مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1395 | دوره:3 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

در فرایند تراش کاری تخلیه الکتریکی برش با سیم به کمک ارتعاشات آلتراسونیک افزایش نرخ باربرداری تا دو برابر را می توان به اثرهای جبهه های موج فشاری و مکشی در مایع دیالکتریک و لغزش کانال پلاسما ناشی از ارتعاش آلتراسونیک بر روی کانال پلاسما و چاله مذاب مربوط دانست. با مطالعه تحلیلی و تجربی یک تک جرقه، نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما شامل نیروی لورنتس، افزایش فشار و یونیزاسیون بخار محیطی کانال پلاسما، کشیدگی کانال پلاسما در اثر حرکت جانبی سیم برش و ایجاد جبهه های موج فشار و مکش بر روی چاله مذاب در اثر ارتعاش آلتراسونیک بررسی شده است. آزمایش های لازم در پارامترهای متفاوت ماشین کاری ولتاژ و توان در حالت با و بدون استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک انجام شده است. در اثر ارتعاش آلتراسونیک رشد حباب بخار کاهش یافته و دانسیته کانال پلاسما افزایش می یابد. دانسیته جریان الکتریکی نیز افزایش یافته و همچنین نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر میشود. در نتیجه هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب میشود. لغزش کانال پلاسما نیز موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار میشود. در نهایت، این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است.

فوم های فلزی دسته ی جدیدی از مواد فلزی با ساختار متخلخل هستند که به علت بهره مندی از مشخصه های جدید مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و صوتی نظیر چگالی کم و هم زمان سفتی بالا، عایق بودن حرارتی و صوتی مورد توجه قرار گرفته اند. از این مواد به عنوان لایه های میانی پرکننده به منظور کاهش وزن سازه ها و نیز جذب و میراسازی انرژی استفاده می شود. کاربردهای متعدد ورق های فوم، توسعه روش هایی به منظور مدل سازی هندسی آن را که قابل استفاده در شبیه سازی عددی رفتار مکانیکی این دسته از مواد باشد، ضروری می نماید. بنابراین، در این مقاله یک روش مدل سازی نوین به منظور ترسیم هندسی ورق های فوم پیشنهاد شده است. این روش برمبنای ایجاد و تفاضل حفره های کروی با ابعاد تصادفی و موقعیت های تصادفی در درون ورق است که نسبت به روش های موجود مدل سازی فوم ترسیم نزدیک تر به واقعیتی از ورق فوم را ارائه می دهد. اغلب روش های موجود، از تکرار و توزیع یکنواخت سلول واحد استفاده می کند. در همین راستا، سه الگوریتم تفاضل پیش رونده، تفاضل نموی و تفاضل تصادفی حفره ها معرفی و توسعه یافته است. اعتبار مدل پیشنهادشده به روش هندسی و با مقایسه چهار پارامتر چگالی نسبی، گستره اندازه حفره ها، نحوه توزیع اندازه حفره ها درون ساختار فوم و اندازه میانگین حفره مورد بررسی قرار گرفته است. صحت سنجی انجام شده تطابق بالای این مدل با فوم های واقعی را نشان می دهد. مطالعه هندسی حاضر هم چنین نشان می دهد که با افزایش اندازه متوسط حفره ها، چگالی نسبی ورق فوم ابتدا افزایش و سپس، کاهش یافته است.

توسعه تحقیقات بر روی اتصالات سبک آلومینیومی، یکی از راه کارهای موثر در کاهش مصرف سوخت، افزایش استحکام و توسعه شکل فلزی آلیاژ آلومینیوم 7075 با استفاده از فرایند جوش کاری T سازههای هوایی است. در این تحقیق امکانسنجی اتصال اصطکاکی اغتشاشی مورد مطالعه قرار گرفت. به همین منظور، اتصال آلومینیوم 7075 با افست، عمق نفوذ، سرعتهای خطی و سرعت های دورانی مختلف ابزار مورد بررسی قرار گرفت. بهمنظور درک بهتر تولید و توزیع حرارت، فرایند جوش کاری با استفاده از 1 در / نرم افزار تجاری فلوئنت شبیهسازی شد. با توجه به پارامترهای انتخاب شده در این فرایند مستحکم ترین اتصال در افست 5 0، زاویه انحراف 2 درجه و سرعت دورانی 1325 دور بر دقیقه و سرعت خطی 69 میلی متر بر دقیقه / سمت پیشرو، عمق نفوذ 4 شکل آلومینیوم قرار داشت. عمده عیوب داخلی ایجاد T بدست آمد. محل شکست تمامی نمونه های تست کشش، در سمت زائده شده در درون اتصالات عیب تونلی بود که با افزایش حرارت ورودی و سرعت خنک شوندگی همزمان به منطقه اتصال، از بین رفتند. بیشینه استحکام تولید شده در این آزمایش ها 181 مگاپاسکال بود که نزدیک به 80 درصد فلز پایه آلومینیومی استحکام داشت. ازدیاد طول این اتصال پس از تست کشش نزدیک به 11 میلی متر بود.

ترانسدیوسرهای آرایه فازی به دلیل ویژگی منحصربه فردی که دارند در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. بکارگیری این نوع ترانسدیوسرها در تست های غیرمخرب برای شناسایی عیوب مانند تخلخل و ترک و همچنین اندازه گیری تنش، در پزشکی جهت عکس برداری و درمان بیماری ها و در ناوبری و فاصله یابی صوتی (سونار) برخی از کاربردهای این سیستم می باشد. یکی از ویژگی های مهم این ترانسدیوسر نسبت به دیگر ترانسدیوسرها، قابلیت تمرکز امواج در هر فاصله و زاویه ای می باشد. هدف اصلی در این مقاله، بررسی پارامترهای هندسی یک ترانسدیوسر آرایه فازی خطی با تعداد 8 المان پیزوالکتریک مانند عرض و ضخامت المان ها، فاصله بین آن ها و همچنین فرکانس کاری مناسب و ولتاژ تحریک المان ها بر فشار آکوستیکی ناحیه تمرکز با استفاده از روش عددی می باشد. ابتدا جهت صحت سنجی، رفتار یک المان به صورت تجربی با روش عددی مقایسه شد. فشار آکوستیکی در راستای محور کریستال با استفاده از دو روش تجربی و عددی اندازه گیری شد. آزمایش های تجربی، صحت تخمین رفتار ترانسدیوسر را در رابطه با فشار آکوستیکی تائید نمود. فرکانس کاری و شکل مود مناسب یک المان پیزوالکتریک دیسکی شکل با قطر 53 میلی متر و ضخامت 5 میلی متر با استفاده از روش المان محدود محاسبه شد؛ مود شعاعی اول در فرکانس 45649 هرتز به عنوان مود و فرکانس کاری مناسب در نظر گرفته شد. الگوریتم مورد نیاز جهت بدست آوردن تاخیر زمانی هر المان به منظور تمرکز امواج در قالب یک برنامه کامپیوتری تدوین گردید و صحت آن با استفاده از روش المان محدود بررسی شد. همانطور که انتظار می رفت، فشار آکوستیکی در ناحیه تمرکز به دلیل برهم نهی امواج در یک بازه زمانی، بیشتر از حالتی می باشد که تمام کریستال ها همزمان تحریک گردد.

دراین تحقیق بار بحرانی آغاز کمانش ورق های مثلثی که در خطوط انتقال نیرو بکار می روند، از طریق آزمایش بدست آمده و سپس از روش اجزای محدود بار کمانش خطی و در ادامه بار کمانش غیرخطی ورق ها در نرم افزار انسیس محاسبه شده است. با استفاده از رابطه تحلیلی بار آغاز ناپایداری ورق های مستطیلی محاسبه شده و با تحلیل های اجزای محدود مقایسه شده است. برای آنالیز دقیق کمانش غیرخطی نمونه های تست کششی در جهات طولی و عرضی ورق ها تهیه شده است و در ادامه نمودار کامل تنش-کرنش ورق ها که از جنس St52 هستند وارد نرم افزار شده است. بار آغاز به کمانش بدست آمده از تحلیل های عددی همخوانی خوبی با نتایج تجربی و روابط تحلیلی دارد.

نیروهای ماشین کاری میباشد، برای تیغه فرزهای انگشتی سرتخت ارائه شده است. نیروی ماشین کاری که در حین فرایند برش کاری بر تیغه فرز اعمال میشود، مهمترین عامل خیز برداشتن و ایجاد خطای سطح ماشین کاری در نظر گرفته شده است و از دیگر عوامل، که منجر به خیز برداشتن ابزار و در نتیجه ایجاد خطای سطح میشوند، در مقابل نیروهای ماشین کاری چشم پوشی شده است. در این مقاله مدل نیرویی ارائه شده توسط وینگ لی که قابلیت خوبی در مدلسازی مکانیکی فرایند فرزکاری دارد، انتخاب شده است. ضرایب برشی مربوط به این مدل نیرویی در این روش با یک بار بغل تراشی سطح و سپس با استفاده از دستگاه CMM خطای سطح روی یک پروفیل از سطح ماشین کاری شده در راستای تیغه فرز اندازهگیری شده و با وابسته کردن خطای ایجاد شده در راستای این پروفیل به خیز ابزار و رابطه میان خیز ابزار و نیروهای ماشین کاری وارد شده به ابزار، به دست میآیند. با استفاده از آزمایش، دیده میشود که نتایج به دست آمده برای نیروهای ماشین کاری و خطای سطح حاصل از به کار بردن ضرایب برشی جدید محاسبه شده با مدل ارایه شده در این مقاله، دقت خوبی دارند.

فرایند سوراخ کاری یکی از ابتدایی ترین فرایندهای ماشین کاری است که کاربردهای گسترده ای در ساخت قطعات و تجهیزات مختلف مکانیکی دارد. یکی از تکنولوژی های مورد توجه در فرایند سوراخ کاری، فرایند میکروسوراخ کاری می باشد که امروزه در صنایع حساس برای تولیدات دقیقی همچون نازل سوخت رسان خودرو، قطعات مختلف ساعت و دوربین مورد استفاده قرار می گیرد. در عملیات سوراخ کاری فلزات، برای داشتن سوراخ هایی با کیفیت و دقت مطلوب، نیاز است که فاکتورهای مختلفی از قبیل سرعت چرخش اسپیندل، نرخ پیشروی و قطر مته مورد ارزیابی قرار گیرند. در فرایند سوراخ کاری، افزایش سرعت چرخش اسپیندل از طرفی موجب بالا رفتن سرعت ماشین کاری و نرخ براده برداری می شود، و از طرف دیگر موجب فرسایش سریع تر ابزار می گردد. همچنین کاهش نرخ پیشروی از طرفی سبب افزایش کیفیت سطح می شود، و از طرف دیگر موجب کاهش نرخ براده برداری، افزایش زمان فرایند سوراخ کاری و مقرون به صرفه نبودن این فرایند از نظر اقتصادی می گردد. بنابراین انتخاب دقیق پارامترهای مختلف در عملیات سوراخ کاری امری ضروری می باشد. در این مقاله ابتدا با انجام آزمایش های تجربی، یک مدل ریاضی رگرسیون خطی مرتبه دوم به منظور پیش بینی میزان نرخ براده برداری درحین عملیات سوراخ کاری فلز برنج برحسب سرعت چرخش اسپیندل، نرخ پیشروی، قطر ابزار و برهم کنش های موثر آن ها ارائه شده است. سپس با استفاده از روش آنالیز حساسیت آماری سوبل، تاثیر پارامترهای مورد بررسی بر نرخ براده برداری به دست آمده است. نتایج به دست آمده از آنالیز حساسیت نشان می دهند که نرخ پیشروی بیشترین تاثیر را بر نرخ براده برداری داشته درحالی که قطر ابزار دارای کمترین اثر بر نرخ براده برداری می باشد.

مقدار مقاومت الکتریکی بین قطعات مختلف وابسته به تنش فشاری بین اجزا مختلف پیل سوختی میباشد. در این پژوهش دو هدف مهم دنبال شده است که یکی بدست آوردن حداقل تنش بر روی واشر برای اینکه نشتی اتفاق نیافتد و دیگری بررسی تاثیر توزیع تنش بر روی لایه نفوذ گاز بر مقدار مقاومت الکتریکی میباشد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا بوسیله طراحی مجموعه آزمایشگاهی حداقل تنش فشاری بر روی واشر برای اینکه نشتی اتفاق نیافتد، بدست آمده که برابر با 2MPa می باشد. همچنین با طراحی یک پروسه آزمایشگاهی دیگر، تاثیر تنش فشاری بر مقدار مقاومت بین قطعات مختلف بررسی شده است. در ادامه با توجه به نتایج حاصل از تست آزمایشگاهی، تاثیر نیروی گیرهبندی بر مقدار مقاومت الکتریکی در شبیهسازی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پارامترهای تاثیرگذار بر توزیع تنش بر روی لایه نفوذ گاز و مقاومت الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد که با افزایش نیروی گیرهبندی مقدار مقاومت الکتریکی کاهش مییابد. علاوه بر این مشاهده شد که توزیع تنش در استفاده از 4 پیچ غیریکنواخت بوده و با افزایش تعداد پیچ به 8 عدد یکنواختتر شده است. همچنین با افزایش تعداد پیچ به 12 عدد تغییر چندانی نسبت به 8 پیچ رخ نداده است.