مهندسی مکانیک مدرس
سال:1402 | دوره:24 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

امروزه نیاز صنعت به اتصال فلزات غیرهم جنس به خصوص در صنایع خودروسازی و هواپیماسازی افزایش پیدا کرده است. در این راستا، به­منظور انجام اتصال بین فلزات، از روش های جدیدی تحت عنوان اتصال حالت جامد استفاده شده است که در میان این روش ها، اتصال­دهی به روش الکترومغناطیسی از سایر روش ها کم هزینه تر و با سرعت بالاتر انجام می شود. در این پژوهش، ابتدا امکان سنجی اتصال لوله مسی به لوله کامپوزیتی به روش الکترومغناطیسی و کیفیت اتصال مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس تأثیر  پارامتر فرآیندی ولتاژ جوشکاری بر خواص مکانیکی استحکام توسط آزمایش حلقه مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها هم به منظور بررسی سختی سطح نمونه های جوشکاری شده از آزمون سختی سنجی ویکرز استفاده گردید. نتایج نشان می­دهد که اتصال نمونه های مس به کامپوزیت به خوبی انجام گرفته است. مشاهده شده است که با افزایش ولتاژ، بدلیل بیشتر شدن انرژی برخورد دو لوله، نیروی اتصال به میزان حدود 2 برابر افزایش پیدا کرده است. در نمونه 8  کیلوولت، به دلیل افزایش سرعت برخورد، تغییرشکل پلاستیک شدیدتری نسبت به دیگر نمونه ها ایجاد شده که سبب تغییر شکل موضعی بیشتر فصل مشترک جوش و در نتیجه افزایش سختی شده است. سختی فصل مشترک در این نمونه نسبت به نمونه 5 کیلوولت حدود 8 درصد بیشتر بوده است.

اینکونل718 به دلیل خواص مکانیکی فوق العاده در طیف گسترده ای از صنایع نفت و گاز، هسته­ای، هوایی و. . . استفاده می شود. استفاده از روش ساخت افزایشی جهت تولید قطعات با سرعت در حال افزایش می­باشد. با توجه به محدودیت­های ابعادی که در ساخت قطعات به روش ساخت افزایشی وجود دارد این قطعات در کاربردهای متفاوت باید به سایر قطعات به کمک روش­های مرسوم اتصال­دهی مانند جوشکاری متصل شوند. در این تحقیق به تحلیل حرارتی جوشکاری پلاسما یک ورق اینکونل 718 ساخته شده به روش ذوب لیزری انتخابی با استفاده از نرم افزار آباکوس پرداخته می­شود. حرارت ورودی با توزیع گوسی توسط زیر برنامه دیفلاکس با زبان برنامه نویسی فرترن به مدل وارد گردید. جهت اعتبار سنجی مدل حرارتی، اندازه­گیری دما حین انجام فرآیند جوشکاری با استفاده از ترموکوپل­انجام گرفت و تطابق نسبتا مناسبی بین نتایج آنالیز حرارتی عددی و تجربی مشاهده شد. بررسی­های میکروساختار توسط میکروسکوپ نوری بر روی نمونه­های جوشکاری شده صورت گرفت و ریزساختار فلز پایه، ذوب و منطقه متاثر از حرارت مورد بررسی قرار گرفت. ساختار دندریتی در ناحیه جوش و رخ دادن تبلور مجدد در ناحیه متاثر از حرارت مشهود بود. نتایج آزمون کشش نشان داد که نمونه بدون جوش دارای حد تسلیم و شکل­پذیری بالاتری است.

خوردگی داغ و رشد لایه اکسیدی (TGO) عوامل مخربی در پوشش های سد حرارتی (TBC) هستند که در شرایط کاری منجر به شکست پوشش می شوند. در مطالعه حاضر رفتار خوردگی داغ و تغییرات TGO برای TBC های که لایه رابط آن با روش های اسپری پلاسمای اتمسفر (APS) و پاشش حرارتی سوخت اکسیژن با سرعت بالا (HVOF) اعمال شدند ارزیابی شده است. هر دو نوع پوشش برای شرایط یکسان تحت آزمایش خوردگی داغ سیکلی با دمای 1100 درجه سانتی گراد در معرض نمک های مذاب Na2SO4 و V2O5 قرار داده شدند سپس ریزساختار آن ها با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شده است. همچنین تغییرات ضخامت TGO در سیکل های مختلف با استفاده از نرم افزار Image J و تصاویر SEM اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد با نفوذ مذاب نمک های خورنده و واکنش آن با لایه YSZ یک تغییر فاز از تتراگونال به مونوکلینیک برای زیرکونیا اتفاق افتاده است و همچنین با تخلیه ایتریا از ساختار پوشش، محصولات واکنشی YVO4 برای TBC ها به وجود آمده است. تحمل سیکل خوردگی داغ TBC ها و رفتار رشد TGO نشان می دهد پوشش های که لایه رابط آن ها با روش HVOF اعمال شده است عملکرد بهتری نسبت به روش APS نشان می دهند.

کمبود آب آشامیدنی مشکلات متعددی را برای جامعه بشری ایجاد کرده است. از این رو تولید آب شامیدنی از آب شور دریاها از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش های تولید آب شیرین از آب شور دریا، استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی است. در کار حاضر به شبیه سازی عددی آب شیرین کن خورشیدی سنتی تک کابینه همراه با قرار دادن موانع مستطیلی، مثلثی، موج دار بر روی دیواره های چپ و راست آب شیرین کن پرداخته شده است. قراردادن موانع باعث تغییر در الگو جریان هوای مرطوب داخل آب شیرین کن شده که بر نرخ انتقال حرارت و میزان تولید آب شیرین تاثیر می گذارد. همچنین تغییر در اندازه موانع و تعداد آنها، باعث تغییرات در نتایج می شود. آب شیرین کن با موانع شبیه سازی شده است، برای شبیه سازی ذکر شده، معادلات بقای پیوستگی، مومنتوم، انرژی و غلظت به روش حجم محدود گسسته سازی شده و توسط نرم افزار اوپن فوم (Open Foam) حل شده است و نتایج به صورت تابع جریان و کانتورهای غلظت ارائه شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که با قرار دادن موانع موج دار با تعداد و اندازه مشخص بر روی دیواره های چپ و راست آب شیرین کن، نرخ انتقال حرارت و میزان تولید آب شیرین به ترتیب حدود  34/31 %  و  31 %  نسبت به حالت سنتی افزایش پیدا کرده است.

1در این پژوهش، به منظور ارزیابی انعطاف پذیری و در نتیجه منطقه مناسب کارپذیری آلیاژ نوین تیتانیوم  Ti-3Al-8Mo-7V-3Cr(Ti-3873)، آزمایش کشش گرم در مناطق دوفاز آلفا بتا و تک­فاز بتا با نرخ کرنش 1/0 بر ثانیه در محدوده دمای oC 650 تا850 انجام شد. به منظور برقراری ارتباط میان تحولات ریزساختاری و انعطاف پذیری، ریزساختار نمونه ها قبل و پس از تغییرشکل گرم توسط میکروسکوپ­های نوری و الکترونی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان انعطاف پذیری حاصل از آزمایش کشش گرم آلیاژTi-3873، در محدوده دمایی oC 650 تا 750 به دلیل وقوع استحاله فازی آلفا به بتا و حذف تدریجی فاز آلفا، از 33% به 54% افزایش یافت و حداکثر میزان انعطاف­پذیری آلیاژ در دمای oC 850 به میزان 71% بدست آمد. بررسی­های ریزساختاری، مرزدانه­های کشیده شده و مضرس شده را نشان داد که حاکی از وقوع بازیابی دینامیک است. همچنین دانه­های تبلور مجدد یافته در ریزساختار نمونه تغییر شکل یافته در دمای oC 850 مشاهده شد. لذا می­توان بیان نمود مکانیزم ترمیم آلیاژ Ti-3873 هنگام آزمایش کشش گرم، بازیابی دینامیک و در ادامه اندکی تبلور مجدد دینامیک است. در نهایت بررسی نتایج انعطاف پذیری پژوهش حاضر نشان داد که محدوده دمایی مناسب تغییر شکل آلیاژ Ti-3873 ، oC 800 تا850 است.

یکی از روش­های مناسب برای ساخت بیلت­ها و لوله­های مرکب استفاده از فرآیند اکستروژن است. در ساخت سفینه­های فضایی، موشک­ها و سایر وسایل پیشرفته در صنایع هوافضا، اکستروژن آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم بسیار کاربرد دارند. برای ساخت قاب­ها و کف هواپیما ترکیبی از صفحات، قطعات اکسترودی و ورقه­های شکل داده شده استفاده می­شود. حدود 60 درصد از ساختار هواپیما و 80 درصد از وزن بدون بار هواپیما از آلیاژ­های آلومینیوم است. آلومینیوم استحکام نسبت به وزن بالا، شکل­پذیری عالی را داراست. منیزیم سبک­ترین فلز مهندسی است و دارای کم­ترین چگالی است و موجب صرفه­جویی در مصرف سوخت می­شود. این مقاله به صورت عددی و تجربی به اعمال فرآیند اکستروژن بر­ روی بیلت­های مرکب Al/Mg می­پردازد. در این مقاله، فرآیند اکستروژن در نسبت­های اکستروژن، دما و سرعت­های مختلف مورد آزمایش قرار ­گرفته و اثر پارامترهای مختلف فرآیند بر روی خواص محصول اکسترود شده بررسی­گردیده است. همچنین این فرآیند در نرم­افزار آباکوس شبیه­سازی گردیده و سپس نتایج تجربی حاصل از کار آزمایشگاهی و نتایج عددی حاصل از شبیه­سازی با یکدیگر مقایسه و اعتبار سنجی گردید و میزان درصد خطا مابین نمودارهای نتایج تجربی و عددی توسط نرم افزار اورجین مورد بررسی قرار گرفت که نزدیک بودن نتایج و صحت کار آزمایشگاهی نشان داده شد.