقاومة الكسر، مما يجعلها المرشح المناسب للتطبيقات الطبية والفضائية. هناك مجموعة واسعة من التطبيقات الهندسية التي تستخدم سبائك التيتانيوم في مجموعة متنوعة من الأشكال. تكلفة هذه السبائك أعلى قليلاً مقارنة بالمتغيرات الأخرى بسبب الاستخراج الإشكالي للعملية المنصهرة. لتقليل التكاليف، يمكن تصنيع منتجات سبائك التيتانيوم عن طريق الصب أو التشكيل بالحرارة المتساوية أو التدوير الشعاعي أو تعدين المسحوق، على الرغم من أن هذه التقنيات تتطلب نوعًا من عملية التشطيب. يصعب تصنيع التيتانيوم وسبائكه بسبب الرقائق النحيفة التي تؤدي إلى منطقة تلامس صغيرة لأداة القطع وقطعة العمل. الموصلية الحرارية لسبائك التيتانيوم منخفضة للغاية والإجهاد الناتج كبير جدًا بسبب منطقة التلامس الصغيرة، مما يؤدي إلى درجات حرارة قطع عالية جدًا. تتناول هذه الورقة الدراسة التجريبية لتأثير بيئة الحد الأدنى من كمية زيوت التشحيم (MQL) في طحن سبيكة Ti -6Al -4V مع الأخذ في الاعتبار تحسين خشونة السطح ومعدل الإنتاج. تم استخدام TOPSIS و ANOVA في تاغوشي لتحليل النتائج. تظهر النتائج التجريبية أن MQL مع الزيت النباتي يتم تطبيقه بنجاح في طحن Ti -6Al -4V. يؤكد البحث مدى ملاءمة TOPSIS في حل مشكلة اتخاذ القرار متعدد المعايير (MCDM)، عن طريق اختيار أفضل بديل في Vc= 120m/min و fz=0.065mm/tooth و ap=0.2mm، حيث تبلغ خشونة السطح ومعدل إزالة المواد 0.41ميكرومتر و 44.1492cm3/min على التوالي. إلى جانب ذلك، يمكن استخدام ANOVA للتنبؤ بأفضل المعلمات المحددة في عملية الطحن بناءً على نموذج الانحدار. لا تتطابق المعلمات التي تنبأ بها تحليل ANOVA مع أي معلمات تم تنفيذها

Translated Description (French)

Le titane et ses alliages confèrent une immense résistance spécifique, conférant des propriétés telles que la résistance à la corrosion et à la rupture, ce qui en fait le bon candidat pour les applications médicales et aérospatiales. Il existe un large éventail d'applications d'ingénierie qui utilisent des alliages de titane sous diverses formes. Le coût de ces alliages est légèrement plus élevé par rapport à d'autres variantes en raison de l'extraction problématique du processus fondu. Pour réduire les coûts, les produits en alliage de titane pourraient être fabriqués par coulée, forgeage isotherme, emboutissage radial ou métallurgie des poudres, bien que ces techniques nécessitent une sorte de processus d'usinage de finition. Le titane et ses alliages sont difficiles à usiner en raison des copeaux minces conduisant à une petite zone de contact outil de coupe-pièce. La conductivité thermique des alliages de titane est trop faible et la contrainte produite est trop importante en raison de la petite surface de contact, ce qui entraîne des températures de coupe très élevées. Cet article traite de l'étude expérimentale de l'influence de l'environnement de lubrifiant en quantité minimale (MQL) dans le broyage de l'alliage Ti-6Al-4V en tenant compte de l'optimisation de la rugosité de surface et du taux de production. TOPSIS et ANOVA à base de Taguchi ont été utilisés pour analyser les résultats. Les résultats expérimentaux montrent que le MQL avec de l'huile végétale est appliqué avec succès dans le broyage du Ti-6Al-4V. La recherche confirme la pertinence de TOPSIS dans la résolution du problème de la prise de décision à critères multiples (MCDM), en choisissant la meilleure alternative à Vc=120m/min, fz= 0.065mm/tooth et ap=0,2mm, où la rugosité de surface et le taux d'enlèvement de matière sont de 0,41µm et 44.1492cm3/min respectivement. En outre, l'ANOVA peut être utilisée pour prédire les meilleurs paramètres définis dans le processus de broyage sur la base du modèle de régression. Les paramètres prédits par l'analyse ANOVA ne coïncident avec aucun des paramètres mis en œuvre

Translated Description (Spanish)

El titanio y sus aleaciones dan una inmensa resistencia específica, impartiendo propiedades como la resistencia a la corrosión y a la fractura, lo que lo convierte en el candidato adecuado para aplicaciones médicas y aeroespaciales. Existe una amplia gama de aplicaciones de ingeniería que utilizan aleaciones de titanio en una variedad de formas. El coste de estas aleaciones es ligeramente superior en comparación con otras variantes debido a la extracción problemática del proceso fundido. Para reducir los costos, los productos de aleación de titanio podrían fabricarse mediante fundición, forja isotérmica, estampado radial o pulvimetalurgia, aunque estas técnicas requieren algún tipo de proceso de mecanizado de acabado. El titanio y sus aleaciones son difíciles de mecanizar debido a las virutas finas que conducen a una pequeña área de contacto entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo. La conductividad térmica de las aleaciones de titanio es demasiado baja y la tensión producida es demasiado grande debido a la pequeña área de contacto, lo que resulta en temperaturas de corte muy altas. Este trabajo aborda el estudio experimental de la influencia del entorno de la Cantidad Mínima de Lubricante (MQL) en el fresado de aleación Ti-6Al-4V considerando la optimización de la rugosidad superficial y la tasa de producción. Se utilizaron TOPSIS y ANOVA basados en Taguchi para analizar los resultados. Los resultados experimentales muestran que MQL con aceite vegetal se aplica con éxito en la molienda de Ti-6Al-4V. La investigación confirma la idoneidad de TOPSIS para resolver el problema de la Toma de Decisiones de Criterios Múltiples (MCDM), al elegir la mejor alternativa a Vc=120m/min, fz=0.065mm/tooth y ap=0.2mm, donde la rugosidad superficial y la tasa de eliminación de material son 0.41µm y 44.1492cm3/min respectivamente. Además, ANOVA se puede utilizar para predecir los mejores parámetros establecidos en el proceso de molienda en función del modelo de regresión. Los parámetros predichos por el análisis ANOVA no coinciden con ningún parámetro implementado

Files

2448.pdf

Files (648.3 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1a7a5991f1f1ad10194a7b920b6f76d4
648.3 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين معلمة القطع في طحن التشطيب لسبائك التيتانيوم Ti -6Al -4V تحت حالة MQL باستخدام تحليل TOPSIS و ANOVA
Translated title (French)
Optimisation des paramètres de coupe dans le broyage de finition de l'alliage de titane Ti-6Al-4V dans des conditions MQL à l'aide de TOPSIS et de l'analyse ANOVA
Translated title (Spanish)
Optimización de parámetros de corte en el fresado de acabado de aleación de titanio Ti-6Al-4V en condiciones MQL utilizando TOPSIS y análisis ANOVA

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3128738930
DOI
10.48084/etasr.4015

Is supplement to
https://openalex.org/W3173948985 (Other)
https://openalex.org/W2794439349 (Other)
https://openalex.org/W2296085146 (Other)
https://openalex.org/W2171054326 (Other)
https://openalex.org/W2141801573 (Other)
https://openalex.org/W2108132057 (Other)
https://openalex.org/W2053094271 (Other)
https://openalex.org/W2041949587 (Other)
https://openalex.org/W2028964739 (Other)
https://openalex.org/W1997038546 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1971205065
  • https://openalex.org/W2011173104
  • https://openalex.org/W2034413599
  • https://openalex.org/W2045214787
  • https://openalex.org/W2068633780
  • https://openalex.org/W2195954765
  • https://openalex.org/W2282709494
  • https://openalex.org/W2339550244
  • https://openalex.org/W2468472692
  • https://openalex.org/W2728268236
  • https://openalex.org/W2805331169
  • https://openalex.org/W2807959473
  • https://openalex.org/W2894424166
  • https://openalex.org/W2906769212
  • https://openalex.org/W2920715316
  • https://openalex.org/W2942225721
  • https://openalex.org/W2997029032
  • https://openalex.org/W3038863123
  • https://openalex.org/W3108385159
  • https://openalex.org/W3150478326
  • https://openalex.org/W45270668