مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:21 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در تحقیق حاضر، بررسی خواص مکانیکی قطعات پلی لاکتیک اسید تولید شده با روش چاپگر سه بعدی FDM انجام گرفته است. بررسی و بهینه سازی شرایط فرآیندی چاپ سه بعدی توسط روش طراحی آزمایش (DOE) تاگوچی به منظور بهبود خواص قطعات پلی لاکتیک اسید در دستور کار قرار گرفته است. درصد پرشدگی (در سه سطح 30، 50 و 70 درصد)، زاویه رستر (در سه حالت 90/0، 30/30-و 45/45-درجه) و ضخامت لایه (در سه سطح 200، 250 و 300 میکرومتر) به عنوان پارامترهای فرآیندی انتخاب شده و اثر آن ها بر روی چگالی (به عنوان معیاری از تخلخل)، استحکام به ضربه (به عنوان معیاری از خواص مکانیکی) و استحکام به ضربه ویژه (نسبت استحکام به ضربه به چگالی) بررسی شده است. از آنالیز واریانس (ANOVA) به منظور شناسایی پارامترهای موثر فرآیندی استفاده گردید. نتایج نشان دادند که درصد پرشدگی موثرترین پارامتر بر روی چگالی و استحکام به ضربه می باشد و با کاهش آن، چگالی و استحکام به ضربه کاهش می یابند و این کاهش به گونه ای است که نسبت آن ها (استحکام به ضربه ویژه) تغییرات اندکی را تجربه می کند. ضخامت لایه موثرترین پارامتر بر روی استحکام به ضربه ویژه بود و با کاهش آن، استحکام به ضربه و استحکام به ضربه ویژه به دلیل تداخل رسترها افزایش یافت. شرایط بهینه برای دست یابی به بهترین خواص مکانیکی شامل زاویه رستر 30/30-درجه و ضخامت لایه 200 میکرومتر بود و درصد پرشدگی بایستی نسبت به کاربرد مدنظر بهینه گردد.

به منظورتعیین اثر عملیات فشردن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ایکپ) بر رفتار تنش-کرنش هسته فولادی ماده دوفلزی فولاد/مس و همچنین تعیین اثر ضخامت پوسته مسی بر کشیدگی سطحی ایجاد شده طی فرایند ایکپ، نمونه های دوفلزی با جازدن میله های فولادی با قطر mm8 در داخل لوله های مسی با ضخامت 75 صدم میلی متر تهیه شدند. نمونه های دوفلزی و تک جزیی فولادی با استفاده از یک قالب ایکپ با زاویه خم داخلیo90 و خارجی o30 تحت فرایند ایکپ قرار گرفتند. در طول مدت حرکت نمونه ها از درون قالب ایکپ، مقدار نیروی اعمالی و جابجایی سنبه اندازه گیری و ثبت گردید. بر روی نمونه های اولیه و ایکپ شده، آزمون کشش انجام شد. همچنین مدل جدیدی برای بیان وابستگی کشیدگی سطحی به قطر نمونه دوفلزی، ضخامت پوسته و خواص استحکامی اجزاء سازنده ماده دوفلزی ارایه شد. اثر ضخامت پوسته بر کشیدگی سطحی با روش اجزاء محدود بررسی گردید. مطابق نتایج به دست آمده پس از یک بار فرایند ایکپ استحکام نهایی هسته فولادی نمونه دوفلزی فولاد/مس و فولادی تک جزیی به ترتیب 60 و 108 درصد افزایش یافت. نیروی فشردن نمونه های دوفلزی فولاد/مس به داخل قالب ایکپ54 درصد کمتر از نمونه های تک جزیی فولادی بود. طبق نتایج حاصل از مدلسازی با روش اجزاء محدود، میزان بیشینه کشیدگی سطحی با افزایش ضخامت پوسته به صورت خطی کاهش یافت. بین نتایج مدل تحلیلی ارایه شده برای بیان اثر ضخامت پوسته بر بیشینه کشیدگی سطحی و نتایج حاصل از روش اجزاء محدود هم خوانی خوبی مشاهده شد.

داربست های حافظه شکلی با محرک دما زیر مجموعه ای از مواد هوشمند می باشد که مطالعه ی رفتار ترمومکانیکی آن ها برای شناخت دقیق عملکرد ضروری است. در این مقاله داربست پلیمری حافظه شکلی از جنس پلیلاکتیک اسید به روش لایه نشانی مذاب در سه حالت استوانه ای مشبک لانه زنبوری، لوزی شکل و بیضی شکل ساخته شده است. پارامترهایی نظیر ابعاد طولی و ضخامت دیواره ی داربست های به چاپ رسیده نسبت به داربست های طراحی شده مورد مقایسه قرار گرفته است و راهکارهایی جهت بالابردن دقت چاپ ارایه گردید. داربست های ساخته شده گزینه ی مناسبی برای کاربرد استنت می باشند. آزمایش هایی با اعمال کرنش محوری 30% به منظور مطالعه رفتار حافظه شکلی پلیمر بر روی داربست ها انجام شد. نتایج نشان داد که درصد بازیابی شکل داربست های دارای شبکه های توری شکل متقارن زاویه دار، نسبت به ساختار مشبک بیضی شکل بیشتر است. کمینه ی درصد بازیابی طولی متعلق به ساختار مشبک بیضی شکل بوده و برابر است با 74/5%. بازیابی طولی داربست های مشبک لانه زنبوری و لوزی شکل تقریبا یکسان و برابر با 80/3%. می باشد. از نتایج این پژوهش می توان در طراحی استنت هایی با درصد بازیابی شکلی بالا و نیز بهینه سازی هندسه شبکه های استنت به منظور افزایش نیروی بازیابی هنگام به برطرف کردن گرفتگی عروق استفاده نمود.

در این پژوهش، ابتدا جوشکاری آلومینیوم به مس با استفاده از فرآیند جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی انجام شد و سپس خواص مکانیکی حاصل از تغییرشکل پلاستیک ناشی از نورد، با درصد کاهش در ضخامت های 30 و 60 بررسی و با نمونه جوشکاری شده بدون نورد مقایسه شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که استحکام کششی نهایی نمونه ها به ترتیب برای نمونه جوشکاری شده بدون نورد، MPa 99، 30 درصد کاهش در ضخامت، MPa 143 و 60 درصد کاهش در ضخامت، MPa 132 بوده و در نمونه جوشکاری شده بدون نورد، شکست از زمینه آلومینیومی رخ داده است ولی در حالت نورد شده با 30 و 60 درصد کاهش در ضخامت، شکست دقیقا از مرز جوش بوده است. بررسی های ریزساختاری منطقه جوش و سطح شکست نمونه ها نشان داد که ترکیبات بین فلزی Al4Cu9 و Al3Cu که از شایع ترین ترکیبات بین فلزی دراین نوع اتصالات غیر مشابه است، در این نواحی به وجود آمده است. به وجود آمدن این نوع ترکیبات در مرز جوش، یکی از عوامل مهم شکست از مرز اتصال در نمونه های جوشکاری و نورد شده است. نتایج سختی سنجی نیز وجود این ترکیبات بین فلزی را اثبات کرد. با افزایش درصد کاهش در ضخامت نورد از 30 به 60، استحکام جوش با افزایش میکروترک ها، ناشی از همین ترکیبات بین فلزی، کاهش یافته است. در نهایت می توان گفت با انتخاب بهینه درصد کاهش در ضخامت در فرآیند نورد (30 درصد)، می توان استحکام کششی نهایی نمونه های غیر مشابه Al/Cu جوشکاری شده به روش اصطکاکی-اغتشاشی را به میزان قابل توجه(حدود 43 %) افزایش داد.

عملیات سطحی کوبش فراصوتی (اولتراسونیک نیدل پینینگ) از روش های نوین قابل استفاده جهت تقویت سطوح قطعات فلزی در برابر بارگذاری های استاتیکی و دینامیکی می باشد. استفاده از این فرایند نیازمند انتخاب دقیق و بهینه پارامترهای عملکردی است. در پژوهش حاضر، با استفاده از مطالعه عددی تاثیر پارامترهای مانند: قطر پین (Needle)، دامنه، سرعت حرکت دستگاه و نیروی استاتیکی بر روی تنش پسماند ایجاد شده روی ورق های آلومنیوم آلیاژی Al6061 بررسی شده است. با استفاده از دستگاه تفرق اشعه ایکس تنش پسماند اندازه گیری شد. از روش لایه برداری الکتروشیمیایی جهت اندازه گیری توزیع تنش پسماند در عمق نمونه استفاده گردید. مدل سه بعدی اجزاء محدود فرایند عملیات سطحی کوبش فراصوتی با استفاده از نرم افزار آباکوس شبیه سازی شد. با استفاده از اندازه گیری های آزمایشگاهی تنش پسماند مدل اجزا محدود ارایه شده اعتبار سنجی شد. سپس، پارامترهای مهم فرایند کوبش فراصوتی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود بررسی شد. جهت طراحی آزمایش ها و بهینه سازی پارامتراهای فرایند از روش تاگوچی استفاده شد. بر اساس نتایج مشخص شد که قطر پین در مقایسه با پارامترهای دیگر تاثیر کمتری بر روی تنش پسماند فشاری بیشینه دارد و تنش پسماند با افزایش دامنه و کاهش سرعت حرکت ابزار افزایش می یابد. همچنین، در حالت انتخاب پارامترهای بهینه بیشینه تنش پسماند 24% افزایش یافت.

تحمل دماهای بالا در مواد مرکب یکی از پارامترهایی است که همواره مورد توجه می باشد. به ویژه زمانی که این نوع مواد در بخش های حساس وسایل پرنده مورد استفاده قرار می گیرند. عموما بخش های حساس وسایل پرنده می بایست علاوه بر شفافیت راداری، مقاومت مکانیکی خوبی نیز در دماهای بالا دارا باشند. به این منظور کامپوزیت با زمینه تفلون یکی از گزینه های مناسب می باشد. تفلون از جمله پلیمرهایی است که دارای مقاومت در برابر حرارت بالا و ثابت دی الکتریک پایین است. در این مقاله فرآیند آماده سازی کامپوزیت پلیمری تفلون تقویت شده با الیاف شیشه به روش پخت معمولی صورت گرفته است. به منظور دستیابی به فرآیند بهینه پخت کامپوزیت زمینه تفلون، سیکل های مختلف دما و زمان انتخاب و بررسی شده و سیکل بهینه پخت این گونه مواد مرکب با روش طراحی آزمایش بدست آمده است. درادامه خواص مکانیکی کامپوزیت های تولید شده با فرآیند پخت متفاوت، اندازه گیری شدند. جهت تعیین خواص مکانیکی آزمون کشش و جهت تعیین خواص الکتریکی و اکترومغناطیسی آزمون تست ثابت دی الکتریک در باند X انجام گرفت. هم چنین تانژانت تلفات کامپوزیت تولید شده نیز به دست آمد. ماکزییم استحکام کششی و مدول یانگ کششی که در این پژوهش به دست آمد به ترتیب برابر با 130 مگاپاسکال و 3/65 گیگاپاسکال است. ماکزیمم ثابت دی الکتریک و تانژانت تلفات نمونه های تولیدی در باند X به ترتیب برابر با 2/37 و 0/096 است. درنهایت به منظور اعتبار سنجی نتایج بدست آمده در این تحقیق، نتایج آزمون های انجام شده با نتایج سایر مراجع در این زمینه مقایسه شده است.