ارائه‌کننده: محمد یزدانی خامنه
استاد راهنما: دکتر امیر راستی
استاد ناظر داخلی: دکتر رضا میراسمعیلی
استاد ناظر خارجی: دکتر محمدرضا قضاوی خوراسگانی
تاریخ: 1402/11/15
ساعت: 9 
مکان: کلاس 115

چکیده:
سنگ‌زنی الکتروشیمیایی یک فرآیند ترکیبی است که ترکیبی از ماشینکاری الکتروشیمیایی و فرآیند سنگ‌زنی مکانیکی است. به طور کلی، در این فرایند مقدار کمی از برداشت ماده توسط براده‌برداری مکانیکی انجام می‌شود و فرایند الکتروشیمیایی وظیفه اصلی را در ایجاد قطعه نهایی برعهده دارد. هدف پایان نامه حاضر، بررسی و مقایسه سلامت سطح حاصل از فرایند سنگ زنی الکتروشیمیایی بر نمونه‌های ساخته شده از جنس AISI 304 است. بدین منظور، ابتدا دستگاه سنگ‌زنی الکتروشیمیایی طراحی و ساخته شد و پس از انجام آزمایش‌های اولیه، پارامتر‌های معنی‌دار و بازه مقادیر آنها، مشخص گردید. بر اساس طرح آزمایش رویه پاسخ و فرض 5 سطح تغییرات برای پارامترهای غلظت الکترولیت، سرعت دورانی چرخ‌سنگ و ولتاژ، 20 آزمایش در نظر گرفته شد. این آزمایش‌ها در دو مرحله و به ‌منظور مطالعه بهتر پارامترهای سلامت سطح (زبری سطح، بافت سطح، سختی) تکرار شدند. در همه نمونه‌ها، زبری سطح شامل (Ra و Rz) در دو راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن و در سه ناحیه مختلف اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ، زبری سطح (Ra) در راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن به ترتیب حدود 143 درصد و 97.4 درصد و زبری سطح (Rz) در راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن به ترتیب حدود 146 درصد و 103 درصد، افزایش می‌یابد. با افزایش غلظت الکترولیت، زبری سطح (Ra) در دو راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن به ترتیب حدود 74.6 درصد و 51.6 درصد و زبری سطح (Rz) در دو راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن به ترتیب حدود 54.4 درصد و 45.5 درصد کاهش می‌یابد. در نمونه‌ها با افزایش سرعت دورانی چرخ سنگ، زبری سطح (Ra) در دو راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن به ترتیب حدود 12.7 درصد و 69.7 درصد و زبری سطح (Rz) در دو راستای سنگ‌زنی و عمود بر آن، به ترتیب حدود 16.3 درصد و 21.1 درصد افزایش می‌یابد. سختی سطح نمونه‌ها در سه فاصله از لبه قطعه‌کار، اندازه‌گیری شد. بر این اساس، افزایش غلظت الکترولیت ، ولتاژ و سرعت دورانی چرخ سنگ  به ترتیب سختی سطح را به میزان 6.8 درصد و 11.33 درصد و 2.03 درصد کاهش دادند، می‌توان گفت که فرایند سنگ‌زنی الکتروشیمیایی بر روی سختی نمونه تغییر ناچیزی ایجاد می‌نماید؛ اما سختی نمونه بعد از سنگ‌زنی مکانیکی حدود 1.5 برابر بیشتر از سختی اولیه نمونه است. از طرفی دیگر، اثر پارامترهای مستقل بر چگالی جریان نیز، بررسی و مشاهده شد که در نمونه‌ها با افزایش ولتاژ و غلظت الکترولیت، چگالی جریان به ترتیب حدود 1385 درصد و 285.5 درصد افزایش یافت. افزایش سرعت دورانی چرخ سنگ، باعث کاهش 180 درصدی چگالی جریان شد. با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی-روبشی، بافت سطح نمونه‌ها مشاهده شد و اثرات فرایند سنگ‌زنی الکتروشیمیایی و سهم هر کدام از فرایند‌های سنگ‌زنی مکانیکی و فرایند الکتروشیمیایی به وضوح دیده شد. افزایش ولتاژ طبق قانون اهم سبب افزایش جریان بین آند و کاتد می‌شود و انرژی یون‌های حامل جریان افزایش پیدا می‌کند. در نواحی که بواسطه ناهمواری سطح، فاصله بین آند و کاتد از حد بحرانی کمتر شود، آستانه جریان بحرانی در آن ناحیه کاهش می‌یابد و خوردگی گالوانیک صورت می‌پذیرد. بر روی سطح نمونه حفره‌هایی بر روی لایه اکسید در اثر خوردگی ایجاد می‌شود که سبب مجاور شدن الکترولیت با سطح تازه‌ای از نمونه می‌گردد، مرزدانه‌ها به دلیل انحلال سریع کروم در محیط قلیایی، حل می‌شوند و دانه‌ها کنده می‌شوند و جای خالی آن ها به صورت حفره‌هایی بر روی سطح نمونه باقی می‌ماند. افزایش غلظت الکترولیت باعث می‌شود یون ها به صورت یکنواخت در محلول پخش شوند و در نتیجه باربرداری نیز به صورت همگن صورت می‌گیرد.