مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1403 | دوره:11 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در این تحقیق فلزات غیر هم­جنس فولاد زنگ­نزن آستینی 310 و 316 با استفاده از روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز پالسی جوشکاری شدند. جوشکاری تحت حفاظت گازهای Ar و Ar-10%CO2 و با استفاده از سه نوع فلز پرکننده ER309L، ER310 و ER316L بعنوان متغیرهای فرایند انجام شد و تأثیر نوع گاز محافظ و فلز پرکننده بر ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصالات جوشکاری شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ریزساختار اتصالات جوشکاری شده توسط میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی خواص مکانیکی جوش­ ها توسط آزمون کشش، ریزسختی سنجی و ضربه انجام شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که تغییر نوع فلز پر کننده باعث ایجاد تغییر در ریزساختار، به ویژه در مورفولوژی فریت می­ شود که فلز پرکننده 316 باعث تولید فریت اسکلتی ستونی در ریز ساختار جوش ­ها شد و در ریزساختار مابقی جوش­ ها، فریت اسکلتی هم­محور مشاهده شد. همچنین در نمونه های جوشکاری شده با گاز محافظ مخلوط به دلیل افزایش حرارت ورودی، فاز فریت درشت دانه­تر در ریزساختار جوش­ ها دیده شد و انرژی ضربه کاهش یافت. در تمامی نمونه ­های جوشکاری شده پس از آزمون کشش، شکست در منطقه HAZ و فلز پایه رخ داد که نشان از استحکام کششی بالای فلز جوش در اتصال تمامی نمونه ­ها دارد. در آخر، با مقایسه نتایج به دست آمده، فلز پرکننده ER309 و گاز محافظ مخلوط آرگون و CO2 مناسب ترین انتخاب برای اتصال غیر هم­جنس فولاد زنگ ­نزن آستینی 310 و 316 تشخیص داده شد.

اهمیت سوراخ کاری ورق ها در صنعت از دیرباز مورد توجه بوده است. این فرایند از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و به عنوان روشی موثر برای ایجاد اتصالات در قطعات، به ویژه ورق ها، شناخته می شود. فرایند سوراخ کاری اصطکاکی، علاوه بر کاهش دورریز ماده در قطعات، با ایجاد فلنج های متصل کننده، توانایی ایجاد اتصالات قوی را فراهم می کند. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس، فرایند سوراخ کاری اصطکاکی بر روی ورق هایی با سه ضخامت، سه سرعت دورانی و سه نرخ پیشروی، شبیه سازی و طراحی شد. سپس، نتایج نیروی به دست آمده از طریق تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار آماری دیزاین اکسپرت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این تحقیق، جهت بررسی فرایند، از آزمایشی به روش سطح پاسخ و تحلیل داده ها استفاده شد. در این مطالعه، مواد مورد استفاده از آلومینیوم 7075 بود که به عنوان یکی از مواد مهم در صنایع خودروسازی، تولیدی، نظامی و هوافضا شناخته شده است. در ادامه، نتایج نشان داد که با تنظیم نیروی ماشین کاری بهینه، می توان به شرایط بهتری در فرایند دست یافت. همچنین، شرایط بهینه برای انتخاب پارامترها به گونه ای تعیین شد که بیشترین سرعت دورانی، کمترین نرخ پیشروی و کمترین ضخامت قطعه را در بر داشته باشد. در این فرایند، دمای بالاتر به دلیل بهبود جریان یافتن ماده مناسب است و همچنین با افزایش ضخامت، حرارت افزایش می یابد. مهم ترین عوامل تأثیرگذار بر عیوب قطعات در صنعت، تنش های پسماند هستند. تاکنون بررسی تنش پسماند به صورت شبیه سازی المان محدود روی این فرایند انجام نشده است؛ بنابراین در این تحقیق، تنش پسماند در جهات مختلف مورد بررسی قرار گرفت.

نانوذرات فوم سیلیکا در بسیاری از صنایع از جمله صنایع هوافضا، ساختمانی، حمل و نقل، بهداشتی و غیره به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به سبکی، خواص عایق حرارتی، استحکام فشاری مناسب و کاربرد این پرکننده به عنوان افزایش دهنده ویسکوزیته رزین به منظور چسب اتصال قطعات مختلف در صنعت هوافضا، در این مقاله به بررسی اثر پرکننده نانوذرات فوم سیلیکا بر روی خواص مکانیکی و الکتریکی نانوکامپوزیت پلیمری اپوکسی/ فوم سیلیکا پرداخته شده است. به منظور دست یابی به خواص بهینه، نمونه هایی با درصد وزنی مختلف ساخته شد. در ادامه جهت تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت های تولید شده، آزمون کشش و آزمون خمش سه نقطه ای و به جهت تعیین خواص الکتریکی، آزمون ثابت دی الکتریک انجام شد. در پایان خواص مکانیکی و الکتریکی نمونه ها با درصد وزنی مختلف با رزین اپوکسی خالص مقایسه شد. نتایج نشان داد که بیشینه استحکام کششی رزین خالص، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با 18، 16 و 10 مگاپاسکال است. بیشینه استحکام خمشی برای رزین خالص، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با، 109، 85 و 67 مگاپاسکال به­دست آمد. بیشینه ثابت دی الکتریک اندازه گیری شده برای رزین خالص، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با، 95/2، 97/2 و 09/3، بدست آمد. بیشینه تانژانت تلفات برای رزین اپوکسی، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با، 16/0 ، 17/0 و 23/0 اندازه گیری شد. نتایج خواص الکتریکی حاکی از آن است که افزودن پرکننده فوم سیلیکا به رزین، تاثیر منفی بر روی خواص الکتریکی آن نداشته است.

در این مقاله به بررسی نحوه تاثیر افزودن پرکننده فومی بر قابلیت جذب انرژی لوله­ های هیبریدی با ضخامت ­های مختلف لایه کامپوزیتی پرداخته شده است. برای این منظور 10 لوله هیبریدی از نوع آلومینیوم/الیاف شیشه بافته شده/رزین پلی استر با 5 ضخامت مختلف لایه کامپوزیتی بین 0 تا 75/1 میلیمتر با فرایند لایه­ چینی دستی بر روی لوله آلومینیومی به قطر بیرونی 42 میلی­ متر و ضخامت 1 میلی­ متر، تولید شد و 5 مورد از آن ­ها با فوم پلی­ یورتان با چگالی آزاد 40 کیلوگرم بر مترمکعب پر شدند. در ادامه این نمونه­ ها با استفاده از یک دستگاه تست فشار یونیورسال، تحت آزمون فشار محوری شبه استاتیکی با نرخ جابه­ جایی 10 میلی­متر بر دقیقه تا لهیدگی کامل قرار گرفتند و میزان جذب انرژی ویژه، بهره­ وری نیروی لهیدگی و شکل مود لهیدگی هر کدام از آن­ ها استخراج شد. نتایج حاصل نشان می­ دهد که در ضخامت ­های پایین لایه کامپوزیتی، افزودن فوم پلی­ یورتان موجب بهبود موثر جذب انرژی ویژه و بهره ­وری نیروی لهیدگی لوله هیبریدی می شود، با این وجود، در ضخامت ­های بالای لایه کامپوزیتی این روند مثبت از بین رفته و حتی تاثیر فوم بر قابلیت جذب انرژی ویژه منفی می­ گردد.

در تحقیق حاضر یک روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید به نام اتصال فشاری قالب تجمعی برای تولید نانوکامپوزیت های نانو لوله کربنیAl1050  ارائه شده است. ریزساختار و خواص مکانیکی آلومینیوم 1050 و همچنین کامپوزیت­های فرآوری شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و تست کشش آنالیز شد. نتایج به دست آمده نشان داد که میانگین اندازه دانه آلومینیوم  پس از یک و دو سیکل از فرایند اتصال فشاری قالب تجمعی به ترتیب به محدوده ­های 7 و 4 میکرومتر کاهش می یابد. کامپوزیت­های فرآوری شده و آلومنیوم 1050 تغییر شکل پلاستیکی همگن محدودی را نشان دادند که نشان دهنده ظرفیت محدود کارسختی به دلیل چگالی نابجایی بالا در طی فرایند اتصال فشاری قالب تجمعی است. همچنین استحکام کششی کامپوزیت­ های Al1050-CNT با افزایش سیکل­ های تغییر شکل افزایش یافت. همچنین نشان داده شد که مکانیسم­ های مختلفی باعث بهبود خواص مکانیکی از جمله افزایش چگالی نابجایی و کسر تقویت کننده و کاهش اندازه دانه­ ها با تغییر شکل پلاستیک هستند. سطح شکست حاصل از آزمون کشش ترکیبی از شکست شکل ­پذیر و شکننده در طول تغییر شکل کششی را نشان داد.

ویژگی هایی نظیر خواص مکانیکی عالی، مقاومت به حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی و چگالی کم، باعث شده که کامپوزیت هایی نظیر الیاف کربن در صنایع مختلف مانند پزشکی، هوافضا و خودروسازی کاربرد فراوانی داشته باشند. با این حال، به دلیل خصوصیت هایی نظیر هدایت حرارتی ضعیف، کیفیت پایین سطح برش و استحکام زیاد، برش آن ها با روش های مرسوم به سختی امکان پذیر است. هدف از انجام این پروژه، طراحی و ساخت نوعی ابزار برش با کمک امواج آلتراسونیک است که باعث کاهش نیروی برش و افزایش کیفیت سطح برش قطعه کار از جنس الیاف کربن می شود. در این تحقیق به طور خاص به طراحی و ساخت قسمت هورن ابزار برش پرداخته شده است. ابتدا با انجام محاسبات تحلیلی، هورن پله ای طراحی شده و در ادامه با افزودن قسمت مخروطی با زوایای مختلف به آن، اثر تغییر زاویه بر روی تقویت دامنه، فاصله مودال و توزیع تنش توسط روش شبیه سازی عددی بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان دهنده تاثیر ناچیز تغییر زاویه قسمت مخروطی بر روی آن ها می باشد. در نهایت نمونه بهینه از طراحی ساخته شده است. نتایج آزمایش های تجربی نشان می دهد که استفاده از امواج آلتراسونیک اثر قابل ملاحظه ای در کاهش نیروی برش تا یک شانزدهم و بهبود قابل توجهی در کیفیت و مقدار مستقیم بودن لبه ی برش قطعه کار از جنس الیاف کربن نسبت به حالت بدون آلتراسونیک داشته است.