نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید (فارسی)(نشریه بین المللی علوم مهندسی)
سال:1386 | دوره:18 | شماره:4 (ویژه نامه مهندسی متالورژی و مواد) |تعداد مقالات:14

در پی بروز پدیده کاهش خواص مکانیکی توام با نشتی و نیز شکست مکرر قطعات، در شرایط اعمال تنش های کمتر از حد در نظر گرفته شده در طراحی، مقطع شکست تعدادی قطعات تولید شده به روش ریخته گری تحت فشار مورد بررسی قرار گرفت. نشتی مشکلی است که در تعداد قابل توجهی از قطعات ریختگی تولید شده به روش تحت فشار گزارش می شود. در این تحقیق مشاهده شد که لایه های فیلم اکسیدی، حباب های معمولی و نیز حباب های دنباله دار به میزان زیادی تشکیل شده اند. بنظر می رسد که عوامل فوق، به عنوان ناپیوستگی، نقش مهمی در کاهش خواص مکانیکی و بویژه بروز نشتی در قطعات تولیدشده به روش ریخته گری تحت فشار دارند. حباب زدگی به عنوان یک عیب عمومی و تشکیل رد حباب به عنوان یک عیب خاص، که قبلا در ریخته گری معمولی گزارش شده بود، به صورت دیگری و در واقع بصورت حباب دنباله دار در این قطعات مشاهده گردید. مشخصات حباب دنباله دار بوجود آمده در این قطعات با آنچه در ریخته گری معمولی مشاهده شد تفاوت هایی دارد که در این مقاله ارایه شده است.

بهینه سازی خواص جرم های ریختنی آلومینا- اسپینل از طریق توزیع مناسب ذرات به منظور فراهم کردن یک سیستم پایدار و مناسب برای جلوگیری هر چه بهتر در مقابل عوامل مخرب در حین کار و سرویس دهی از شاخص های اصلی تحقیق حاضر می باشد. مهمترین پارامتری که در این تحقیق به بررسی آن پرداخته شد بررسی اثر نحوه توزیع اندازه ذرات و دانه بندی اگریگیت ها بر خواص و ویژگی های جرم های ریختنی کم سیمان آلومینا- اسپینل بوده است. بدین منظور فرمولاسیون های مختلفی با دانه بندی های متفاوت طراحی گردید و خواص مختلف نمونه ها بر اساس استانداردهای مشخص اندازه گیری شد. در نمونه هایی که پارامتر q آنها در معادله آندریازن اصلاح شده معادل 0.22 بود، خواصی نظیر دانسیته، تخلخل، استحکام گرم و سرد برتری قابل ملاحظه ای نسبت به بقیه نمونه ها نشان دادند. همچنین تاثیر حضور فازهای مختلف و نوع ریزساختار بر خواص مختلف فیزیکی و مکانیکی نمونه ها، از طریق انجام آنالیزهای فازی و تحلیل تصاویر میکروسکوپی ریزساختاری (SEM+EDS) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

در این مقاله، با هدف درک مکانیزم های مقاوم کنندگی الیاف کوتاه در کامپوزیت های سیمانی، اثر پیوند بین الیاف و ماتریس بررسی شد. به این منظور، آزمایش های بیرون کشیدن لیف از درون ماتریس (Pull-out) بر روی الیاف فولادی محاط شده در ماتریس سیمانی انجام گرفت. الیاف با دو شکل متفاوت صاف و خم (Hook)، و سه نوع مختلف شرایط سطحی (بدون پوشش، دارای پوشش فسفاته روی و دارای پوشش فسفاته روی- کلسیم)، بررسی شدند و اثرات شکل و پوشش لیف بر رفتار بیرون کشی آن با استفاده از منحنی های نیرو- تغییر مکان تعیین شدند. به منظور بررسی تاثیر خصوصیات فصل مشترک بر استحکام و مقاومت شکست نیز، نمونه های کشش استخوان شکل (Dog-bone) از کامپوزیت تقویت شده با الیاف مختلف ساخته شد، و منحنی های نیرو- تغییر مکان کششی آنها رسم شد. همچنین ریزساختار فصل مشترک الیاف با ماتریس توسط میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد.

حضور ذرات فاز ثانویه عامل اصلی استحکام در آلیاژهای آلومینیم گروه دو هزار بحساب می آید. این ذرات خواص کارگرم پذیری آلیاژهای فوق را نیز تحت تاثیر قرار می دهند. بنابراین مطالعه تاثیر مشخصه های این ذرات بر شکل پذیری گرم این دسته آلیاژها ضروری می باشد. در این تحقیق با انجام فرآیند عملیات حرارتی قبل از تغییر شکل گرم، اندازه و توزیع ذرات رسوب حاضر در ریزساختار تغییر داده شد. سپس با انجام آزمایش فشار گرم در درجه حرارت های 200oC و 300oC با نرخ کرنش های 0.01, 0.001 و 0.1 بر ثانیه، رفتار کار گرم آلیاژ آلومینیم 2024 و تاثیر ریزساختار اولیه بر سرعت کار سختی در این آلیاژ مورد مطالعه قرار گرفت. روند افزایش تنش سیلان در منحنی های تنش حقیقی- کرنش حقیقی حاصله نشان می دهد که علاوه بر پدیده کار سختی، رسوب گذاری دینامیک ذرات فاز دوم نیز صورت پذیرفته است. از طرف دیگر ادامه تغییر شکل باعث تخلیه عناصر محلول و افزایش درصد حجمی رسوبات درشت می شود. بدین ترتیب سرعت بازیابی دینامیکی در مناطق عاری از عناصر محلول جامد و رسوبات ریز بیشتر شده و این پدیده به نوبه خود باعث افت تنش در حین تغییر شکل گرم یا کار نرمی دینامیکی می گردد.

در این پژوهش علت تخریب یک سری از سوپاپ های موتور پیکان مورد بررسی قرار گرفته است. از متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز EDX برای شناسایی و بررسی ساختار پوشش و تعیین علت تخریب، استفاده شده است. نتایج حاصل از آنالیز EDX نشان داده است که آلیاژ به کار رفته برای پوشش نشیمنگاه، مشابه استلایت 6 می باشد. بررسی های متالوگرافی نوری و الکترونی وجود بازوهای دندریتی احاطه شده در یوتکتیک بسیار ریزی را نشان داده است که این موضوع تاییدی بر شباهت آلیاژ پوشش با استلایت 6 است. بررسی ترکیب شیمیایی پوشش در دیاگرام سه تایی Co-Cr-W نشانگر آن است که بازوهای دندریتی، Co(a) بوده که در یوتکتیکی از کاربیدهای M7C3 و محلول جامد پایه کبالت محصور شده است. مشاهدات متالوگرافی، حاکی از کروی شدن کاربیدها در اکثر مناطق پوشش را داشت که در اثر نامناسب بودن فرایند ساخت می تواند بوجود آمده باشد. الگوی فرسایش سطح نیز تنها، اثر جریان یافتن ماده را نشان داد.

فولادهای دوفازی فریتی مارتنزیتی دسته جدیدی از فولادهای با استحکام بالای کم آلیاژ هستند. منشا استحکام بخشی در این فولادها، تحمل نیرو توسط مارتنزیت سخت در یک زمینه نرم فریتی می باشد. اندازه دانه فریت و همچنین کار سرد اولیه بر روی این فولادها می تواند در خواص نهایی آنها تاثیر به سزایی بگذارد. از آنجا که در این مورد در کشور ما تحقیقات کمی صورت گرفته است، لذا در این پژوهش اثر تغییر شکل سرد اولیه و اندازه دانه فریت بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد دو فازی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور فولاد کم کربنی ابتدا با درصدهای مختلف کاهش سطح مقطع (%0، %29، %45 و %62) تحت نورد سرد قرار گرفت و سپس در دماهای میان بحرانی 740oC و 780oC برای زمان های 5 و 10 و 15 دقیقه نگهداری شده و سریعا کوئنچ گردید، تا ساختار دوفازی فریتی مارتنزیتی حاصل شود. سپس کلیه نمونه ها تحت آزمایش های کشش، سختی سنجی و متالوگرافی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که با افزایش تغییر شکل سرد اولیه در زمان و دمای ثابت آنیل میان بحرانی، اندازه دانه فریت کاهش و کسر حجمی مارتنزیت افزایش می یابد. استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و سختی با افزایش تغییر شکل سرد، افزایش یافته و کرنش کل کاهش می یابد. همچنین با کاهش اندازه دانه فریت، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و سختی افزایش یافته و کرنش کل کاهش می یابد.

آلیاژهای ریختگی WE43 و WE54 نسل جدیدی از آلیاژهای Mg-RE می باشند که در شرایط رسوب سخت شده به دلیل سبکی و برخورداربودن از استحکام ویژه بالا، مقاومت به خوردگی و جذب ارتعاش بسیار خوب، اخیرا در صنایع هوافضا و خودرو بکار برده می شوند. در این پژوهش مراحل اولیه رسوب گذاری در هر دو آلیاژ در محدوده حرارتی 150-300oC مورد مطالعه قرار گرفته و ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری رسوب های ایجادشده و روابط کریستالوگرافی آنها با زمینه تعیین گردیده است. انعطاف پذیری هر دو آلیاژ در شرایط عملیات حرارتی T6 (یکنواخت سازی ریز ساختار در دمای 525oC به مدت 8 ساعت، کوئنچ کردن در آب 60 درجه و عملیات رسوب سختی در 250oC به مدت 16 ساعت) در حین کاربرد در دماهای 100 الی 150oC به تدریج کاهش می یابد. نتایج حاصله نشان داد که پدیده کاهش انعطاف پذیری در اثر رسوب یافتن تدریجی مناطق GP از محلول در تعادل با رسوبات نیمه پایدار در حین سرویس می باشد.

امروزه سرامیک ها به علت وزن سبک و خواص مکانیکی مطلوب در زره های کامپوزیتی لایه ای مورد استفاده قرار می گیرند. زره کامپوزیتی لایه ای شامل یک صفحه سرامیکی است که با یک ماده نرم و ضخیم مانند فلز حمایت می شود. روش های متعددی برای اتصال صفحه سرامیکی به فلز وجود دارد. در این تحقیق از روش پلاسما اسپری برای اتصال لایه سرامیک به فلز و شکل دادن آن استفاده شده است. آلومینا روی یک پایه آلومینیومی در ضخامت های 0.3, 0.2, 0.1 میلیمتر پوشش داده می شوند. همچنین به منظور بررسی تاثیر لایه واسط از یک لایه %80Ni-%20Cr به ضخامت 0.1 میلیمتر استفاده و سپس روی آن، لایه آلومینا به ضخامت 0.2 میلیمتر با فرایند پلاسما اسپری پوشش داده شد. سختی پوشش ها با دستگاه ویکرز اندازه گیری شد.پایه های پوشش داده شده توسط الیاف کولار (Kevlar) حمایت شده و این مجموعه به عنوان زره در برابر ضربه گلوله هایی با کالیبر 9 میلیمتر که با تفنگ های MP5 شلیک می شوند، قرار گرفت.مقدار نفوذ گلوله در زره و میزان فروریختگی پوشش بعد از اصابت گلوله و ضخامت باقیمانده پوشش در محل فروریختگی اندازه گیری شد. زرهی که دارای پوشش 0.2 میلیمتر بود، کارآیی بیشتری در مهار گلوله داشت و توانست گلوله را با آسیب های کمتری مهار کند. در ادامه، از پوشش های تهیه شده، آنالیز فازی با روش پراش اشعه ایکس (XRD) به عمل آمد. همچنین از نمونه های بدون لایه واسط و با لایه واسط SEM گرفته شد.

آقای باند قابلیت خردایش مواد معدنی را با پارامتری به نام اندیس کار باند مشخص کرده است. این اندیس برابر است با کار لازم برای خرد کردن یک تن کوچک ماده معدنی از ابعاد به طور تئوری بی نهایت تا ابعادی که 80 درصد آن از سرندی به دهانه 100 میکرون عبور کند. اندیس کار برای هر نوع ماده ای، مشخص است و به صورت آزمایشگاهی- محاسباتی مورد اندازه گیری قرار می گیرد. به همین منظور و برای بررسی تغییرات اندازه سرند کنترل در محاسبه اندیس کار از سه نوع ماده معدنی مس سرچشمه، مس سونگون و مس قلعه زری در شش اندازه سرند کنترل 600، 425، 250، 150، 90 و 53 میکرون استفاده شده است. نتایج به دست آمده دلالت بر افزایش مقدار اندیس کار با افزایش سرند کنترل داشته، همچنین در محاسبات انجام شده مشخص گردید که رابطه بین ÖPi و Gi و همچنین P و Pi به صورت خطی می باشد.

در مقاله حاضر انحلال دانه دیرگداز اسپینل غنی از منیزیا (Magnesia Rich Spinel) در یک نوع سرباره فولادسازی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور دانه اسپینل MR66 (~66%Al2O3) در دمای 1600oC و به مدت 20 دقیقه در سرباره قرار گرفته و تعامل دیرگداز سرباره مطالعه شده است. همچنین از محاسبات ترموشیمیایی نیز به منظور تحلیل ترمودینامیکی فرایند انحلال دیرگداز در سرباره کمک گرفته شده است. تصاویر ریزساختاری و محاسبات ترمودینامیکی نشان می دهند که نفوذ کاتیون های Fe2+, Mn2+ و Fe3+ در اسپینل سبب ایجاد یک لایه مرزی با ماهیت اسپینل کمپلکس با ترکیب (Mg, Fe, Mn) (Al, Fe)2O4 می شود. با کاهش تدریجی اکسیدهای آهن و منگنز در ترکیب موضعی سرباره، ویسکوزیته سزبازه مذاب افزایش یافته و سرعت نفوذ سرباره مذاب و خوردگی دیرگداز کاهش می یابد.

طی یک دوره تحقیق با همکاری شرکت زغال سنگ البرز شرقی، رفتار سنگ سقف در کارگاه های استخراج واقع در لایه P10 این معادن مطالعه و با نتایج حاصل از مشاهدات و بررسی های نویسنده در معادن Newstan استرالیا مورد مقایسه قرار گرفت.روش های کمی و کیفی متعددی برای تقسیم بندی و ارزیابی سنگ سقف وجود دارد که عمدتا بر اساس چینه شناسی استوار هستند. ارزیابی های انجام شده بر مبنای این روش ها به همراه مشاهدات در معادن فوق نشان داد که علاوه بر ویژگی های ژئومکانیکی، مشخصات چینه شناسی بخش های فوقانی کارگاه استخراج از عوامل تعیین کننده در رفتار سنگ سقف می باشد. در این راستا با توجه به آن که کسب اطلاعات اولیه در این زمینه در جهت پیش بینی رفتار و نهایتا کنترل سنگ سقف کارگاه استخراج از اهمیت زیادی برخوردار است، استفاده بهینه از نتایج حفاری های اکتشافی و بررسی های زمین شناسی و در صورت لزوم اجرای حفریات تکمیلی جهت کسب اطلاعات کافی از چینه شناسی بخش های فوقانی لایه های مورد نظر برای استخراج توصیه گردید.

در این تحقیق رفتار سایشی و فرسایشی 7 نمونه لنت ترمز حاوی مقادیر مختلفی از الیاف فولادی و مخلوطی از الیاف فولادی و بازالت با استفاده از یک ماشین آزمون سایش مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی تشکیل فیلم سایشی، سطوح بعد از آزمون سایش تعدادی از نمونه ها مورد مطالعات میکروسکوپ نوری و الکترونی قرار گرفتند. نتایج آزمون سایش و مطالعات میکروسکوپی نشان داد که نمونه های حاوی الیاف فولادی دارای عدد سایش پایین و نرخ فرسایش بالا بوده اند. بعلاوه میزان فیلم سایشی تشکیل شده در سطح لنت نیز بسیار ناچیز بوده است. با استفاده از اختلاط الیاف بازالت و فولادی علاوه بر اینکه عدد سایش افزایش می یابد، نرخ فرسایش ویژه نیز کاهش و فیلم سایشی به مقدار بیشتری تشکیل می شود.