مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1403 | دوره:56 | شماره:12 |تعداد مقالات:6

فاصله بازوهای ثانویه دندریتی یکی از مهم ترین ویژگی های ریزساختاری در انجماد دندریتی آلیاژها، حین فرایندهای ریخته‎ گری و جوشکاری است و تأثیر قابل توجهی بر سختی و استحکام کششی آلیاژ دارد. آلیاژ دارد. عامل اساسی مؤثر بر فاصله بازوی دندریت ثانویه، سرعت سرمایش حین انجماد حوضچه مذاب است و اندازه ‎گیری عملی سرعت سرمایش فلز جوش در حین فرایند جوشکاری کاری بسیار دشوار است. از این رو باید از روش‎ های عددی برای پیش بینی آن، استفاده نمود. در این پژوهش، ابتدا سه نمونه سوپرآلیاژ IN738-LC با جریان های 95، 120 و 132 آمپر تولید و یک مدل حرارتی المان محدود سه بعدی برای تحلیل جریان گرمای گذرا و محاسبه نرخ سرمایش در نقاط مختلف فلز جوش توسعه یافت. نتایج مدل با آزمایش های تجربی صحه گذاری شد. نتایج نشان داد که نرخ سرمایش در نمونه 95 آمپر در نزدیکی خط ذوب بین 650 تا 800 کلوین بر ثانیه و در نمونه 132 آمپر بین 270 تا 350 کلوین بر ثانیه است. سپس با استفاده از تصاویر میکروسکوپی، فاصله بازوهای ثانویه دندریتی در مناطق مختلف فلز جوش اندازه گیری و ثوابت a و n در رابطه ریاضی بین فاصله بازوهای ثانویه دندریتی و سرعت سرمایش به دست آمد که به ترتیب برابر با 34/62 و 0/3 شد. این مدل، ابزاری کارآمد برای پیش بینی ریزساختار و خواص مکانیکی در جوشکاری ارائه می دهد و می تواند در بهینه سازی فرآیندهای جوشکاری مورد استفاده قرار گیرد.

هیدروژن سبز می تواند از مهمترین انرژی های قابل استفاده در مصارف خانگی، حمل و نقل و صنعت باشد. از روش­های تولید هیدروژن، استفاده از الکترولایزر غشا پلیمری با صفحات فتوولتائیک است. به منظور عدم ذخیره­سازی هیدروژن و کربن زدایی، تزریق هیدروژن به خط لوله گاز شهری راه­کاری موثر است. در مطالعه حاضر، تزریق هیدروژن به خط لوله گاز شهری بررسی شده و برای این که دبی هیدروژن تزریق شده کمتر از 10 درصد دبی گاز باشد؛ نیازمند به تولید 20/69 مول بر ثانیه هیدروژن است. بر اساس مدل سازی ریاضی، برای تولید هیدروژن مورد نیاز، باید از 3230 سل با مساحت 2500 سانتی مترمربع استفاده شود. فشار هیدروژن تزریقی 17/23 بار است. برای رساندن هیدروژن به این فشار، از یک کمپرسور الکتروشیمیایی با 1600 سل و مساحت 2500 سانتی مترمربع استفاده می شود. توان مصرفی الکترولایزر و کمپرسور برای تزریق 9/5 درصد هیدروژن در زمان حداکثر تابش خورشیدی و با احتساب تلفات، 6/64 مگاوات است. برای تولید این توان با سامانه فتوولتائیک، 12991 پنل STP550S-C72/Vmh احتیاج است. با در نظر گرفتن فشار الکترولایزر برابر با 17/23 بار، کمپرسور می­تواند حذف شود و از الکترولایزر فشار بالا استفاده شود. افزایش فشار در ورودی کمپرسور منجر به کاهش توان مصرفی و در نتیجه افزایش بازده انرژی آن می شود

آلیاژهای CoCrMo با داشتن مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی بالا و نیز سازگاری زیستی مناسب، به صورت گسترده ای در کاربردهای مختلف پزشکی از قبیل کاشتنی های داخل بدن مورد استفاده قرار می گیرند. اخیراً با توجه به مزایای روش ذوب بستر پودر لیزری در ساخت قطعات با شکل پیچیده و با سرعت بالا، تولید آلیاژهای CoCrMo با این روش، مورد  توجه محققین قرار گرفته است. از آن جا که مقاومت به سایش قطعات در کاربردهای پزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است، در این مقاله تاثیر پارامترهای بار اعمالی و نیز مسافت ساییدگی، روی رفتار سایشی آلیاژ CoCrMo تولید شده با روش ذوب بستر پودر لیزری بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش بار اعمالی، مقدار سایش صورت گرفته در قطعات به صورت تصاعدی افزایش می یابد. رگرسیون غیر خطی داده ها توانست یک چند جمله ای درجه 2 را با دقت بالایی برای بیان ارتباط بین مقدار سایش پدیدار شده نسبت به بار اعمالی ارائه دهد. همچنین ملاحظه شد که با افزایش مسافت طی شده در طول آزمایش سایش پین روی دیسک از 500 به m 1000، حجم اتلاف ماده از حدود 1500 به mm3 2500 افزایش می یابد و ساز و کار سایش از نوع خراشان شدید به نوع خراشان خفیف در کنار سایش چسبان تغییر می یابد.

این پژوهش به بررسی تأثیر فرآیند اکستروژن پیچشی تحت فشار بالا، به عنوان یکی از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، بر خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژهای AZ80 و ZK30 پرداخته است و با ایجاد کرنش های بالا، موجب بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها شده است. ابتدا، آلیاژها با ریخته گری دورانی تولید و سپس در دمای اتاق تحت اکستروژن پیچشی فشار بالا قرار گرفتند. آزمون های پانچ برشی و سختی سنجی ویکرز برای بررسی خواص مکانیکی انجام شد و ساختار نمونه ها با پراش الکترون های بازگشتی بررسی شد. میانگین اندازه دانه برای آلیاژAZ80  از مقدار اولیه  5/10 به مقدار μm 2/40، μm 3/52 و μm 3/33 به ترتیب برای حالت های v8ω0.6،  v5ω1و v1ω1 تغییر یافت و برای آلیاژ ZK30  از مقدار اولیه μm 30/87 به  µm6/51 در حالتv6ω0.6  کاهش یافته است. استحکام برش نهایی آلیاژAZ80  در نمونه اکسترود شده  MPa157/65 و تحت فرآیند اکستروژن پیچشی فشار بالا در حالت v8ω0.6 به  MPa183/63 می رسد و هرچه نسبت ω/v افزایش یابد، مقداراستحکام برش نهایی کاهش می یابد. برای آلیاژZK30  در نمونه اکسترود شده  MPa147/95و تحت فرآیند اکستروژن پیچشی فشار بالا در حالت v6ω0.6 بهMPa 176/33 می رسد که %20 افزایش یافته است. باتوجه به نتایج، استحکام برش نهایی نمونه ها پس از فرآیند اکستروژن پیچشی فشار بالا افزایش یافته و موجب بهبود خواص مکانیکی آلیاژها شده است که دلیل این امر ریزتر شدن اندازه دانه تحت فرآیند اکستروژن پیچشی فشار بالا است.

ایجاد جریان چرخشی در محفظه های احتراق یکی از روش های افزایش بازده احتراق محسوب می گردد. استفاده از چرخاننده یکی از روش های ایجاد جریان چرخشی در محفظه های احتراق می باشد. اساس کار چرخاننده، ایجاد یک جریان چرخشی با استفاده از پره های زاویه دار بوده که با ورود به محفظه موجب ایجاد یک ناحیه جریان چرخشی می شود. این جریان چرخشی، به نوبه خود سبب اختلاط بهتر می شود و متعاقبا موجب بهبود فرایند احتراق می شود. مهمترین و چالش برانگیزترین روش، تغییر در هندسه چرخاننده می باشد. استفاده از چرخاننده دوطبقه، نوآوری جدیدی در طراحی چرخاننده شناخته می شود. تعامل بین چرخاننده داخلی و بیرونی، شناسایی نواحی گردش مجدد تشکیل شده و تغییرات شدت آشفتگی در استفاده از چرخاننده دوطبقه و بررسی تغییرات عدد چرخش از جمله مواردی می باشد که در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج مقایسه بین چرخاننده یک طبقه و دوطبقه نشان می دهد که چرخاننده تک طبقه ناحیه گردش مجدد بزرگتر و شدت چرخش بیشتری نسبت به چرخاننده دوطبقه ایجاد می کند. علاوه بر نواحی گردش مجدد موجود در محفظه احتراق دارای چرخاننده تک طبقه، چهار ناحیه گردش مجدد دیگر بعد از چرخاننده دوطبقه تشکیل می شود که می تواند موجب پایداری شعله گردد. از طرفی استفاده از چرخاننده دوطبقه، انرژی جنبشی آشفتگی را  تا 75 % و همچنین شدت آشفتگی را تا 60 % افزایش می دهد. افزایش این دو پارامتر موجب افزایش میزان اختلاط، و دستیابی به توزیع یکنواخت سرعت محوری در فاصله کوتاه تری از محفظه می گردد.

پیستون قلب یک موتور است که تحت بارگذاری حرارتی و مکانیکی قرار دارد. خستگی ناشی از تنش های ترمومکانیکی نقش موثری در ایجاد آسیب و کاهش عمر خستگی پیستون دارد. هدف این پژوهش ارزیابی اثر تنش پسماند بر عمر خستگی پرچرخه پیستون پوشش داده شده موتور XU7JP/L3 است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی پرچرخه پیستون با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار انسیس به منظور پیش بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی پرچرخه با استفاده از تئوری گودمن و نرم افزارانسیس ان کددیزاین انجام شده است. نتایج تحلیل ترمومکانیکی نشان داد که سیستم پوشش حائل حرارتی باعث کاهش تنش در پیستون در حدود 9 مگاپاسکال یا 10 درصد می شود. نتایج تحلیل اجزای محدود نشان داد که تنش و تعداد سیکل های گسیختگی در ناحیه بالای پین پیستون بحرانی هستند. عمر خستگی پرچرخه پیستون بدون پوشش و پوشش داده شده بترتیب 108*2/51 و 108*3/415 سیکل پیش بینی گردید. نتایج تحلیل عمر خستگی پرچرخه نشان داد که تعداد سیکل های گسیختگی پیستون پوشش داده شده حدود 36 درصد بیشتر از پیستون پوشش داده نشده است. باتوجه به نتایج تحلیل عمر خستگی پرچرخه، درنظر نگرفتن اثر تنش پسماند  باعث می شود که تعداد سیکل های گسیختگی حدود 6/4 درصد بیشتر از میزان مجاز تخمین زده شود. بنابراین لازم است اثر تنش پسماند در تحلیل ترمومکانیکی و عمر خستگی پرچرخه پیستون پوشش داده شده درنظر گرفته شود.