مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1398 | دوره:6 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

امروزه کامپوزیت های زمینه پلیمری به عنوان سازه های کامپوزیتی در صنایع نفتی، به دلیل سبکی و نسبت استحکام به وزن بالا، جایگزین فلز شده اند. معمولا رزین مورد استفاده در ساخت این سازه های کامپوزیتی، رزین پلی استر می باشد و دلیل استفاده از این رزین علاوه بر خواص فیزیکی و شیمیایی خوب، قیمت پایین آن نسبت به دیگر رزین ها می باشد اما یکی از معایب خطر آفرین کامپوزیت های پلی استر، بحث آتشگیری آن و ایجاد خطر در صنایع پتروشیمی و پالایشگاه می باشد. لذا در این تحقیق، برای رفع این مشکل، از چهار ماده پرکننده ضدآتش شامل نانوکلی با درصد وزنی های 1، 2 و 3 درصد، هیدروکسید آلومینیوم با درصد وزنی های 2، 5، 7، 10 درصد، هیدروکسید منیزیم با درصد وزنی های 2، 5، 10، 15 درصد و اکسید روی با درصد وزنی های 1، 3، 5، 7 درصد استفاده شده است. در این تحقیق، مقاومت به آتشگیری کامپوزیت با استفاده از آزمون اشتعال پذیری(نرخ سوختن) و خواص مکانیکی کامپوزیت با استفاده از آزمون های کشش، سختی و ضربه، بررسی می شود که در نهایت با مقایسه و بررسی نتایج مشخص شد که با 2% وزنی نانوکلی، استحکام کششی، 58. 33 درصد بهبود و سختی کامپوزیت پلی استر/ شیشه، 59. 11 درصد بهبود پیدا خواهد کرد. همچنین با افزودن 2% وزنی هیدروکسید منیزیم، مقاومت به ضربه 125درصد بهبود می یابد و همچنین با افزودن 5% وزنی هیدروکسید آلومینیوم، سرعت سوختن کامپوزیت پلی استر/ شیشه 59. 12 درصد کاهش می یابد. علت کاهش سرعت سوختن در نمونه حاوی هیدروکسید آلومینیوم به دلیل واکنش گرماگیر و آزاد شدن مولکول های آب می باشد.

در این پژوهش، رفتار ضربه کامپوزیت های چندلایه ای الیاف/فلز حاوی گرافن، تقویت شده با پارچه هیبرید الیاف شیشه-کولار بررسی شد. به این منظور چندلایه های هیبرید الیاف شیشه-کولار/ آلومینیوم 2024 با درصدهای وزنی متفاوت گرافن به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند و تحت آزمون ضربه شارپی قرار گرفتند. همچنین پیش از ساخت کامپوزیت ها سطح ورق های آلومینیوم با استفاده از روش شیمیایی اصلاح شده تا پیوند میان آن ها و لایه کامپوزیتی محکم تر باشد. استفاده از گرافن سبب کاهش استحکام ضربه در کامپوزیت های الیاف/فلز شد و با افزودن 0. 25، 0. 5 و 1 درصد وزنی گرافن به اپوکسی، به ترتیب، 34. 2، 41. 8 و 58. 86 درصد کاهش در استحکام ضربه نسبت به نمونه فاقد گرافن بدست آمد. با افزایش مقدار گرافن در کامپوزیت، میزان و احتمال جدایش میان ورق آلومینیومی و لایه کامپوزیتی افزایش یافته و همچنین کامپوزیت الیاف/فلز از خود رفتار تردتری نشان داد. در نمونه های فاقد گرافن، جدایش رخ نداده، اما با افزایش درصد گرافن، جدایش بیشتر شده و در نهایت برای نمونه های حاوی 1 درصد وزنی گرافن علی رغم جدایش میان ورق فلزی و لایه کامپوزیتی، شکست ترد در کامپوزیت و متعاقبا شکست ورق آلومینیومی مشاهده شد. مطابق با تصاویر میکروسکوپی حضور گرافن و کلوخه های آن در فصل مشترک ورق آلومینیومی و لایه کامپوزیتی موجب جوانه زنی و رشد ترک می شود. همچنین، نانوصفحات گرافن، حفرات ایجاد شده بر روی سطح آلومینیوم را (که به منظور برهمکنش بهتر با رزین توسط اصلاح سطحی تشکیل شده بودند)، پر کرده و مانع از نفوذ رزین و پیوند مناسب میان رزین اپوکسی و آلومینیوم می شوند.

بازسازی مختصات سه بعدی با استفاده از بینایی استریو در سه مرحله کالیبراسیون دوربین ها، تناظریابی و مثلث سازی انجام می شود. تناظریابی را می توان مهم ترین و موثرترین بخش بر دقت در فرآیند استریو دانست. در روش سنتی استریو غیرفعال اغلب از الگوریتم های که بر اساس ویژگی تصویر عمل می کنند، برای تناظریابی استفاده می شود. استفاده از این الگوریتم ها در تصاویر کم بافت یا با بافت زیاد، نتایج ضعیفی به همراه دارد. مشکلات مربوط به تناظریابی در تصاویر استریو را می توان با قرار دادن یک منبع نور فعال در کنار تجهیزات استریو، حل کرد. این تحقیق به طراحی و ساخت یک اسکنر سه بعدی، با ترکیب استریو غیرفعال و استفاده از یک لیزر خطی پرداخته است. در این سیستم نقطه متناظر، از تقاطع خط لیزر با خط اپیپولار با استفاده از روابط ریاضی و در مقیاس پیکسلی استخراج شده است. سپس، دقت و قابلیت دستگاه ساخته شده با استفاده از استانداردهای مربوطه و شاخص های اندازه گیری مربوط به این نوع اسکنر بررسی شده است. نمونه های آزمایش تحت اسکن 180 درجه قرار گرفته اند و بررسی دقت، تکرارپذیری، تجدیدپذیری و عدم قطعیت سیستم گزارش شده است. نتایج گویای دقت قابل قبول برای قطعات کوچک صنعتی با استفاده از سیستم پیشنهادی است.

هدف این پژوهش استفاده از آزمون های آزمایشگاهی جهت بررسی عملکرد ضد سایشی، کاهش اصطکاک و بهبود انتقال حرارت روغن صنعتی پرکاربرد در گیربکس ماشین های دوار به نام Shell Omalla S2 G220 حاوی نانو مواد افزودنی نسبت به روغن پایه می باشد. برای این منظور نانو ذرات سیلیکا و نانو ذرات آلومینا به عنوان دو نوع ماده ی افزودنی به روغن مذکور انتخاب شدند. در این پژوهش به منظور پیشگیری از مشکلات ناشی از رسوب نانو ذرات بر روی اجزای گیربکس، نانوذره با غلظت های 1/0، 2/0 و 4/0 درصد وزنی برای ساخت نانو روان کارها انتخاب گردید. برای پراکنده کردن نانو ذرات درون سیال پایه و دستیابی به یک نانو سیال پایدار از سورفکتانت Span 80 و دستگاه اولتراسونیک پروبی استفاده شد. سپس خواص فیزیکی روغن پایه و روغن حاوی نانو ذرات شامل گران روی، شاخص گران روی، چگالی، نقطه ی ریزش و نقطه ی اشتعال اندازه-گیری شد. آزمون سایشی استاندارد چهار ساچمه، تعیین ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت هدایتی نیز بر روی نمونه های ساخته شده انجام گرفت. پس از انجام آزمایش ها بهترین ترکیب روغن حاوی نانو ذرات در مقایسه با روغن پایه انتخاب و جهت بررسی آزمون آنالیز عنصری در گیربکس پمپ استفاده شد. نتایج پژوهش، کاهش میانگین سایش به میزان %4/7، کاهش ضریب اصطکاک به میزان %10 و بهبود ضریب انتقال حرارت هدایتی به میزان %7/10 را نشان داد. نتایج آزمون آنالیز عنصری نیز نشان داد عناصر سایشی قطعات داخلی گیربکس به طور چشمگیری کاهش یافته است.

کامپوزیت های گرمانرم به دلیل خواص ذاتی در صنایع مختلف به طور وسیع استفاده می شود. اتصال قطعات کامپوزیتی از پارامترهای مهم در صنعت کامپوزیت است. در این پژوهش استحکام اتصالات کامپوزیت های تک جهته گرمانرم به صورت تجربی بررسی شده است. نمونه های کامپوزیتی از الیاف کامینگلد، از جنس شیشه-پلی پروپیلن و با استفاده از فرآیند پالتروژن و به صورت پروفیل های تسمه ای شکل تولید شده اند. برای اتصال نمونه ها از سه روش پیچی، جوش آلتراسونیک و گرمایی_فشاری استفاده شده است. بر اساس نتایج تجربی، مکانیزم عملکرد و شکست مکانیکی اتصالات جوشی و پرسی با اتصال دهنده های مکانیکی مقایسه شد. نتایج نشان دهنده آن است که نمونه های متصل شده به روش آلتراسونیک نسبت به روش پرس گرم و پیچی استحکام بهتری دارند. در جوش آلتراسونیک بهترین استحکام مربوط به بیش ترین زمان جوشکاری 1. 8s است و برای اتصال پرس گرم مربوط به بیش ترین دما 200 C و فشار 1. 5bar است. بیشینه نیروی قابل تحمل برای اتصال پیچی، متعلق به نمونه با نسبت قطر به عرض تسمه 0. 2 و نسبت فاصله سوراخ به عرض تسمه 1. 25 است. همچنین نتایج آزمایش کشش نشان می دهد که استحکام اتصال با آلتراسونیک و پرس گرم به ترتیب تقریبا 4 و 1. 5 برابر نسبت به اتصال پیچی افزایش یافته است.

ریخته گری فوم از دست رونده با قابلیت ساخت قطعات با اشکال پیچیده و بدون نیاز به فرآیندهای ثانویه ای مانند ماشین کاری، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فوم استفاده شده در ریخته گری فوم از دست رونده می تواند تاثیر مستقیمی بر معایب ظاهر شده در داخل قطعه و کیفیت محصول تولید شده داشته باشد. برای پیش بینی این معایب و بررسی فوم مطلوب برای ریخته گری آلومینیوم، در این تحقیق، فرآیند ریخته گری فوم از دست رونده برای سه فوم پلیمری پلی استایرن، آکریلونیتریل بوتادین استایرن و پلی لاکتیک اسید با بهره گیری از نرم افزار پروکست شبیه سازی شد و فرآیند واقعی ریخته گری نیز برای این سه الگوی فومی انجام شد. نتایج به دست آمده از آزمایشات خواص مکانیکی و آنالیز معایب قطعات تولیدی در فرآیند شبیه سازی و ریخته گری تجربی مشخص نمود که فوم پلی لاکتیک اسید می تواند به عنوان یک فوم مطلوب در ریخته گری فوم از دست رونده آلومینیوم با کمترین معایب و بهترین خواص مکانیکی نسبت به دو فوم دیگر استفاده شود.