مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1398 | دوره:6 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر استفاده از ابزار ماسوره ای بر روی خواص مکانیکی اتصال آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی می باشد. روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش های مناسب جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم جهت کاهش عیوب جوش و افزایش استحکام اتصال می باشد. در این فرایند علاوه بر پارامترهای جوشکاری از جمله سرعت دورانی و سرعت پیشروی، نوع و هندسه ابزار نیز تاثیر بسیاری زیادی بر کیفیت و استحکام جوش دارد. در این مطالعه با استفاده از ابزار معمولی و ابزار ماسوره ای، تاثیر نوع ابزار و پارامترهای جوشکاری بر استحکام مکانیکی اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این مطالعه نشان می دهد که ابزار ماسوره ای نسبت به ابزار معمولی کارایی و توانمندی بالاتری در اتصال این نوع آلیاژ دارد. از مهمترین ویژگی های این ابزار نسبت به ابزار معمولی امکان جوشکاری هر دو سمت ناحیه اتصال در یک مرحله از جوشکاری می باشد. همچنین از لحاظ استحکام مکانیکی اتصال، استفاده از ابزار ماسوره ای منجر به بهبود استحکام کششی اتصال و مقاومت به ضربه بهتر جوش شده است. بررسی تاثیر پارامترهای جوشکاری نشان می دهد که با افزایش سرعت دورانی ابزار از 900 به 1100 دور در دقیقه و نیز افزایش سرعت پیشروی ابزار از 25 به 32 میلیمتر بر دقیقه استحکام برشی اتصالات افزایش یافته است.

امروزه استفاده از قطعات فلزی روکش داده شده بدلیل خواص قابل توجهی که نمی توان از مواد تک لایه بدست آورد، در بسیاری از صنایع به سرعت در حال گسترش است. در این پژوهش تولید میله آلومینیومی AA7075 با روکش مس خالص به روش اکستروژن مستقیم داغ مورد بررسی قرار گرفته است. جهت دستیابی به کیفیت مطلوب اتصال، اکستروژن مستقیم داغ در حالت های مختلف انجام شد و در نهایت آزمایش اصلی با زاویه قالب 45 درجه، نسبت اکستروژن 4 و دمای 480 درجه سلسیوس انجام گرفت. بمنظور بررسی خواص مکانیکی میله روکش داده شده آزمون کشش بر میله آلیاژ آلومینیوم، مس خالص و میله اکستروژن داغ شده دو لایه Al-Cu انجام گرفت. همچنین میکروسختی و میکروساختار آلومینیوم روکش شده بررسی شد. نتایج نشان داد که با استفاده از فرآیند اکستروژن مستقیم داغ می توان میله آلومینیومی با روکش مس تولید کرد که ضمن حفظ خواص الکتریکی و حرارتی، خواص مکانیکی و نسبت استحکام به وزن مطلوب، از کیفیت اتصال مناسب نیز برخوردار باشد. تصاویر میکروسکوپی نشان داد که متوسط ضخامت لایه مرزی اتصال آلومینیوم و مس حدود 22 میکرون است، ضمن اینکه از کیفیت و سختی قابل قبولی نیز برخوردار می باشد که نشان دهنده نفوذ و در هم تنیدگی مناسب دو جنس در یکدیگر می باشد. همچنین نتایج نشان داد میله روکش داده شده از استحکام تسلیم، نهایی و همچنین شکل پذیری خوبی در مقایسه با هر کدام از میله های تک لایه مورد استفاده برخوردار می باشد که حاکی از کیفیت مناسب میله روکش دار می باشد.

در سال های اخیر روش های مختلفی برای تولید لوله های چهارگوش بوسیله فرآیندهای شکل دهی مجدد ارائه گردیده است. به طور عمده انتظار می رود که شکل دادن یک لوله مربعی برای استفاده صنعتی بدون عیب باشد، که این موضوع باید در مرحله طراحی و قبل از شروع آزمایشات عملی، بررسی شود. در این مقاله تغییر شکل الاستیک-پلاستیک یک لوله گرد فلزی طی فرآیند شکل دهی مجدد غلتکی سرد و تبدیل آن به لوله بدون عیب با مقطع مربعی توسط نرم افزار اجزاء محدود اباکوس بررسی شده است. میزان شکل گیری عیب تورفتگی(پارامترC) در قسمت تخت لوله چهارگوش در طول فرآیند شکل دهی یکی از موارد موثر در کیفیت نهایی این لوله ها به حساب می آید. بر این اساس، در این تحلیل اثر پارامترهای مختلف فرآیند مانند نسبت هندسی، مقدار کاهش ارتفاع، ضریب اصطکاک، شعاع غلتک و جنس لوله ها بر روی میزان رخ دادن عیب تورفتگی در فرآیند چهارگوش کردن مورد بررسی قرار گرفته است. یافته ها نشان می دهد که با افزایش کاهش ارتفاع، مقدار پارامترC برای نسبت های هندسی ثابت افزایش می یابد. نسبت هندسی به عنوان یک عامل مهم در میزان شکل گیری پارامتر C می تواند نقش مهمی را در فرآیند چهارگوش کردن لوله داشته باشد. به منظور تایید نتایج حاصل از شبیه سازی یکسری آزمایش های تجربی انجام گرفت که تطابق خوبی بین نتایج شبیه سازی و آزمایش های تجربی مشاهده گردید.

در این پژوهش تحقیقاتی؛ از روش آلیاژسازی مکانیکی به همراه تف جوشی پسین به منظور تولید و فرآوری مکس فازهای پایه زیرکونیم با ریزساختار نانوکریستالی بهره گرفته شده است. برای نیل به این مقصود؛ مقادیر مشخصی از ترکیبات عنصری با خلوص بالای اولیه با نسبت شیمیایی مشخص شامل هیدرید زیرکونیم، آلومینیم و گرافیت در دستگاه با انرژی بالای آسیاب مکانیکی سیاره ای برای مدت زمان های مشخص (5، 10، 20، 40 و 60 ساعت) تحت فرآیند خردایش و آسیاب قرار داده شد. ترکیبات فرآوری شده با استفاده از طیف سنجی پرتو ایکس (XRD)، مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمایشات سختی سنجی مورد مطالعه واقع شد. نتایج آزمایشگاهی مشخص ساخته است که پس از 40 ساعت آسیاب؛ مکس فاز Zr2AlC با اندازه بلوریت پایین تر از 25 نانومتر و سختی قابل ملاحظه 971 ویکرز پدیدار می گردد. همچنین با افزایش زمان آسیاب کاری مورفولوژی ذرات تولید شده از حالت لایه ای به کروی تغییر می یابد. تف جوشی پودرهای آسیاب شده برای مدت زمان 2 ساعت و در دمای 1300 درجه سانتی گراد، پیدایی مکس فازهای Zr3AlC2 و Zr4AlC3؛ رشد دانه و افزایش اندازه بلوریت و همچنین رهایش کرنش های داخلی را به دنبال خواهد داشت. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص می گردد که فرآیند به کار گرفته شده (آسیاب مکانیکی و تف جوشی)، روشی سودمند، مقرون به صرفه و پر بازده برای تولید مکس فازهای پایه زیرکونیم با ساختار نانومتری و مورفولوژی همگن به شمار می رود.

فرآیند داخل تراشی به دلیل نسبت طول به قطر بالای ابزار و انعطاف پذیری زیاد آن، بسیار مستعد ارتعاشات خود برانگیخته(لرزش) است. تاکنون روشهای مختلفی جهت افزایش سفتی دینامیکی ابزارها بکارگرفته شده است که مؤثرترین آنها روشهای کنترل فعال هستند. برای تحلیل و طراحی سیستم کنترلی به مدل دینامیکی سیستم نیاز است. با توجه به اینکه بدست آوردن مدل سیستم با استفاده از روش های معمول مدلسازی اجزای محدود پیچیده و زمانبر است، بنابراین روشی که بتواند به سرعت و با دقت بالا پاسخ سیستم کنترل ارتعاشی را تخمین بزند از کارایی بالایی برخوردار است. هدف از این پژوهش، ارائه روشی برای مدلسازی دینامیکی ابزار داخل تراش با استفاده از تحلیل مودال تجربی است که بتوان با استفاده از آن عملکرد کنترلر را در کاهش ارتعاشات شبیه سازی و پیش بینی نمود. در این روش ابتدا با استفاده از آزمون مودال تجربی یک مدل ماتریسی خطی از دینامیک سیستم استخراج گردیده و سپس با استفاده از روش جاروب سینوسی مدل عملگر-ابزار شناسایی می گردد. در ادامه با استفاده از مدل های بدست آمده، حلقه کنترل فعال ارتعاشات ابزار داخل تراش در محیط نرم افزار متلب/سیمولینک شبیه سازی شده و عملکرد کنترلر بررسی گردید. در انتها نیز نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید که نشانگر عملکرد مناسب روش پیشنهادی برای مدلسازی دینامیکی سیستم و طراحی کنترلر می باشد. روش ارائه شده در دامنه فرکانسی شناسایی شده به خوبی پاسخ سیستم را تخمین می زند و با استفاده از این روش می توان ضریب بهره کنترلر را بهینه نمود.

یکی از مهم ترین عوامل اثرگذار بر خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی فلزات، اندازه دانه می باشد. فلزات فوق ریزدانه دارای میانگین اندازه دانه 1000-100 نانومتر و فلزات نانوساختار داری میانگین اندازه دانه کمتر از 100 نانومتر هستند. مواد فوق ریزدانه و نانوساختار به عنوان نسل جدیدی از محصولات فلزی شناخته می شوند که در مقایسه با فلزات درشت دانه دارای خواص مکانیکی و فیزیکی قابل ملاحظه ای هستند. در دودهه ی اخیر، به دلیل خواصی نظیر استحکام بالا، شکل پذیری و چقرمگی بالا، مقاوت به خوردگی خوب و خاصیت سوپرپلاستیسیته بالا، ساخت این مواد مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در سال های اخیر، روش های زیادی تحت عنوان تغییر شکل پلاستیک شدید ارائه شده است و هم اکنون نیز در حال تکامل و گسترش می باشند. در این فرآیندها، با وجود فشار هیدرواستاتیکی بالا و عدم تغییر ابعاد نمونه در حین فرآیند، امکان اعمال کرنش های بسیار بالا میسر می شود که متعاقبا خواص مکانیکی مطلوب و مواد فوق ریزدانه و نانوساختار حاصل می شود. فرآیند نورد تجمعی یکی از روش های تغییر شکل شدید پلاستیک می باشد. فرآیند نورد تجمعی روشی پرکاربرد، ساده، کم هزینه با قابلیت صنعتی می باشد که توانایی تولید فلزات فوق ریزدانه و نانوساختار را دارد. در این تحقیق فلزات سبک نظیر آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم و همچنین فلزات پرکاربرد مس و فولاد مورد بحث قرار می گیرد. همچنین خواص مکانیکی، شکست نگاری و ویژگی های ریزساختاری فلزات فوق ریزدانه و نانوساختار تولیدشده به روش نورد تجمعی با نمونه های اولیه مقایسه می شود و مکانیز های حاکم بر فرآیند نورد تجمعی که باعث تغییرات خواص مکانیکی و ریزساختاری می شود مورد تحلیل قرار می گیرد.