مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1397 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در این پژوهش رفتار کششی دما بالای نانوکامپوزیت Al-3 vol% SiC مورد بررسی قرار گرفته است. جهت ساخت نمونه ها، نانوذرات تقویت کننده کاربید سیلیکون (SiC) به همراه ذرات آلومینیوم (Al) خالص (6/99%) به عنوان زمینه توسط آسیاب سایشی مخلوط شدند. مخلوط حاصل سپس تحت فرآیند پرس سرد و اکستروژن گرم در دمای 500 درجه سانتیگراد قرار گرفت. پس از فرآیند اکستروژن و نمونه سازی، رفتار کششی در دماهای مختلف به همراه اندازه گیری چگالی و همچنین مشاهدات ریزساختاری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دهنده بهبود 40 درصدی استحکام نهایی کششی نانوکامپوزیت Al-3vol%SiC در مقایسه با نمونه تقویت نشده در دمای محیط بود. همچنین، افزایش دما حین آزمون کشش تا 270 درجه سانتی گراد منجر به افزایش حداکثر کرنش قابل تحمل گردید. این افزایش دما همچنین، کاهش استحکام نهایی کششی نمونه تقویت نشده و نانوکامپوزیت Al-3 vol% SiC را به ترتیب برابر 50% و 44% به دنبال داشت. مشاهده سطوح شکست نیز نشان داد در نمونه تقویت نشده با افزایش دما، نوع شکست از ترد به نرم تغییر می کند ولی برای نمونه نانوکامپوزیت، نوع شکست همچنان ترد باقی می ماند.

استفاده از کامپوزیت ها در صنایع هوافضا به دلیل خواص منحصربفرد آن ها به طور گسترده ای رو به افزایش است تا آنجا که در برخی از هواپیماها بیش از نیمی از وزن هواپیما را مواد کامپوزیتی تشکیل می دهد. فرآیند سوراخکاری یکی از پرکاربردترین عملیات ماشینکاری به منظور مونتاژ قطعات کامپوزیتی و اتصال آن ها به یکدیگر است. تورق و خطای قطری سوراخ از مهم ترین عیوبی است که در هنگام سوراخکاری کامپوزیت های تقویت شده با الیاف، ایجاد و باعث کاهش کارایی سازه کامپوزیتی می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر زاویه سر مته و اندازه لبه برنده عرضی مته پیچشی بر تورق و خطای قطری سوراخ در سوراخکاری ورق نازک کولار-اپوکسی با صفحه پشتیبان است. آزمایش ها به صورت فاکتوریال کامل و در 3 سطح برای نرخ پیشروی و 3 سطح برای سرعت برشی مته طراحی و انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که کمترین میانگین خطای قطری سوراخ در سوراخکاری با مته پیچشی با زاویه راس 135 با لبه برنده عرضی مته و کمترین میانگین فاکتور تورق در سوراخکاری با مته پیچشی با زاویه 135 بدون لبه برنده عرضی مته به دست می آید.

تشکیل میکروترک ها در ساختار مواد مهندسی از جمله کامپوزیت ها یکی از رایج ترین دلایل واماندگی آن ها می باشد. از طرفی تکنیک های بازرسی و نگهداری مشکل و پر هزینه می باشند، همچنین در بعضی موارد حتی اگر بازرسی ها و تشخیص به درستی انجام شود، همواره امر ترمیم ممکن نیست. از این رو مهندسان از خودترمیمی در سیستم های بیولوژیکی الهام گرفته و از این موضوع برای ترمیم مواد مختلف از جمله کامپوزیت ها استفاده کرده اند. در این پژوهش با بهره گیری از روش های خودترمیمی، به ترمیم میکروترک ها و آسیب های ایجاد شده در یک کامپوزیت اپوکسی-الیاف شیشه پرداخته شده است. بدین منظور از یک سری میکرولوله های توخالی شیشه ای برای ایجاد مکانیزم ترمیم شوندگی استفاده شد. این میکرولوله ها با نوعی ماده ترمیمی که یک رزین دوجزئی می باشد، پر شدند. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر سیکل های گرمایشی بر زمان ترمیم در این کامپوزیت هاست. بدین منظور سیکل های حرارتی متوالی (1، 3 و 5 سیکل) در محدوده دمایی 25 تا 70 درجه سانتی گراد پس از ایجاد آسیب در نمونه، اعمال شدند. نتایج آزمون کشش بیانگر آن بود که بازده ترمیم 86 درصدی که با گذشت 7 روز بدست آمده، تقریبا با اعمال 5 سیکل گرمایشی در محدوده دمایی یاد شده با گذشت تنها 1 روز حاصل می شود.

جوشکاری فراصوتی یک روش نوین و اقتصادی برای اتصال قطعات از جنس مواد گرمانرم مانند پلاستیک، منسوجات و مواد غیرهمجنس به ویژه درتولید انبوه و با کیفیت است. مهم ترین ویژگی های جوشکاری فراصوتی که آنرا از روش های دیگر جوشکاری و اتصال مواد گرمانرم متمایز می کند حداقل تاثیر گذاری بر ساختار مواد، تمیزی و استحکام بالای اتصال به همراه سرعت زیاد انجام فرآیند است. انتقال دهنده و ابزار از اجزای اصلی سیستم جوشکاری فراصوتی هستند که علاوه بر انتقال امواج و تمرکز مناسب انرژی، فشار لازم برای نگهداری سطوح اتصال ذوب شده به منظورتشکیل جوش را تامین می کنند. در این پژو هش طراحی و مدلسازی ابزار غلتکی جوشکاری پیوسته با استفاده از روش عددی اجزا محدود توسط نرم افزار ABAQUS 6. 12 انجام شده است. مقدار فرکانس طبیعی و شکل مود و سایر پارامترهای طراحی و رفتار مجموعه در حین اعمال نوسانات برای 4 نوع ابزار غلتکی مختلف شامل نوع مخروطی شیاردار، پله ای شیاردار، پله ای بدون شیار و نوع زنگوله ای شبیه سازی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که انتقال دهنده پله ای بدون شیار بیشترین ضریب تقویت را دارد لیکن توزیع جابجایی شعاعی در ابزار و انتقال دهنده های مخروطی و پله ای نوع شیار دار نسبت به سایر ابزارها غیر یکنواخت تر می باشد. همچنین در ابزار و انتقال دهنده نوع پله ای بدون شیار و زنگوله ای بازده تبدیل نوسانات طولی به شعاعی بالاتر و توزیع جابجای شعاعی به صورت یکنواخت تر می باشد که در نتیجه شرایط طراحی بهینه را بهتر تامین نموده است.

در این پژوهش به بررسی ساختار میکروسکوپی، فاز شناسی، سختی و رفتار سایشی فولاد ساده کربنیSt52 روکش کاری شده با الکترود پرکروم-کربن با و بدون استفاده از لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی309 پرداخته شده است. جهت روکش کاری از روش جوشکاری قوسی فلز روپوش دار (SMAW) و روش جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW) استفاده شده است. برای بررسی ریز ساختار از میکروسکوپ نوری، الکترونی و آنالیز EDS و جهت بررسی سختی و مقاومت سایشی از آزمون ریزسختی سنجی ویکرز و سایش به روش رفت و برگشتی استفاده گردید. یافته های پژوهش نشان داد که ساختار در سطح نمونه های روکش کاری شده متشکل از کاربیدهای M7C3 و زمینه یوتکتیک "γ " "M" _"7" "C" _"3" است. همچنین در نمونه روکش کاری شده با لایه میانی309 در مقایسه با نمونه ی یک پاس کسر حجمی کاربیدها افزایش یافته است. دلیل این موضوع در ارتباط با کاهش رقت آهن و افزایش رقت کروم در نمونه با لایه میانی309 و به طبع آن افزایش کسر حجمی کاربیدهای M7C3 است. افزایش درصد کاربیدها در نمونه با لایه میانی309 باعث افزایش سختی و به طبع آن افزایش مقاومت به سایش در مقایسه با نمونه ی یک پاس میگردد، به نحوی که سختی سطح و کاهش وزن در آزمون سایش از 780HV و 3. 7mg در نمونه بدون لایه میانی (یک پاس) به 945HV و 2mg در نمونه با لایه میانی309 می رسد. با بررسی سطوح سایش یافته نمونه ها، مشخص گردید که مکانیزم سایش از نوع چسبان می باشد. با افزایش سختی در نمونه با لایه میانی از میزان سایش چسبان کاسته شده است.

روش نشتی شار مغناطیسی متداولترین روش برای تشخیص خوردگی در خطوط انتقال گاز است. بازرسی خطوط لوله معمولا با استفاده از پیگهای هوشمند انجام می شود. پیگ هوشمند دارای تعدادی سیستم مغناطیس کننده برای مغناطیس کردن جداره لوله می باشد. در مکانهایی که عیوب وجود دارند، میدان مغناطیسی نشت می کند. مقدار این میدان نشتی توسط سنسورهای اثر هال اندازه گیری شده و برای تحلیل عیوب استفاده می گردد. در پژوهش های اخیر، طراحی مغناطیس کننده مناسب جهت بهبود احتمال تشخیص عیوب در روش نشتی شار مغناطیسی بسیار مورد توجه پژوهشگران بوده است. در این پژوهش، ابتدا شبیه سازی تست نشتی شار مغناطیسی بر اساس معادلات ماکسول در نرم افزار کامسول انجام شد. قطعه تحت بررسی از جنس کربن استیل با ضخامت 10 میلی متر بود و بر روی آن دو خوردگی پیتینگ با عمق های متفاوت (4 و 6 میلی متر) شبیه سازی شدند. سپس سیگنالهای نشتی شار مغناطیسی بدست آمده از این عیوب بررسی شدند. پس از انجام شبیه سازیها و بدست آوردن ابعاد سیستم مغناطیس کننده، سیستم نشتی شار مغناطیسی طراحی و ساخته شد. ابتدا بمنظور اعتبار سنجی، نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیدند. نتایج مقایسه نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی وجود دارد. خطای نسبی حدود 9% است. در نهایت تست نشتی شار مغناطیسی بر روی قطعه حاوی عیوب پیتینگ با عمقهای متفاوت انجام شده و تصویر سی-اسکن بدست آمد. تصویر سی-اسکن بدست آمده، برای شناسایی نوع عیب و تعیین ابعاد آن استفاده می گردد.