مکانیک هوا فضا
سال:1391 | دوره:8 | شماره:4 (پیاپی 30) |تعداد مقالات:8

در این مقاله، فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی EDM به روش اجزاء محدود FEM مدل سازی شده است. در قسمت اول، توزیع دمای ایجاد شده در قطعه کار حاصل از فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی، محاسبه شده است. در قسمت دوم، از آنالیز ترمو- مکانیکی برای تخمین تنش حرارتی و پسماند استفاده شد. در ادامه، برای ثبات مدل، مقایسه ای بین نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی که توسط دیگر محققان صورت گرفته است، انجام شد. پس از مقایسه، مشاهده شد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج آزمایشگاهی با نتایج شبیه سازی وجود دارد و با افزایش انرژی تخلیه، عمق ترک های ایجاد شده، بیشتر می شود.

اکستروژن یکی از مهم ترین فرایندهای شکل دهی حجمی است. به منظور طراحی صحیح قالب اکستروژن و تولید موفقیت آمیز مقاطع، نیاز به تحلیل دقیق فرایند است. میدان سرعت پیشنهادی اساسی ترین نکته در تحلیل و ارائه فرمولاسیون حد بالا برای اکستروژن مستقیم پروفیل های مختلف، اعم از مدور و غیر مدور است. در این مقاله، فرمولاسیون جدیدی برای میدان سرعت با تغییرات مولفه سرعت محوری ارائه شده است. میدان سرعت کلی برحسب پارامترهای متغیر تعریف شده است، به طوری که در ابتدا و انتهای منطقه تغییر شکل، سطح انفصال سرعت شکل سه بعدی داشته و می تواند حالت مقعر، تخت و یا محدب داشته باشد. با بهینه سازی میدان سرعت نسبت به پارامترهای تعریف کننده سطوح و با استفاده از روش حد بالا، توان لازم در فرایند اکستروژن قابل بهینه سازی است. در این پژوهش به منظور تعریف میدان تغییر شکل پارامتریک و وابسته به پارامترهای ورودی، از منحنی تابع B_Spline استفاده شد که نسبت به منحنی های قبلی ارائه شده، فشار بهینه تری را نتیجه می دهد. در حل تئوری به منظور بررسی تغییر شکل و تعیین الگوی جریان مواد در طول قالب اکستروژن از روش الگوی تغییر شکل استفاده شده است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف موثر بر فرایند از جمله طول قالب و درصد کاهش سطح و ضریب اصطکاک بررسی شد. در نهایت نتایج تئوری به دست آمده از فرمولاسیون جدید با نتایج تحقیقات تحلیلی و تجربی پیشین مقایسه شده و بهبود قابل توجهی مشاهده شد.

فورج داغ پره کمپرسور موتورهای توربین گازی به علت پیچیدگی های خاص مکانیکی و متالورژیکی نیاز به مطالعه عددی و تجربی دارد. در این تحقیق، فرایند فورج داغ یک نوع پره کمپرسور موتور توربینی گازی هوایی از جنس آلیاژ تیتانیوم با استفاده از روش المان محدود تحلیل شده، سپس به صورت عملی اجرا گردیده است. برای شبیه سازی عددی فرایند، ابتدا رفتار مکانیکی آلیاژ بررسی و مدل مناسب برای تحلیل فرایند مشخص شده، سپس شرایط مرزی اصطکاکی با استفاده از آزمایش رینگ استخراج شده است. با شبیه سازی سه بعدی فرایند، مواردی از قبیل جریان مواد و پر شدن حفره قالب، توزیع کرنش و دما، تناژ لازم فرایند و تغییرات نیروهای جانبی اعمال شده به قالب بررسی شده است. در گام بعدی مطابق شرایط شبیه سازی، فرایند به صورت تجربی اجرا شده و نتایج عملی با نتایج شبیه سازی فرایند مقایسه شده است. نتایج حاکی از موفقیت آمیز بودن فرایند است و مقایسه نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی نشان می دهد که شبیه سازی فرایند توانایی پیش بینی قابل قبول پارامترهای فرایند را دارد.

خمش ورق فلزی روی بستر لاستیکی یکی از فرآیندهای نسبتا جدید خمش پروفیل ها و ورق های نازک فلزی است که در سال های اخیر در حد وسیعی مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، مساله تغییر شکل پلاستیک ورق در این فرآیند تجزیه و تحلیل شده و پس از استخراج معادلات حاکم برای نواحی تغییر شکل ورق، سیر حل تحلیلی- عددی این معادلات تشریح شده است. در ادامه، معادلات برای یک مساله خاص حل شده و منحنی اثر تغییرات عمق نفوذ در شعاع انحنای ورق ترسیم شده است. همچنین، رابطه ای تقریبی بین عمق نفوذ و شعاع انحنای ورق به دست آمده است. این رابطه ابزاری بسیار کارا در کنترل فرآیند است و با آن می توان با ایجاد تنظیمات لازم در عمق نفوذ، ورق را بدون سعی و خطا به قطر مطلوب رسانید. با انجام آزمایش های متعدد، خمش یک ورق فولادی نازک روی یک بستر لاست یکی، میزان اعتبار معادلات استخراج شده برای تغییر شکل پلاستیک ورق در این فرآیند مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

مواد مرکب زمینه فلزی به دلیل ویژگی های ممتاز در کاربردهای مهندسی مورد توجه قرار گرفته است، اما قابلیت ماشین کاری پایین آنها مانع اصلی برای جایگزینی آنها به جای قطعات فلزی است. طبیعت ساینده و سخت فاز تقویت کننده باعث سایش سریع ابزار در حین ماشین کاری و در نتیجه افزایش هزینه های ماشین کاری می شود. در این مقاله، بررسی تجربی قابلیت ماشین کاری ماده مرکب زمینه فلزی Al-15%SiC که با فرآیند متالورژی پودر ساخته شده است، مورد بحث قرار می گیرد. تراشکاری پیوسته میله های ماده مرکب با استفاده از ابزارهای تراش کاربیدی در شرایط خشک، به عنوان روش انجام آزمایش انتخاب شده است. اثر پارامترهای ماشین کاری، یعنی سرعت ماشین کاری، نرخ تغذیه و عمق برش روی سایش ابزار، نیروهای ماشین کاری و کیفیت سطح در حین آزمایش ها بررسی و با کارهای مشابه مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که سرعت ماشین کاری و عمق تراش نسبت به نرخ تغذیه اثر بیشتری بر قابلیت ماشین کاری دارد. همچنین سایش ابزار، کیفیت سطح تمام شده و نیروی ماشین کاری در این نوع ماده مرکب از ماده مرکب مشابه ساخته شده به روش ریخته گری بیشتر است. شرایط بهینه ماشین کاری در این نوع ماده مرکب، با سرعت های متوسط و نرخ پیشروی و عمق برش کم حاصل می شود.

موضوع اصلی پژوهش حاضر، بررسی تجربی اثر عوامل جوشکاری بر روی خواص مکانیکی جوش همزن اصطکاکی در اتصال لب به لب ورق های مسی است. در این پژوهش با استفاده از ابزار ویژه ای که دارای پین مربعی بدون رزوه است، جوش های عاری از نقصی بر روی ورق هایی به ضخامت 4 میلی متر و در محدوده وسیعی از سرعت های دوران و پیشروی ابزار ایجاد شده اند. آزمایش های کشش نشان می دهند که جوش ها دارای بازده بالایی بوده و در برخی از آنها بازدهی اتصال بیش از 90 درصد است. همچنین نتیجه سختی سنجی جوش ها حاکی از آنست که ناحیه تحت تاثیر حرارت در اطراف ناحیه هم خورده تشکیل شده است. این ناحیه کمترین سختی را نسبت به بقیه مناطق جوش و مس پایه داشته و تمامی نمونه های کشش از این ناحیه گسیخته شدند. در این مطالعه برای مقایسه و ارزیابی تغییرات سختی در محل جوش، با استفاده از روش نوینی بر مبنای سختی سنجی روشی، نقشه سختی سطح مقطع عرضی جوش تهیه شده است. نقشه سختی سطح مقطع عرضی جوش نشان می دهد که ناحیه هم خورده جوش همگن نبوده و نقاط مختلف آن دارای مقادیر سختی کاملا متفاوتی هستند. از طرف دیگر مقایسه بین مقاومت جوش و مقدار کمترین سختی در ناحیه جوش، تناسب بین آنها را نشان می دهد.

فرآیند شکل دهی چند نقطه ای، یک روش شکل دهی انعطاف پذیر جهت تولید انواع قطعات از ورق های فلزی است. در این مقاله روش شکل دهی چند نقطه ای به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور تخمین پارامترهای مطلوب طراحی، ابتدا فرآیند شکل دهی به صورت دینامیکی شبیه سازی شده و سپس مجموعه قالب شکل دهی چند نقطه ای جهت انجام آزمایشات تجربی ساخته شده است. با در نظر گرفته کاربرد گسترده آلیاژ آلومینیومی AA2024 در صنایع هوا و فضا، ورق های از جنس این آلیاژ برای انجام آزمایشات مورد استفاده قرار گرفته و شکل دهی قطعات تحت شرایط مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. عیوب به وجود آمده در فرآیند شکل دهی چند نقطه ای پیش بینی شده و تاثیر پارامترهای فرآیندی از جمله قطر پین و ضخامت لایه الاستیک بر روی دقت ابعادی و توزیع ضخامت قطعات تولید شده بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که فرآیند فوق می تواند به عنوان یک روش کارآمد و اقتصادی برای تولید انواع قطعات تکی موجود در زمینه های مختلف صنعتی به ویژه صنعت هوا و فضا مورد استفاده قرار گیرد، به طوری که با تنظیم مناسب پارامترهای فرآیند امکان تولید قطعات با شکل های هندسی متنوع تنها با استفاده از یک قالب وجود خواهد داشت.

در طی سال های اخیر تحقیقات متعددی در زمینه کاربرد قالب های گسسته با قابلیت پیکره بندی مجدد برای تولید ورق های فلزی انجام شده است. این قالب ها به دلیل قابلیت تغییر سریع، مورد توجه سیستم های تولید انعطاف پذیر قرار گرفته اند. با این وجود، تحقیقات به عمل آمده از سوی محققان تنها شامل ورق های تخت فلزی بوده و هیچ پژوهشی در زمینه کاربرد این قالب ها برای قطعات لوله ای گزارش نشده است. در این مقاله، برای نخستین بار یک مجموعه قالب گسسته با قابلیت پیکره بندی مجدد برای شکل دهی چرخشی قطعات توخالی دوار طراحی و ساخته شده است. نتایج حاصل نشان داده است که امکان تولید این قطعات با استفاده از قالب گسسته با قابلیت پیکره بندی مجدد وجود دارد و این تکنیک منجر به تولید قطعات لوله ای شکل با دقت و کیفیت مطلوب می شود. نمودارهای توزیع کرنش ها در نمونه های شکل داده شده نشان داده است که طول نمونه ها پس از شکل دهی، کاهش می یابد و ضخامت دیواره آنها افزایش پیدا می کند. افزایش ضخامت دیواره در قسمت وسط لوله بیشتر از طرفین آن و کاهش طول لوله در طرفین بیشتر از قسمت وسط آن است. تغییر شکل پیچشی لوله با افزایش میزان فرورفتگی در لوله افزایش می یابد و کیفیت سطح لوله پس از شکل دهی نیز افزایش می یابد.