مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1395 | دوره:3 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

فرایند فشردن داغ پودر با هدف تولید قطعات با خصوصیات مشابه مواد اولیه کار سرد شده انجام می گیرد. مهمترین مشکل در فرایند متالورژی پودر وجود تخلخل، عدم یکنواختی خصوصیات در نقاط مختلف قطعه، عدم پایداری هندسی و ابعادی و کاهش استحکام قطعات تولیدی می باشد که ناشی از اصطکاک ذرات پودر با یکدیگر و ذرات پودر با جداره قالب است. دستیابی به قطعات با چگالی بالا و ساختار همگن بزرگترین هدف در ساخت قطعات متالورژی پودر می باشد. از اینرو تلاش ها برای دستیابی به حداکثر چگالی به همراه توزیع یکنواخت چگالی مورد توجه محققین قرار گرفته است. به منظور نیل به این هدف یکی از راه حل ها استفاده از فرایندهای کمکی نظیر اعمال ارتعاشات فراصوت می باشد که می تواند منجر به بالا رفتن نرخ چگالش فرایند و در نتیجه افزایش چگالی و استحکام قطعه گردد. در راستای ارزیابی این ایده، در این مقاله اثر اعمال ارتعاشات طولی فراصوت در فشرده سازی پودر فلزات آلومینیوم AA1100 و آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V در شرایط دما و تنش ثابت و همچنین برهم کنش آن با پارامترهای مستقل دیگر نظیر دما و نوع ذرات پودر توسط انجام آزمون های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چیدمان آزمون فشردن داغ پودر به کمک ارتعاشات فراصوت شامل تجهیزات اعمال نیروی استاتیک و ارتعاشی فراصوت طراحی و ساخته شده است. نتایج نشان داده اند که اعمال ارتعاشات فراصوت به سنبه موجب دستیابی به چگالی بالاتر می شود. همچنین دما اثر متفاوت بر تاثیرگذاری فراصوت در دو نوع پودر داشته است.

به منظور بهبود مقاومت بدنه و کاهش مصرف سوخت، در سال های اخیر، صنعت اتومبیل سازی بطور گسترده از فولادهای پراستحکام پیشرفته برای تولید اجزای مختلف بدنه خودرو استفاده می نماید. از سوی دیگر، استحکام بالاتر این نوع فولادها در مقایسه با فولادهای کشش عمیق مرسوم باعث شده تا به منظور شکل دهی ورق، فشار بالاتری به سطوح ابزار و قطعه کار اعمال شود. این مساله سبب کاهش طول عمر ابزار شده است. گالینگ، حالتی از خوردگی چسبندگی، به عنوان یکی از مهمترین عوامل افزایش هزینه های نگهداری قالب و همچنین افزایش نرخ اسقاط مورد توجه قرار گرفته است. این تحقیق، به منظور مطالعه سایش گالینگ روی قالب تولیدی درب خودروی پژو 405 حین کار با DC04، انجام گرفته است. با استفاده از آزمون ارائه شده توسط استانداردهای بین المللی برای سنجش سایش گالینگ، مقاومت به سایش گالینگ در ورق های کشش عمیق مرسوم و ورق پراستحکام پیشرفته مقایسه شده است. اثر عوامل مختلف از جمله ترکیب شیمیایی ورق، عملیات حرارتی و فرآیند نورد ورق، فشار ورق گیر، سختی و زبری قالب روی سایش گالینگ تعیین شده است. در پایان، راه حل های مناسب برای کاهش سایش در ابزار نظیر تغییر نسبت وزنی عناصر به کار رفته در ورق اولیه، پوشش دهی ابزار شکل دهی و تغییر در نیروی ورق گیر پیشنهاد شده است.

مقاله حاضر به بررسی تجربی و مدل سازی عددی اثر بارگذاری دینامیکی بر چگالی، استحکام و ریزساختار قطعات خالص و مرکب تولیدشده از پودر آهن می پردازد. آزمون های تجربی بر روی پودرها توسط سامانه چکش پرتابه ای انجام شده است. به منظور ارزیابی استحکام قطعات تولیدی، از آزمون فشار قطری استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی اثر بارگذاری ضربه ای بر ریزساختار قطعات متراکم شده، تصاویر متعددی از ریزساختار نمونه ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی تهیه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش فشار تراکم، چگالی و استحکام قطعات خالص در سه محدوده فشارهای پایین، متوسط و بالا با نرخ های متفاوت، افزایش می یابد. همچنین نتایج حاصل از تراکم پودر مرکب آهن و سرامیک با درصد های وزنی متفاوت نشان می دهد که افزودن بیش از 5 درصد وزنی پودر سرامیک، چگالی قطعات مرکب حاصل را به شدت کاهش می دهد. بررسی تصاویر حاصل از ریزساختار قطعات، نشان می دهد در روش تراکم دینامیکی، عبور امواج تنش فشاری از میان ستون پودر، باعث تغییر شکل پلاستیک آن ها و ایجاد اتصال بین ذره ای از نوع قفل شدگی مکانیکی در یک ساختار کاملاً یکنواخت می گردد. علاوه بر این، با استفاده از روش تحلیل ابعادی و الگوریتم ژنتیک، یک رابطه ریاضی جهت پیش بینی چگالی قطعات خالص تولیدشده ارائه گردیده است. در این روش پس از تشکیل اعداد بدون بعد بر مبنای روش تحلیل ابعادی، این اعداد به عنوان ورودی روش الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار می گیرند. مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط این رابطه با مقادیر تجربی نشان می دهد که نتایج حاصل از این مدل، از انطباق بسیار مناسبی با نتایج تجربی برخوردار هستند.

ترکیبات بین فلزی تیتانیوم آلومیناید جزو گروه اندکی از مواد هستند که قابلیت کاربرد سازه ای مطلوب در دمای بالا که در آن ها استحکام ویژه (نسبت استحکام به چگالی) و سفتی ویژه (نسبت مدول الاستیسیته به چگالی) بسیار مهم است، را دارند. در این تحقیق برخی مشخصات خروجی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی این ترکیب بین فلزی، مانند نرخ براده برداری، زبری و توپوگرافی سطح ماشینکاری شده بررسی می شود. آزمایشات ماشینکاری به روش عاملی کامل طراحی شده اند به طوری که دو پارامتر اصلی جریان پالس در پنج سطح و زمان روشنی پالس در چهار سطح تغییر داده می شوند و سایر پارامترهای ورودی ثابت نگه داشته می شوند. نتایج نشان می دهد که در جریان های کمتر (3 و 6 آمپر)، علیرغم افزایش زمان روشنی پالس، تغییر محسوسی در نرخ براده برداری از قطعه کار مشاهده نمی گردد و نرخ براده برداری به ازای این دو جریان بسیار ناچیز می باشد و بیانگر این است که فرآیند پرداخت کاری تیتانیوم آلومیناید دشوار و زمان بر می باشد ولی در جریان های بیشتر (12، 24 و 64 آمپر) چنین شرایطی وجود ندارد و فرآیند خشن کاری این ماده به صورت بهینه انجام پذیر است. در جریان بالاتر از 24 آمپر به دلیل وقوع پدیده آرک، شیب افزایش نرخ براده برداری کاهش می یابد. با افزایش جریان پالس، عموما طول ترک ها بر روی سطح ماشینکاری شده بیشتر می شود و عرض دهانه ترک های سطحی در جریان های بالاتر، افزایش می یابد. همچنین به دلیل وقوع پدیده آرک بر روی سطح ماشینکاری شده به ازای مقادیر زیاد انرژی تخلیه الکتریکی، زبری و توپوگرافی سطح بسیار متفاوت از سایر جریان-ها و زمان های روشنی پالس است

پیچش فشار بالا یکی از کارآمدترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید در تولید مواد حجیم نانوساختار می باشد. در پژوهش حاضر به بررسی رفتار تغییرشکل دیسک های بدست آمده از فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده پرداخته شده است. جنس دیسک های مورد آزمایش آلیاژ آلومینیوم 5452 می باشد. مرز بین منطقه ی چسبنده و منطقه ی لغزنده در سطوح دیسک های تحت فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده، شعاع بحرانی (r*) معرفی شده است. در مجاورت آن، مقادیر میکروسختی و کرنش مؤثر اعمالی نسبت به سایر مناطق دیسک بیشتر است. پارامترهای تعداد دور و فشار اعمالی مهمترین پارامترهای فرآیند پیچش فشار بالا هستند. به منظور بررسی تأثیر آن ها بر روی r* دیسک های بدست آمده بعد از فرآیند پیچش فشار بالا، شبیه سازی فرآیند مطابق با شرایط آزمایش عملی انجام شده در پژوهش قبلی، توسط نرم افزار آباکوس در دمای اتاق انجام گرفت. مقادیر r* محاسبه گردید. مشاهده شد، با افزایش تعداد دور و فشار اعمالی به دیسک های مورد نظر، مقادیر r* افزایش می یابد. به منظور بررسی بیشتر خواص دیسک های بدست آمده در فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده، شبیه سازی فرآیند تحت فشار اعمالی 7/2 گیگاپاسکال و تعداد دورهای 1، 2، 3… و10 انجام شد. با توزیع کرنش مؤثر پلاستیک بدست آمده از شبیه سازی، رفتار تغییر شکل پلاستیک ماده در تعداد دورهای بیشتر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و به طور خاص به بررسی دقیقترr* از طریق آزمایش تجربی و شبیه سازی فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده پرداخته شد.

امروزه در صنایع مختلف سعی بر این است تا از به کارگیری انسان تا حد امکان کاسته شود چراکه این امر مستلزم صرف زمان و هزینه ی زیاد، نیاز به مهارت بالا و احتمال وجود خطای انسانی می باشد. به همین منظور جهت حذف پرداخت دستی، این مقاله به بررسی پرداخت قالب فورج با سطح انحنادار که با فرآیند ماشین کاری با تخلیه الکتریکی تولید شده، توسط روش ماشین کاری با جریان سایشی پرداخته است. این قالب ها معمولا به صورت دستی پرداخت می شوند. روش ماشین کاری با جریان سایشی به طور معمول برای صیقل کاری نواحی از قطعه کار به کار می رود که در راستای جریان سایشی باشند. به همین منظور برای توزیع جریان در انحنای قالب از قطعه ی واسطه ای برای ایجاد گذرگاه استفاده شده است. شبیه سازی دو فازی(سیال-جامد) جریان در دو بعد نشان می دهد که مجموع فشار در هر نقطه در یک کورس کامل(کورس رفت و کورس برگشت) تقریبا برابر مقدار ثابتی است که با توجه به رابطه ی مستقیم میزان براده برداری در فرآیند با میزان فشار، می توان پرداخت یکنواختی را انتظار داشت. آزمایش های صورت گرفته نیز صحت شبیه سازی را اثبات می کنند. آزمایش های تجربی نشان داد که هرچه اندازه ی دانه های ساینده بزرگتر باشد، میزان براده برداری نیز بیشتر است. همچنین با افزایش تعداد کورس و غلظت ساینده، نرخ براده برداری نیز افزایش می یابد. دقت ابعادی نیز در این فرآیند حفظ شده است.