Published May 16, 2023
| Version v1
Publication
Open
Developing Laser-Assisted Machining Process for Nickel based Superalloy IN625 Using Experimental and Statistical Analysis
- 1. International Advanced Research Centre for Powder Metallurgy and New Materials
- 2. National Institute of Technology Warangal
Description
Abstract This study evaluated the optimization of process parameters in laser-assisted turning of IN625 nickel-based superalloy. IN625 is renowned for its high-temperature strength and work-hardening properties, making it challenging to machine using traditional techniques. In order to overcome this difficulty, a laser-assisted machining setup was employed that combined a conventional lathe with a 6 kW fibre-coupled diode laser and dynamometer. The Box-Behnken design of experiments strategy based on Response Surface Methodology was used to optimize the machining conditions. The interplay between various machining properties, such as cutting forces, flank wear, and surface roughness, and machining process parameters, such as laser power, spindle speed, feed rate, and depth of cut, was investigated. The optimal parameters for laser-assisted turning of IN625 alloy included a laser power of 625 W, speed of 45 m/min, and feed of 0.15 mm/rev. These parameters led to reductions in cutting forces of 20% (F x ), 17% (F y ), 30% (F z ), as well as maximum flank wear and surface roughness of 18% and 16%, respectively. This study provides an effective strategy for optimizing the machining of IN625 alloys, which is difficult to machine by traditional techniques due to its high-temperature strength and work-hardening properties.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص قيمت هذه الدراسة تحسين معلمات العملية في الدوران بمساعدة الليزر للسبائك الفائقة القائمة على النيكل IN625. تشتهر IN625 بقوة درجة الحرارة العالية وخصائص تصلب العمل، مما يجعلها صعبة للآلة باستخدام التقنيات التقليدية. من أجل التغلب على هذه الصعوبة، تم استخدام إعداد بالقطع بمساعدة الليزر يجمع بين مخرطة تقليدية مع ليزر ديود 6 كيلو واط مقترن بالألياف ومقياس ديناميكي. تم استخدام تصميم Box - Behnken لاستراتيجية التجارب القائمة على منهجية الاستجابة السطحية لتحسين ظروف التشغيل الآلي. تم التحقيق في التفاعل بين خصائص الآلات المختلفة، مثل قوى القطع، وتآكل الجناح، وخشونة السطح، ومعلمات عملية التصنيع، مثل قوة الليزر، وسرعة المغزل، ومعدل التغذية، وعمق القطع. تضمنت المعلمات المثلى للدوران بمساعدة الليزر لسبائك IN625 قوة ليزر تبلغ 625 واط، وسرعة 45 م/دقيقة، وتغذية 0.15 مم/دورة. أدت هذه المعلمات إلى انخفاضات في قوى القطع بنسبة 20 ٪ (F x ) و 17 ٪ (F y ) و 30 ٪ (F z )، بالإضافة إلى أقصى تآكل للجناح وخشونة السطح بنسبة 18 ٪ و 16 ٪ على التوالي. توفر هذه الدراسة استراتيجية فعالة لتحسين تصنيع سبائك IN625، والتي يصعب تشغيلها بواسطة التقنيات التقليدية بسبب قوتها العالية في درجة الحرارة وخصائص تصلب العمل.Translated Description (French)
Résumé Cette étude a évalué l'optimisation des paramètres de processus dans le tournage assisté par laser du superalliage à base de nickel IN625. L'IN625 est réputé pour sa résistance à haute température et ses propriétés d'écrouissage, ce qui le rend difficile à usiner à l'aide de techniques traditionnelles. Afin de surmonter cette difficulté, une configuration d'usinage assistée par laser a été utilisée qui combinait un tour conventionnel avec un laser à diode couplée à une fibre de 6 kW et un dynamomètre. La stratégie de conception d'expériences Box-Behnken basée sur la méthodologie de surface de réponse a été utilisée pour optimiser les conditions d'usinage. L'interaction entre diverses propriétés d'usinage, telles que les forces de coupe, l'usure des flancs et la rugosité de la surface, et les paramètres du processus d'usinage, tels que la puissance laser, la vitesse de la broche, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe, a été étudiée. Les paramètres optimaux pour le tournage assisté par laser de l'alliage IN625 comprenaient une puissance laser de 625 W, une vitesse de 45 m/min et une avance de 0,15 mm/tr. Ces paramètres ont conduit à des réductions des forces de coupe de 20% (F x ), 17% (F y ), 30% (F z ), ainsi qu'une usure maximale des flancs et une rugosité de surface de 18% et 16%, respectivement. Cette étude fournit une stratégie efficace pour optimiser l'usinage des alliages IN625, qui est difficile à usiner par les techniques traditionnelles en raison de sa résistance à haute température et de ses propriétés d'écrouissage.Translated Description (Spanish)
Resumen Este estudio evaluó la optimización de los parámetros del proceso en el torneado asistido por láser de la superaleación a base de níquel IN625. IN625 es conocido por su resistencia a altas temperaturas y sus propiedades de endurecimiento por trabajo, lo que lo hace difícil de mecanizar utilizando técnicas tradicionales. Para superar esta dificultad, se empleó una configuración de mecanizado asistida por láser que combinaba un torno convencional con un láser de diodo acoplado a fibra de 6 kW y un dinamómetro. Se utilizó el diseño de Box-Behnken de la estrategia de experimentos basada en la Metodología de Superficie de Respuesta para optimizar las condiciones de mecanizado. Se investigó la interacción entre varias propiedades de mecanizado, como las fuerzas de corte, el desgaste del flanco y la rugosidad de la superficie, y los parámetros del proceso de mecanizado, como la potencia del láser, la velocidad del husillo, la velocidad de alimentación y la profundidad de corte. Los parámetros óptimos para el torneado asistido por láser de la aleación IN625 incluyeron una potencia láser de 625 W, una velocidad de 45 m/min y una alimentación de 0,15 mm/rev. Estos parámetros condujeron a reducciones en las fuerzas de corte del 20% (F x ), 17% (F y ), 30% (F z ), así como un desgaste máximo del flanco y una rugosidad superficial del 18% y 16%, respectivamente. Este estudio proporciona una estrategia efectiva para optimizar el mecanizado de aleaciones IN625, que es difícil de mecanizar mediante técnicas tradicionales debido a su resistencia a altas temperaturas y propiedades de endurecimiento por trabajo.Files
latest.pdf.pdf
Files
(7.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:db31ae74988d994f42a7b2dfb0952484
|
7.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطوير عملية المعالجة بالليزر للسبائك الفائقة القائمة على النيكل IN625 باستخدام التحليل التجريبي والإحصائي
- Translated title (French)
- Développement d'un procédé d'usinage assisté par laser pour le superalliage à base de nickel IN625 à l'aide d'une analyse expérimentale et statistique
- Translated title (Spanish)
- Desarrollo del proceso de mecanizado asistido por láser para la superaleación a base de níquel IN625 utilizando análisis experimental y estadístico
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4376640467
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-2910910/v1
References
- https://openalex.org/W1989320863
- https://openalex.org/W2063090199
- https://openalex.org/W2067091894
- https://openalex.org/W2105307572
- https://openalex.org/W2233867926
- https://openalex.org/W2281499302
- https://openalex.org/W2616049394
- https://openalex.org/W2724216220
- https://openalex.org/W2792789924
- https://openalex.org/W2807733535
- https://openalex.org/W2968221802
- https://openalex.org/W3034416789
- https://openalex.org/W3038915344
- https://openalex.org/W3121171245
- https://openalex.org/W3142516926
- https://openalex.org/W3205674776
- https://openalex.org/W4213129596