مدلسازی و بهینه سازی تاثیر پارامترهای مؤثر در عملیات اسیدشویی آلیاژ تیتانیم با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک

نویسنده

هیئت علمی دانشگاه ارومیه

چکیده

برای حذف لایه آلفای سطحی از سطح  قطعات فورج داغ شده از جنس آلیاژ تیتانیم و بهبود کیفیت سطح معمولاً از فرآیند اسیدشویی استفاده می شود. با توجه به اثر متقابل پارامترهای مؤثر در این فرآیند، بررسی تاثیر پارامترها بر کیفیت سطح قطعه و میزان باربرداری و  بهینه سازی آنها، نیازمند انجام آزمایشات تجربی و استفاده از روشهای مدلسازی است. در این تحقیق، تاثیر پارامترهای دما، مدت عملیات، غلظت اسید های هیدروفلوریک و نیتریک بر توابع پاسخ زبری سطح قطعه و عمق باربرداری، مدلسازی و بهینه سازی می شود. ابتدا با طراحی آزمایشات با روش تاگوچی و انجام آنها، تاثیر پارامترهای مذکور بر توابع پاسخ با روش شبکه عصبی مصنوعی مدلسازی می شود و با استفاده از این مدل تاثیر پارامترهای ورودی بر زبری سطح قطعه و عمق باربرداری بررسی می گردد. سپس با ترکیب روش الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی، مقدار بهینه پارامترهای ورودی بدست  می آید. نتایج نشان می دهد که شبکه عصبی پیش خور سه لایه ای با الگوریتم آموزش پس انتشار لونبرگ-مارکوارت با ده گره برای لایه پنهان با دقت بالایی زبری سطح و عمق باربرداری را برحسب پارامترهای ورودی مدلسازی می کند. با افزایش دما و درصد اسید هیدروفلوریک، عمق باربرداری بیشتر می شود و درصد اسید نیتریک و دمای عملیات در تاثیر بر عمق باربرداری باهم اثر متقابل دارند. مدت عملیات در زبری سطح تاثیر قابل توجهی ندارد و با افزایش دما در درصدهای پایین اسید هیدروفلوریک، زبری سطح کاهش می یابد اما در درصدهای بالای اسید، زبری سطح افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها


 G.A. El-Awadi, T.A. Enb, S. Abdel-Samad and M.M. El-Halawany,  Chemical Machining for Stainless Steel, Aluminum and Copper Sheets at Different Etchant Conditions, Arab Journal of Nuclear Science and Applications, 94 (2))2016(132-139.
K.Takahashi, T.Yamazaki,T.Nishijima and H.Shimizu, Effect of grain size and initial surface condition on glossiness
 and whiteness of the pickled titanium surface, Nippon steel technical report, 85( 2002) 71-76.
W.C. Say and Y.Y. Tsai, Surface characterization of cast Ti-6Al-4V in hydrofluoric-nitric pickling Solutions, Surface and Coatings Technology, 176(2004) 337–343.
S.Ban, Y.Iwaya, H.Kono and H.Sato, Surface modification of titanium by etching in concentrated sulfuric acid, dental materials 22 (2006) 1115–1120.
S. Ho, T. Nakahara, G.D. Hibbard, Chemical machining of nanocrystalline Ni, journal of materials processing technology 208 ( 2008 ) 507–513.
K. Mutombo, and P. Rossouw , Effect of pickling solution on the surface morphology of Ti6Al4V alloy investment cast, ITA Conference, San Diego California, San Diego, USA, (2011).
E. Vermesse, C. Mabru, L. Arurault, Surface  integrity  after  pickling  and  anodization  of  Ti–6Al–4V titanium  alloy, Applied  Surface  Science, 285(2013) 629–637.
V. Alimirzaloo, Optimization of the Final Forging Process of the Compressor Blade of an Aerial Motor ,Phd thesis, Amirkabir university of technology, (2011).(In Persian)
H. W. Yankee, Manufacturing processes , Prentice-Hall, 22 (1979) 288-302.
D. J. Brimm, Unistructure-A New Concept for Light Weight Integrally Stiffened Skin Structure, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 54 (4) (1982) 2-8.
Minitab software, V15, user’s guide, technical manual (2008).
Matlab7.7 software, Manual Help, Mathwork Inc, ( 2008).