در این پژوهش عوامل مؤثر بر دامنه ی ارتعاشات سیم در دستگاه وایرکات با استفاده از معادلات ریاضی حاکم بر ارتعاشات سیم بررسی شده و راهکارهایی برای به حداقل رساندن دامنه ی این ارتعاشات در هنگام ماشین کاری ارائه شده است. در نتیجه ی کاهش دامنه ی ارتعاشات در هنگام ماشین کاری، دقت برش بالا می رود و می توان برش هایی با سطح نهایی صاف تر پدید آورد. سیم برش دستگاه وایرکات به صورت یک تیر دو سر گیردار اویلر-برنولی متحرک با سرعت ثابت در امتداد سیم مدل سازی شده است و معادلات حاکم بر ارتعاشات آن با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. سیم تحت تاثیر نیروهای مختلفی از قبیل نیروی حجمی حاصل از تخلیه ی الکتریکی بار بین سیم برش و قطعه ی کار، میرایی حاصل از مایع دی الکتریک، نیروی ناشی از گرمای ایجاد شده در ناحیه ی ماشین کاری و نیروی کشش محوری سیم قرار دارد. معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر ارتعاشات سیم برش با روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل و سپس حل شده است. نتایج این پژوهش نشان داده است که با افزایش نیروی کشش محوری، کاهش فرکانس تخلیه ی بار الکتریکی، کاهش فاصله ی بین هادی ها، کاهش دمای ایجاد شده در سیم و کمتر کردن ضخامت قطعه کار می توان دامنه ی ارتعاشی سیم را در حین ماشین کاری کاهش داد. نتایج نشان می دهد که افزایش دما به میزان 70 درجه در نیروی محوری 5/17 نیوتن می تواند منجر به افزایش 60 درصدی دامنه ارتعاشات سیم شود.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد. لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

در بحث استخراج سنگ های تزیینی به روش سیم برش الماسه، یکی از مهم ترین مسایل برای استخراج اصولی و بهینه از نظر فنی و اقتصادی، تعیین مناسب ابعاد بلوک استخراجی است، به گونه ای که روند عملیات استخراج از نظر فنی با مشکل مواجه نشود و ایمنی کار نیز مورد توجه قرار گیرد و همچنین از لحاظ اقتصادی هزینه کمتری تحمیل شود. این مقاله، نتایج حاصل از تحقیق در معدن سنگ تزیینی لایبید را ارایه می دهد که هدف آن به دست آوردن ابعاد بهینه بلوک با توجه به شرایط خاص این معدن اعم از شرایط زمین شناسی، ژئوتکنیکی و توانایی دستگاه های موجود مورد استفاده در معدن است.این روش یک روند کلی دارد که با توجه به شرایط خاص، برای هر معدن سنگ تزیینی که از نظر روش استخراج در محدوده این بحث باشد، کاربرد دارد. برای تعیین ابعاد بهینه بلوک، هزینه هایی که تغییرات ابعاد بلوک برروی آن ها تاثیر می گذارد، اعم از هزینه های حفاری، برش و قواره سازی و دیگر هزینه های مرتبط با آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. سپس نمودار مجموع هزینه ها برای واحد حجم سنگ در ابعاد مختلف به دست آمده است. در معدن یاد شده، ابعاد 6´4.5´8 متر به ترتیب به عنوان طول، عرض و ارتفاع بلوک بهینه در نظر گرفته شده است. افزایش ابعاد و کامل شدن نسبت ابعاد بلوک قواره به بلوک اصلی از جمله نکات مهم در کاهش هزینه است و این روند تا جایی قابل قبول است که منجر به ایجاد مشکلات فنی نشود و همچنین کاهش چشم گیر هزینه های استخراج را درپی داشته باشد.

یکی از معیارهای ارزیابی برش سنگ ساختمانی با استفاده از سیستم سیم برش الماسه انرژی مصرفی دستگاه سیم برش است. در این پژوهش به منظور ارزیابی میزان انرژی مصرفی در فرایند برش، یک سیستم سیم برش الماسه آزمایشگاهی، با قابلیت تغییر و تثبیت مؤلفه های عملیاتی و ابزاری برش، شامل سرعت خطی، سرعت کشش به عقب و زاویه برخورد سیم الماسه طراحی و ساخته شد. با هدف تعیین ارتباط بین مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ با انرژی مصرفی دستگاه برش، 6 نمونه مختلف، سنگ تراورتن از معادن استان های آذربایجان شرقی و غربی، اصفهان، یزد و مرکزی تهیه و مقادیر مشخصات فیزیکی و مکانیکی شامل چگالی، تخلخل، جذب آب، مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت کششی و سرعت عبور امواج فراصوت از آن ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. سپس با برش بلوک های مکعبی از نمونه ها با سیستم سیم برش الماسه آزمایشگاهی، انرژی مصرفی دستگاه در حالت های مختلف زاویه برخورد سیم با نمونه، ثبت شد. با استفاده از رگرسیون و برازش تک متغیره، ارتباط میان هر یک از خصوصیات سنگ ها و انرژی ویژه برش با توجه به توابع خطی، لگاریتمی، توانی و نمایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد بهترین مقدار زاویه ی برخورد سیم با نمونه که در آن زاویه، کمترین میزان انرژی ویژه مصرفی ثبت شده است، زاویه 15 درجه بوده است.

ارائه مدل به منظور پیش بینی قابلیت برش سنگهای تزئینی با توجه به ملاحظات برنامه ریزی تولید حائز اهمیت است. محققین مختلف با مرتبط کردن پارامترهای ژئومکانیکی و ماشین برش با نرخ تولید، اقدام به ارائه روابط تخمین نموده اند. به طور عمده این مدل ها مبتنی بر رگرسیون چندمتغیره هستند. در تحقیق حاضر قابلیت برش سنگ تزئینی با اقتباس از نتایج یکی از تحقیقات مرتبط و با اندازه گیری نرخ تولید دستگاه سیم برش الماسه در عملیات برش 14 نوع سنگ کربناته نرم از معادن مختلف ایران تعیین شده است؛ پارامترهای ژئومکانیکی این سنگها شامل: مقاومت فشاری تک محوره سنگ، مقاومت کشش برزیلی، عدد چکش اشمیت و نتیجه آزمایش سایش لس آنجلس به منظور مدل سازی نرخ تولید مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از داده های موجود اقدام به ارائه مدل غیرخطی جدید و مبتنی بر یک الگوریتم فراابتکاری شده است. الگوریتم رقابت استعماری به منظور تخمین ضرایب مدل پیشنهادی به کار گرفته شده و تابع خطای تخمین با به کارگیری این الگوریتم کمینه شده است. ارزیابی مدل های تخمین بررسی شده بر مبنای آزمون های آماری استاندارد، مؤید برتری مدل پیشنهادی است؛ از این رو فرآیند مدل سازی طی شده به منظور کاربرد در مطالعات مرتبط آتی پیشنهاد می شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

سیم ­های به کار رفته در فرآیند وایرکات به عنوان عامل برش قطعه کار از اهمیت بالایی در این روش ماشین کاری نوین برخوردارند. عواملی مانند قطر سیم­ ها، جنس آن ­ها و روش ساختشان باعث می­ شود تا تولید آن­ها به سادگی امکان پذیر نباشد. در پژوهش پیش رو یک نوع سیم پرکاربرد در صنعت داخل کشور انتخاب (تولید شده در کشور چین) ، بررسی و آنالیز شده است. در مراحل اولیه پژوهش نمونه سیم چینی آنالیز عنصری شد و ترکیبات آن استخراج شد، سپس تحت آزمون کشش قرار گرفت و خواص مکانیکی آن نیز به دست آمد. در مراحل بعدی سیم باهدف بومی سازی فرایند ساخت آن توسط دو روش ریخته­ گری و اکستروژن ساخته شد و مجددا تحت آنالیزهای شیمیایی و آزمون کشش قرار گرفت. همچنین در مرحله نهایی تمامی سیم ­های ساخته شده بر روی دستگاه وایرکات تحت پارامترها و شرایط یکسان قرار داده و بر روی یک قطعه کار آزمایش شدند. نوآوری مهم پژوهش کنونی درروش ساخت سیم وایرکات به روش اکستروژن به منظور تولید انبوه در داخل کشور می­ باشد. نمونه سیم ساخته شده، تا 80% استحکام بیشتری نسبت به سیم چینی داشته و همچنین 10 برابر نرم­ تر از آن است که این افزایش استحکام و نرمی بیشتر منجر به مقاومت بیشتر سیم و کاهش احتمال پارگی آن حین عملیات ماشینکاری می ­شود.

معدن کاری از جمله خطرناک ترین فعالیت ها در سراسر جهان است که همیشه با حوادث مختلف، آسیب ها، از دست دادن جان و خسارت به اموال همراه است. خطرات ایمنی، بهداشت و زیست محیطی فراوانی در محیط کار وجود دارند که غفلت از آن ها و عدم برنامه ریزی جهت کنترل آن ها می تواند عواقب جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد. بنابراین، ارزیابی ریسک اهمیت به سزایی در این معادن دارد. هدف از این پژوهش ارزیابی ریسک ایمنی خطرات مربوط به دستگاه سیم برش به روش درخت خطای فازی و همچنین به کارگیری برخی از روش های تعدیل برای کاهش این خطرات در معادن سنگ ساختمانی است. در پژوهش حاضر پس از انجام مطالعات و جمع آوری اطلاعات درباره علل خطرات مربوط به دستگاه سیم برش، قضاوت از طریق پرسشنامه توسط متخصصان مربوطه انجام و خطرات مربوط به دستگاه سیم برش شناسایی، سپس اقدام به تحلیل و ریشه یابی علل خطرات با روش تحلیل درخت خطا شده است. با توجه به مدل درختی که با این روش ایجاد شده، برای وزن دادن به علل ریشه ای که به عنوان رویدادهای اساسی تعیین شده اند از تئوری فازی بهره گرفته شده تا در نهایت احتمال وقوع هر رویداد اساسی به دست آید. نتایج نشان داده که بیشترین احتمال وقوع در بین رویدادهای میانی به ترتیب برای خطرات ناشی از تعمیر و نگهداری، خطرات ناشی از مسائل زمین شناسی و خطرات ناشی از طراحی نادرست و بیشترین احتمال وقوع در بین رویدادهای اساسی به ترتیب برای خطرات ناشی از حرکت و ضربه شلاقی سیم ناشی از گسیختگی، خطرات ناشی از انحراف داشتن سیم برش و خطرات ناشی از وجود لاکارتی (گل و لای) در داخل بلوک سنگ می باشد. در نهایت با توجه به روش های کنترلی پاسخ مناسبی برای کنترل این ریسک ها ارائه شده است.

در فرایند تراش کاری تخلیه الکتریکی برش با سیم به کمک ارتعاشات آلتراسونیک افزایش نرخ باربرداری تا دو برابر را می توان به اثرهای جبهه های موج فشاری و مکشی در مایع دیالکتریک و لغزش کانال پلاسما ناشی از ارتعاش آلتراسونیک بر روی کانال پلاسما و چاله مذاب مربوط دانست. با مطالعه تحلیلی و تجربی یک تک جرقه، نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما شامل نیروی لورنتس، افزایش فشار و یونیزاسیون بخار محیطی کانال پلاسما، کشیدگی کانال پلاسما در اثر حرکت جانبی سیم برش و ایجاد جبهه های موج فشار و مکش بر روی چاله مذاب در اثر ارتعاش آلتراسونیک بررسی شده است. آزمایش های لازم در پارامترهای متفاوت ماشین کاری ولتاژ و توان در حالت با و بدون استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک انجام شده است. در اثر ارتعاش آلتراسونیک رشد حباب بخار کاهش یافته و دانسیته کانال پلاسما افزایش می یابد. دانسیته جریان الکتریکی نیز افزایش یافته و همچنین نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر میشود. در نتیجه هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب میشود. لغزش کانال پلاسما نیز موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار میشود. در نهایت، این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است.

حفاری و برش سنگ، به عنوان یکی از عملیات مهندسی، در زمینه­های مختلف فنی و مهندسی معدن، کاربردهای وسیع و تعیین کننده ای دارد. تخمین قابلیت حفاری و برش سنگ با دستگاه های حفاری و سیم برش الماسه، در تخمین هزینه ها و طراحی معادن نقش مهمی دارد. در این مقاله به منظور پیش بینی آهنگ حفاری و برش، نمونه های سنگ ساختمانی کربناته از معادن مختلف ایران، بررسی شد. به منظور ارزیابی تاثیر مشخصات بافتی بر آهنگ حفاری و برش، ابتدا از هر مقطع نازک میکروسکوپی نمونه سنگ بررسی شده، عکس تهیه و سپس مساحت، محیط، بزرگ ترین قطر و کوچک ترین قطر دانه های موجود در مقاطع تعیین شد و مشخصات دیگر بافتی، طبق روابط ریاضی به دست آمد. در مرحله بعد ارتباط بین پارامترهای ذکر شده با آهنگ حفاری و برش در برازش تک متغیره تعیین شد. در پایان برای دست یابی به ضریب هم بستگی بیش تر، از برازش چند متغیره استفاده شد. از میان خصوصیات بافتی موثر بر آهنگ حفاری، ضریب بافت، محیط دانه، قطر معادل، نسبت وضعیت دانه و شاخص یک نواختی ارتباط خوبی با آهنگ حفاری و هم چنین از میان خصوصیات بافتی موثر بر آهنگ برش، ضریب بافت، محیط دانه، مساحت دانه، قطر معادل، فشردگی، فاکتور شکل، شاخص قفل شدگی و شاخص یک نواختی ارتباط خوبی با آهنگ برش داشتند و رابطه نهایی برای پیش بینی آهنگ حفاری و برش بر حسب این پارامترها به دست آمد.