Abrasive waterjet milling for aerospace applications.

Abstract

The diploma thesis deals with the statistical study of determining the optimal input process parameters for the implementation of mask-less milling on difficult-to-machine material - Stainless steel AISI 304 by Abrasive Waterjet technology. In this study, the effect of traverse speed, TS = 1000mm/min and 3000mm/min, abrasive flow rate, AFR = 100g/min and 200g/min, stand-off distance, SOD = 4mm and 15mm for the respective step-over distance, SD = 0.6mm and 0.7mm were studied on the output responses of width, depth, surface roughness parameters Ra and Rz. A total of 16 experiments using full factorial design classified under the two step-over distances were performed and the experimental results were analyzed using the Minitab software. The results demonstrated the maximum possible width is achieved by the execution of lower TS, higher AFR and higher SOD; the maximum possible depth is achieved by the execution of lower TS, higher AFR and lower SOD; and the minimum possible Ra and Rz is achieved by the execution of higher TS, higher AFR and lower SOD. By performing ‘desirability approach’ optimization, the optimum parameter configuration with respect to both step-over distance 0.6mm and 0.7mm was found with TS = 1000mm/min, AFR = 200g/min, and SOD = 4mm. The study concludes the utilization of multiple input variables within the experimental domain to achieve more accurate results as per the desired output requirements.

Diplomová práce se zabývá statistickou studií stanovení optimálních vstupních parametrů procesu pro realizaci bezmaskového frézování obtížně obrobitelného materiálu - nerezové oceli AISI 304 technologií abrazivního vodního paprsku. V této studii byl zkoumán vliv rychlosti pojezdu, TS = 1000 mm/min a 3000 mm/min, průtoku abraziva, AFR = 100 g/min a 200 g/min, vzdálenost trysky od materiálu, SOD = 4 mm a 15 mm pro příslušnou vzdálenost kroku, SD = 0,6 mm a 0,7 mm na výstupní odezvy šířky, hloubky, parametrů drsnosti povrchu Ra a Rz. Bylo provedeno celkem 16 experimentů s využitím plného faktorového uspořádání klasifikovaných podle dvou vzdáleností odstupňování a výsledky experimentů byly analyzovány pomocí softwaru Minitab. Výsledky ukázaly, že maximální možné šířky je dosaženo při provedení nižšího TS, vyššího AFR a vyššího SOD; maximální možné hloubky je dosaženo při provedení nižšího TS, vyššího AFR a nižšího SOD; a minimálních možných Ra a Rz je dosaženo při provedení vyššího TS, vyššího AFR a nižšího SOD. Provedením optimalizace podle přístupu "desirability approach" byla nalezena optimální konfigurace parametrů s ohledem na vzdálenost kroku 0,6 mm i 0,7 mm při TS = 1000 mm/min, AFR = 200 g/min a SOD = 4 mm. Studie uzavírá využití více vstupních proměnných v rámci experimentální oblasti k dosažení přesnějších výsledků podle požadovaných výstupních požadavků.