حمیدرضا جشنانی، محمدرضا رحیمی، عبدالسلام کریمزاده، مریم اطلاعی،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
سختی کم و مقاومت به سایش پایین آلیاژهای آلومینیم کاربردهای آنها را در صنایع مختلف با محدودیت همراه کرده است. در این کار تحقیقی سعی شده است که با ایجاد پوشش گرادیانی نیکل- فسفر- آلومینا، خواص مکانیکی سطحی و سایشی این آلیاژها بهبود داده شود. برای این منظور با اعمال پیوسته و تغییر تدریجی پارامترهای پالس مانند چرخه کاری و فرکانس حین فرآیند پوششدهی، پوششهای گرادیانی با تغییر تدریجی ترکیب شیمیایی و محتوای نانوذره ایجاد شده است. برای این منظور اثر چرخه کاری و فرکانس بررسی شده است. دو دسته پوشش با تغییر تدریجی چرخه کاری از ۹۰ تا ۳۰% و فرکانس پالس از ۵۰ تا ۵۰۰هرتز ایجاد شده است. نتایج نشان داده است که تغییرات فرکانس تاثیر چندانی روی میزان فسفر و نانوذره نداشته و بیشتر روی اندازه دانه تاثیر داشته است. با این حال کاهش تدریجی چرخه کاری منجر به افزایش میزان فسفر و نانوذره از زیرلایه به سمت سطح شده است. در پوششهای نانوکامپوزیتی، میزان فسفر از ۵/۳% وزنی تا حدود ۱۵/۵% وزنی و نانوذره آلومینا از ۰/۷% وزنی تا ۲/۶% وزنی تغییر کرده و با تغییرات تدریجی پیوستگی پوشش به زیرلایه و چسبندگی آن بهبود پیدا کرده است. نتایج میکروسختی نیز نشان داد که ایجاد پوششهای گرادیانی با استفاده از چرخه کاری نسبت به فرکانس مقادیر سختی بالاتری داشته است. همچنین براساس نتایج آزمون پین روی دیسک در مقابل ساینده فولادی ۵۲۱۰۰، مقاومت به سایش پوششهای گرادیانی نسبت به پوششهای تکلایه بهبود پیدا کرده است.
حامد مظفری، فرشاد اکبریپناه، سیدحسن نوربخش،
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش ۱/۵% حجمی از نانوذرات SiC از طریق روش ریختهگری گردابی به آلیاژ منیزیم AZ۳۱ افزوده شد. سپس شمشهای ریختگی در دمای °C۴۰۰ با نسبت اکستروژن ۳/۷۸ اکسترود شدند. پس از اکستروژن، مواد برای ۲، ۴، ۶ و ۸ عبور در معرض فرآیند فورج چندجهته در دمای °C۳۲۰ قرار گرفتند. بهمنظور ارزیابی خواص مکانیکی مواد اکسترود و MDFشده، از آزمونهای سنبه برشی (SPT) و میکروسختی ویکرز استفاده شد. نتایج بهدستآمده از این آزمونها نشان دادند که نانوذرات سرامیکی سخت باعث بهبود استحکام برشی و سختی آلیاژ زمینه شدهاند. مقادیر استحکام برشی تسلیم، استحکام برشی نهایی و سختی آلیاژ اکسترودشده بهترتیب MPa۸۶/۷۰، MPa۱۱۹/۴۳ و HV۵۲/۵۵ به دست آمدند، در حالی که در نانوکامپوزیت AZ۳۱/SiCp اکسترودشده این مقادیر بهترتیب ۹/۹۱%، ۵/۴۸% و ۱۳/۹۹% افزایش یافتند. همچنین ملاحظه شد که نانوکامپوزیتهای فرآوریشده با فرآیند فورج چندجهته خواص مکانیکی بهتری نسبت به مواد MDFنشده ارایه میدهند. نتایج مشخص کردند که پس از دو عبور اول، بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پدید آمده است، بهطوری که استحکام برشی تسلیم، استحکام برشی نهایی و سختی نسبت به حالت اکسترودشده بهترتیب ۲۷/۱۲%، ۱۷/۹۵% و ۱۶/۰۳% افزایش یافتهاند. خواص مکانیکی طی عبورهای بعدی بهصورت تناوبی با کاهش و افزایش همراه بودند. مشاهدات ریزساختاری نیز نشان دادند که روند تغییرات متوسط اندازه دانه، طی افزایش عبورهای MDF تناوبی بوده است. پس از عبور دوم دانهها نسبت به حالت اکسترود ریزتر شدند و در دو عبور بعدی اندازه آنها افزایش یافت. از عبور چهارم تا عبور ششم اندازه دانهها کاهش پیدا کرد و کمترین اندازه دانه در این حالت به دست آمد، در حالی که در دو عبور آخر دانهها کمی رشد کردند. با وجود ساختار ریزتر و همگنتری که در عبورهای ششم و هشتم ایجاد شد اما بهترین خواص مکانیکی در عبور دوم حاصل شد و این یعنی افزون بر تغییرات ریزساختاری تحولات ایجادشده در بافت ماده طی فرآیند MDF نیز خواص مکانیکی را تحت تاثیر قرار داده است.
مصطفی سیاح بادخور، علی مظفری، علیرضا نداف اسکوئی،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
رینگ داخل سوپاپ یکطرفه، در کمپرسور رفت و برگشتی نقش کلیدی و مهمی دارد. در این مقاله دو جنس متفاوت برای رینگ درنظر گرفته شده است. یکی، فولاد ضد زنگ به شماره ماده ۱/۵۰۲۲ و با علامت ۳۸si۶ و دیگری، کامپوزیت کربن- پیک است. این دو رینگ در سوپاپهای یکسانی از نظر طراحی و ساخت قرار داده شدند. سپس این سوپاپها درکمپرسورهایی با کاربرد یکسان مورد آزمایش قرار گرفتند. در آزمایشهای تجربی استفاده از این دو رینگ مشاهده شد که عمر سوپاپ با رینگ فولادی، ۱۴۵ روز است. در حالیکه سوپاپ با رینگ کربن- پیک بعد از گذشت ۲۱۰ روز سالم بود. مهمترین علت شکست در رینگ فولادی مربوط به توزیع نامناسب نیروهای ناشی از فنرهایی است که در زیر سطح رینگ قرار دارند. یکی دیگر از عوامل شایع خرابی در این سوپاپها مربوط به تنشهای وارده از طرف فنرها به دیوارههای محل قرارگیری آنها است. بنابراین در این مقاله، به بررسی تنشها در محفظه قرارگیری فنرها که جزء نقاط بحرانی در طراحی و ساخت سوپاپها است، نیز پرداخته شده است. با استفاده از کدهای تجاری کارآ مانند آباکوس، مراحل طراحی و تحلیل سوپاپ در شرایط شبهاستاتیکی انجام شده است. فشارها و تنشهای وارده به محفظه فنر و خود رینگ در شرایط استفاده از رینگ فولادی بیشتر از رینگ کامپوزیتی کربن- پیک است. نتایج بهدست آمده از شبیهسازی عددی با مشاهدات تجربی مطابقت خوبی را نشان میدهند. ضمناً با استفاده از معادلات جریان مقدار ضخامت مناسب برای رینگ تعیین شده است.
محسن آقایی، فرشاد نظری، محمد هنرپیشه،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
عملیات حرارتی کوئنچ یکی از فرآیندهای پر کاربرد در صنعت بوده که تاثیر بسیاری بر خواص مواد دارد. شناخت دقیق اثرات این فرآیند بر رفتار مواد میتواند در استفاده بهتر از این فرآیند موثر باشد. در این پژوهش اثر محیط کوئنچ بر رفتار مکانیکی فولاد پر کاربرد AISI ۱۰۴۵ بررسی شده و تنش پسماند ایجاد شده در ساختار ماده مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا از سه محیط آب، روغن و نمک مذاب استفاده شده است و پس از بررسی استحکام و کانتور سختی ایجاد شده توسط هر یک از این سه محیط، تنش پسماند حاصل از این فرآیند به روش کانتور مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین عدم قطعیت تنش پسماند در محیط با ضریب اثرگذاری، بیشتر مطالعه شده است. بررسی نتایج نشان میدهد که کوئنچ در آب میتواند سختی بیشتر، استحکام بالاتر و تنش پسماند فشاری بیشتر همراه با عمق نفوذ بالاتری را نسبت به سایر محیطها ایجاد نماید اما ناهمگنی ساختار بین سطح و مرکز قطعه نیز بیشتر است. در حالی که کوئنچ در محیط نمک مذاب با حفظ همگنی ساختار نزدیک به حالت آنیل، میتواند ضمن افزایش سختی و استحکام، تنش پسماند فشاری با عمق نفوذ حدود ۱/۳میلیمتر ایجاد نماید. بررسی عدم قطعیت کوئنچ در محیط آب نشان داد بزرگترین خطا در تنشهای پسماند اندازهگیری شده حدود ۹% بوده و خطای ناشی از هموارکردن دادهها بیشترین اثر را در اندازهگیری تنش پسماند به روش کانتور دارد.
علیاکبر رستمنژادچراتی، حسن عبدوس، احسان برهانی، مجید ناصری،
دوره ۲۰، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۹ )
چکیده
در مقاله حاضر نانوکامپوزیتهای چندلایه با استفاده از ورقهای آلومینیوم- مس (با دو ضخامت ۰/۱ و ۰/۳میلیمتر) و نانولولههای کربنی از طریق فرآیند نورد تجمعی تهیه شدند. فرآیند نورد تجمعی برای تولید نمونههای نانوکامپوزیتی تا پنج سیکل ادامه یافت. سپس آزمونهای بررسی ساختار، سختی، کشش و اندازهگیری هدایت الکتریکی به منظور ارزیابی خصوصیات نمونهها انجام پذیرفت. گلوییشدن و شکست دو سازوکار مهم در ارتباط با نحوه توزیع فلز مس در زمینه آلومینیم حین نورد تشخیص داده شدند. همچنین افزایش تعداد پاسها ضمن بهبود پیوند لایهها موجب از همپاشیدن خوشههای نانولولههایکربنی و بهبود توزیع آنها در ساختار میشود. نتایج نشان میدهند که مقدار سختی آلومینیوم با افزایش ضخامت لایه مس برای کامپوزیت بدون نانولولهکربنی و نانوکامپوزیت محتوی نانولولهکربنی به ترتیب حدود ۳۰ و ۳۲% به ازای اعمال پنج پاس، افزایش یافته است. بیشترین میزان سختی، معادل ۱۴۷ویکرز، متعلق به نمونه حاوی نانولولهکربنی و تهیهشده از ورق مس با ضخامت ۰/۳میلیمتر و پس از اعمال پنج پاس نورد است (۴۴۶% افزایش در مقایسه با آلومینیم). نتایج آزمون استحکامسنجی تاثیر ضخامت لایه مسی و نانولولههای کربنی را در افزایش استحکام تا پاس چهارم تایید میکند. بیشترین استحکام و تغییر طول تا شکست مربوط به نمونه نانوکامپوزیت چندلایه آلومینیم- مس- نانولولهکربنی در پاس چهارم است. همچنین نتایج آزمونها مشخص میسازد که افزودن مس و نانولولههای کربنی به طور همزمان میتواند موجب افزایش استحکام و هدایت الکتریکی کامپوزیتهای مورد مطالعه شود.
علی نجفی، امیرسجاد خدامی، صالح اکبرزاده،
دوره ۲۰، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
در جهان امروز تلاشهای فراوانی بهمنظور جایگزینکردن پلیمرها با مواد متداول صورت گرفته که موجب فرآیندپذیری بهتر و کاهش وزن محصولات تولیدشده بهوسیله آنها شده است. پلیمرها در کنار این مزایا، معایبی نیز دارند. یکی از روشهای مقابله با این معایب، تقویت پلیمرها از طریق اضافهکردن دیگر مواد به آنها است. بهعنوان نمونه، میتوان به نانوکامپوزیتهای پلیمری تولیدشده از طریق اضافهکردن نانوذرات به پلیمر بهمنظور افزایش عملکرد سودهشناسی آن اشاره نمود. در این مقاله یک مطالعه تجربی و عددی بر روی ارتباط بین افزایش دما و نرخ سایش در پلیاتیلن با ۱۰ درصد وزنی نانوذرات اکسید روی انجام شده است. همچنین پلیاتیلن خالص با نانوکامپوزیت پلیمری نیز از این منظر مورد مقایسه با یکدیگر قرار گرفتند. یک مدل المان محدود سهبعدی در نرمافزار آباکوس بهمنظور مطالعه سایش در تماس پین و دیسک توسعه داده شده است. نتایج پیشبینیشده توسط مدل المان محدود با دادههای تجربی بهدستآمده از آزمایش پین روی دیسک با یکدیگر مقایسه میشوند. مطابق نتایج، یک رابطه غیرخطی بین تغییرات دما و نرخ سایش ارایه شده است.
زهرا سنگری مطلق، امیر مومنی، امید بیات، زهرا دین محمدی، مهناز اسدبیگی،
دوره ۲۰، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۹ )
چکیده
در این تحقیق رفتار تغییر شکل گرم آلیاژ
Mn-۲۵Ni-۵Cr توسط آزمایش های فشار گرم در دماهای ۸۵۰، ۹۰۰، ۹۵۰ و ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد و با نرخ کرنشهای ۰۰۱/۰، ۰۱/۰، ۱/۰ و ۱ بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از نمودارهای تنش- کرنش حقیقی نشان داد که با افزایش دما و کاهش سرعت کرنش سطح تنش سیلان کاهش می
یابد و از طرفی ظهور یک پیک تنشی در منحنی سیلان را میتوان به آغاز تبلور مجدد دینامیکی نسبت داد که گویای وسعت قابل توجه تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ مورد تحقیق میباشد. همچنین، در دماهای بالا و سرعت کرنشهای کم نقطه متناظر با تنش حداکثر در کرنشهای کمتری ظاهر شد. بررسیهای ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری نشان داد که تبلور مجدد دینامیکی مکانیزم غالب در تحولات ریزساختاری آلیاژ مورد تحقیق است. وجود مرزهای نیمه تمام در حوالی دانههای ریز تبلورمجدد نیز گویای بروز تبلورمجدد دینامیکی پیوسته در حین کارگرم آلیاژ است. در بررسیهای دقیقتر ریزساختار و فازشناسی، به کمک میکروسکوپ
SEM و آنالیز
EDS، علاوه بر فاز زمینه فاز دوم محلول جامد متشکل از منگنز، نیکل و کروم شناسایی شد. به کمک معادلات بنیادین توانی و نمایی ثوابت ماده
n،

و

در کرنش ۳/۰ تعیین شدند. همچنین تاثیر دما و نرخ کرنش بر سطح تنش سیلان آلیاژ توسط معادله بنیادین سینوس هایپربولیک بررسی و انرژی فعالسازی ۶۲۵۸/۳۹۴ کیلو ژول بر مول تعیین شد.
مهدی لک، سید علی صدوق ونینی، علی قاسمی،
دوره ۲۱، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۹ )
چکیده
چکیده
عملیات سطحی کوبش فراصوتی (اولتراسونیک نیدل پینینگ) از روشهای نوین قابل استفاده جهت تقویت سطوح قطعات فلزی در برابر بارگذاریهای استاتیکی و دینامیکی میباشد. 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 ورقهای آلومنیوم آلیاژی Al۶۰۶۱ بررسی شده است. با استفاده از دستگاه تفرق اشعه ایکس تنش پسماند اندازهگیری شد. از روش لایه برداری الکتروشیمیایی جهت اندازهگیری توزیع تنش پسماند در عمق نمونه استفاده گردید. مدل سه بعدی اجزاء محدود فرایند عملیات سطحی کوبش فراصوتی با استفاده از نرمافزار آباکوس شبیهسازی شد. با استفاده از اندازهگیریهای آزمایشگاهی تنش پسماند مدل اجزا محدود ارایه شده اعتبار سنجی شد. سپس، پارامترهای مهم فرایند کوبش فراصوتی با استفاده از نرمافزار اجزاء محدود بررسی شد. جهت طراحی آزمایشها و بهینهسازی 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 مییابد. همچنین، در حالت انتخاب پارامترهای بهینه بیشینه تنش پسماند ۲۴% افزایش یافت.
علی سنبلی، رضا بیگی، محمد حسین علیرضائی مجدآباد کهنه،
دوره ۲۱، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۹ )
چکیده
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 ضخامتهای ۳۰ و ۶۰ بررسی و با نمونه جوشکاری شده بدون نورد مقایسه شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که استحکام کششی نهایی نمونهها به ترتیب برای نمونه جوشکاری شده بدون نورد، MPa ۹۹، ۳۰ درصد کاهش در ضخامت، MPa ۱۴۳ و ۶۰ درصد کاهش در ضخامت، MPa ۱۳۲ بوده و در نمونه جوشکاری شده بدون نورد، شکست از زمینه آلومینیومی رخ داده است ولی در حالت نورد شده با ۳۰ و ۶۰ درصد کاهش در ضخامت، شکست دقیقاً از مرز جوش بوده است. بررسیهای ریزساختاری منطقه جوش و سطح شکست نمونهها نشان داد که ترکیبات بینفلزی Al۴Cu۹ و Al۳Cu که از شایع ترین ترکیبات بین فلزی دراین نوع اتصالات غیر مشابه است، در این نواحی بهوجود آمده است. به وجود آمدن این نوع ترکیبات در مرز جوش، یکی از عوامل مهم شکست از مرز اتصال در نمونههای جوشکاری و نورد شده است. نتایج سختی سنجی نیز وجود این ترکیبات بینفلزی را اثبات کرد. با افزایش درصد کاهش در ضخامت نورد از ۳۰ به ۶۰، استحکام جوش با افزایش میکروترکها، ناشی از همین ترکیبات بین فلزی، کاهش یافته است. در نهایت میتوان گفت با انتخاب بهینه درصد کاهش در ضخامت در فرآیند نورد (۳۰ درصد)، می توان استحکام کششی نهایی نمونه های غیر مشابه Al/Cu جوشکاری شده به روش اصطکاکی-اغتشاشی را به میزان قابل توجه(حدود ۴۳ %) افزایش داد.
سعید رحمانیان،
دوره ۲۱، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۹ )
چکیده
در پژوهش حاضر قابلیت استفاده از کامپوزیت با زمینه پلی اتلین با چگالی بالا (HDPE) در کاربردهای پزشکی تحت بارهای ضربه ای بررسی شده است. با توجه به اهمیت زیست سازگاری کامپوزیت در کاربردهای پزشکی و محیط بدن از نانوذرات اکسید روی (ZnO) به عنوان تقویت کننده استفاده شده است. نانوذرات ZnO بطور عمومی ایمن بوده و دارای خاصیت آنتی باکتریال می باشند. با توجه به اهمیت اثر درصد حجمی ذرات پرکننده در ماتریس بر خواص مکانیکی، از فرآیند شبیه سازی المان محدود دو مقیاسه برای بررسی خواص ضربه کامپوزیت ها استفاده شده است، تا درصد بهینه به دست آید. ذرات ZnO به روش سایش تخلیه الکتریکی سنتز شده و در تولید کامپوزیت های HDPE/ZnO بدون استفاده از سازگار کننده بکار گرفته شده اند. برای بررسی پخش ذرات در کامپوزیت های ساخته شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و برای بررسی وجود ذرات در کامپوزیت از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) استفاده شده است. همچنین از تست استاندارد شارپی برای تعیین مقاومت ضربه کامپوزیت ها استفاده شد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که کامپوزیت ۱% درصد حجمی بهترین مقاومت ضربه را درمیان نمونه های کامپوزیتی دارد. نتایج تجربی نیز نشان دهنده این است که این کامپوزیت با خطای حدود ۱۱% نسبت به نتایج شبیه سازی بهترین نتیجه را از لحاظ استحکام ضربه و اقتصادی بودن ساخت دارد. همچنین نتایج آزمون آنتی باکتریال نمونه ۱% حجمی عملکرد عالی این کامپوزیت در مقابل سویه های گرم مثبت و منفی را تایید می کند.
فائزه دلفریبان، مرتضی علیزاده، مسلم طیبی، عرفان صلاحی نژاد،
دوره ۲۱، شماره ۵ - ( ۲-۱۴۰۰ )
چکیده
در این تحقیق، پوشش های کامپوزیتی زمینه وینیل استر تقویت شده با الیاف شیشه نوع E، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و نانو الیاف کربن به روش لایه گذاری دستی تولید گردید و خواص مکانیکی آنها مورد بررسی قرار گرفت. خواص مکانیکی کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف با استفاده از آزمونهای کشش، ضربه، سختی سنجی، چسبندگی و سایش مورد بررسی قرار گرفت. میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور بررسی سطوح شکست نمونههای آماده شده بکار گرفته شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که با تقویت زمینهی رزین وینیل استر توسط الیاف شیشه، استحکام به میزان ۵ برابر و درصد ازدیاد طول ۸ برابر افزایش مییابد. با تقویت کامپوزیت الیافی توسط نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و نانو الیاف کربن تغییری در استحکام کامپوزیت الیافی ایجاد نشد اما میزان درصد ازدیاد طول کامپوزیت الیافی به میزان ۶/۱ برابر تغییر یافت. استحکام ضربه کامپوزیت الیافی و نانو کامپوزیت الیافی نسبت به رزین وینیل استر به ترتیب حدود۲۰ و ۲۹ برابر افزایش نشان داد. نتایج آزمون چسبندگی حاکی از آن میباشد که حضور نانو ذرات در نانو کامپوزیت الیافی موجب بهبود چسبندگی آن به سطح بتن میشود. بررسی نتایج آزمون سایش نشان داد که حضور الیاف شیشه در زمینه وینیل استر موجب کاهش مقاومت به سایش و حضور نانو ذرات در نانو کامپوزیت الیافی موجب بهبود مقاومت به سایش کامپوزیت الیافی میشود.
جواد خسروان، حمیدرضا رضایی آشتیانی، حامد دیلمیعضدی،
دوره ۲۱، شماره ۷ - ( ۴-۱۴۰۰ )
چکیده
یکی از روش های مهم تولید قطعات صنعتی با تقارن محوری، شکل دهی ورق در فرآیند فلوفرمینگ میباشد. مزیت عمده این فرآیند تولید، استفاده از ابزار ساده، نیروی شکلدهی کم به خاطر تغییرشکل موضعی و افزایش خواص مکانیکی و کیفیت سطح قطعات نهایی تولیدی میباشد. در این تحقیق، فرآیند فلوفرمینگ گرم با استفاده از دستگاه تراش بر آلومینیوم آلیاژی AA۶۰۶۱-O مورد بررسی تجربی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا تجهیزات و قالبهای مورد نیاز و نمونههای آزمایشگاهی طراحی و ساخته شدند. سپس اثر پارامترهای مختلف فرآیندی مانند درصد کاهش ضخامت ورق، درجه حرارت و تعداد مراحل شکل دهی (تعداد پاس) بر تغییرات ضخامت، دقت ابعادی و همچنین خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم فلوفرم شده گرم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشها نشان داد انجام فلوفرمینگ باعث افزایش استحکام و کاهش شکلپذیری لوله در تمامی سطوح فرایندی نسبت به لوله ابتدایی فلوفرم نشده میگردد. اما با افزایش دمای شکلدهی از ۲۰ به ۳۰۰ درجهسانتیگراد، درصد شکل پذیری لوله افزایش و استحکام و ریزسختی آن کاهش می یابد. در حالیکه با افزایش درصد کاهش ضخامت از ۲۰ % تا ۶۰% در یک دمای ثابت شکلدهی، میزان استحکام و ریز سختی لوله فلوفرم شده افزایش و شکلپذیری آن کاهش مییابد.
محمد صادق اقارب پرست، هانیه ارو، محمد آزادی، محبوبه آزادی،
دوره ۲۱، شماره ۸ - ( ۵-۱۴۰۰ )
چکیده
در موتورهای احتراق داخلی، به دلیل وجود بارگذاری متناوب و وجود سایش بین سطح بالایی رینگ پیستون و اولین شیار پیستون امکان وقوع پدیده خستگی فرتینگ در این ناحیه وجود دارد. در این پژوهش، تاثیر روانکاری و اعمال عملیات حرارتی بر رفتار خستگی فرتینگ نانوکامپوزیت پایه آلومینیوم، مورد بررسی قرار گرفته است. آزمون خستگی فرتینگ در شرایط بارگذاری کاملا معکوسشونده و در دمای محیط صورت گرفته است. علاوه بر آن منحنی تنش- عمر و خواص خستگی فرتینگ آلیاژ آلومینیوم پیستون تقویتشده با نانوذرات بدست آمده است. بررسی ریزساختار و سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان انجام شده است. نتایج نشان داد که رفتار شکست غالبا ترد بوده است و همچنین اعمال روانکاری و عملیات حرارتی باعث بهبود عمر خستگی فرتینگ نانوکامپوزیتهای پایه آلومینیومی شده است.
یوسف ملاپور، اسماعیل پورسعیدی،
دوره ۲۱، شماره ۹ - ( ۶-۱۴۰۰ )
چکیده
در این پژوهش به بررسی توزیع تنش در حفرههای خوردگی روی پرهی کمپرسور توربین گازی به روش المان مرزی پرداخته میشود. در این راستا ابتدا نمونهی خمش دو نقطهای از جنس پرهی کمپرسور توربین گازی ساخته شده و به کمک آزمون پتانسیو استاتیک تحت پتانسیل mVSCE ۳۵۰ در محلول ۵/۳ درصد وزنی سدیم کلرید قرار میگیرد تا نمونه در محل خمش بیشینه دچار خوردگی حفرهای شود. سپس عمق حفرههای رشد یافته با استفاده از دستگاه ادیکارنت محاسبه میشود. با شبیهسازی نمونهی تحت خوردگی حفرهای در نرمافزار کامسول و تطابق نتایج آن با نتایج دستگاه ادیکارنت مشخص شد که شبیهسازی تا حد زیادی میتواند جایگزین تست آزمایشگاهی شود. برای محاسبهی توزیع تنش کششی در مقطع عرضی نمونهی تحت خوردگی حفرهای، گسستهسازی معادلهی لاپلاس حاکم بر نمونه انجام شد. با حل معادلات گسستهسازی شده و مقایسهی آنها با نتایج نرمافزار کامسول نتایج یکسانی بدست آمد. با توجه به نتایج، حفره تمایل دارد به صورت سطحی رشد کند. این یعنی رشد سطحی حفره از رشد آن در جهت عمق بیشتر است. دلیل این امر این است که در نزدیکی سطح نمونه، تنش کششی و پتانسیل الکتریکی زیاد است و همچنین واکنشهای شیمیایی و خوردگی در نواحی نزدیک به سطح حفره بیشتر است.
محمد راوندی، سهیل داریوشی، احمد باطنی،
دوره ۲۱، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۴۰۰ )
چکیده
الیاف موجود در قسمت های مختلف نخل خرما، که از گیاهان بومی زیستاقلیم جنوب ایران است، از انواع الیاف طبیعی به شمار میروند که می توان از آنها به عنوان تقویت کننده کامپوزیتهای پلیمری بهره جست. در این پژوهش اثر فرآوری قلیایی بر روی خواص مکانیکی الیاف نخل خرما و چسبندگی آن با پلیمر گرماسخت مورد مطالعه تجربی قرار گرفته است. از محلول سدیم هیدروکسید (NaOH) در سه غلظت ۱%، ۳%، و ۵% برای فرآوری قلیایی الیاف استفاده شده است. خواص مکانیکی الیاف بوسیله تست کشش تک لیف و استحکام برشی در فصل مشترک الیاف و ماتریس بوسیله تست Pull-out اندازه گیری شد. بررسی تصاویر SEM سطح الیاف نخل خرما قبل و بعد از فرآوری نشان دهنده بهبود کیفیت سطح الیاف و حذف لایه های لیگنین و واکس پس از فرآوری با غلظت ۳% بود. همچنین، فرآوری باعث افزایش معناداری در استحکام کششی، مدول الاستیسیته و کرنش شکست الیاف گردید. نتایج تست Pull-out و بررسی تصاویر SEM سطح الیاف پس از تست نیز نشان دهنده افزایش چسبندگی ماتریس به الیاف بعد از فرآوری بود. بیشترین میزان افزایش در خواص مکانیکی و چسبندگی الیاف و ماتریس در غلظت ۳% مشاهده شد.
پریسا فکری دولت آباد، وحید پویافر، رامین مشک آبادی،
دوره ۲۲، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۴۰۰ )
چکیده
ریزساختار بدون نقص کامپوزیتهای زمینه فلزی، توزیع یکنواخت ذرات و خواص خوب آنها، توسط متغیرهای روش تولید و مواد زمینه و تقویتکننده تعیین میشود. در این تحقیق از آسیای گلولهای سیارهای با انرژی بالا برای ساخت پودر کامپوزیتی Al۶۰۶۳-SiC استفاده شده است. برادههای آلومینیوم با زمان و نسبت وزنی گلوله به پودر (BPR) مختلف در آسیای گلولهای سیارهای با انرژی بالا آسیاکاری شدند. پودر بهینه حاصله، با افزودن درصدهای وزنی مختلف کاربید سیلسیم (SiC) با نسبت وزنی گلوله به پودر در زمانهای مختلف، آلیاژسازی مکانیکی گردیدند. طی فرایند آسیاکاری تحت جو آرگون، از اسید استئاریک به عنوان عامل کنترل فرایند (PCA) برای جلوگیری از جوشکاری سرد بیش از حد و کلوخهای شدن پودر استفاده شده است. پس از آلیاژسازی مکانیکی، تاثیر متغیرهای فرایند شامل زمان آلیاژسازی، نسبت وزنی گلوله به پودر و درصد وزنی کاربید سیلسیم با مقادیر مختلف بر روی پودر کامپوزیتی از نظر مورفولوژی توسط آنالیز اندازه ذرات (PSA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و از نظر ترکیبات فازی توسط طیفسنجی پراش اشعه ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به الگوی پراش اشعه ایکس نمونهها، اندازه دانه از طریق مدل ویلیامسون-هال محاسبه گردید. نتایج حاصل از انجام فرایند آسیای مکانیکی و آلیاژسازی مکانیکی نشان داد که در زمانهای آسیای کوتاه با نسبت وزنی گلوله به پودر بالا میتوان به پودر کامپوزیتی با اندازه ذرات ریزتر دست یافت. همچنین وجود ذرات تقویتکننده کاربید سیلسیم موجب تسریع در فرایند آسیای مکانیکی شده و کاهش بیشتر اندازه ذرات را موجب میشود.
آرش خیابانی، مهدی نصری، یزدن شجری، زهراسادات سیدرئوفی،
دوره ۲۲، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۴۰۰ )
چکیده
فولاد ضد زنگ ۱,۴۹۲۳ یکی از گزینههای ساخت پرههای کمپرسور توربین گاز ایرانی و درحال ارتقاء IGT۲۵+ است. از آنجا که سایش در قطعات توربینی یک مکانیزم مخرب بوده و در سایه دیگر مکانیزمهای آسیب زا قرار میگیرد و مقالات بسیار کمی در این حوزه موجود است، در این تحقیق نقش تنش پسماند ناشی از ساچمه کوبی بر مقاومت در برابر سایش فولاد ۱,۴۹۲۳ بررسی شد. برای ایجاد تنش پسماند فشاری از عملیات ساچمه کوبی در زمانهای ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ دقیقه استفاده شد. بررسیهای ریزساختاری به وسیله میکروسکوپهای نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) نشان دادند که با افزایش زمان ساچمهکوبی، ضخامت ناحیه تغییر فرم پلاستیک افزایش مییابد؛ طوری که ناحیه تغییر فرم پلاستیک را میتوان به سه ناحیه تغییر فرم پلاستیک شدید، تغییر فرم پلاستیک معمولی و ناحیه متاثر از تغییر فرم پلاستیک تقسیم بندی نمود. محاسبات روی نتایج تفرق پرتو ایکس (XRD) نشان داد که با افزایش زمان ساچمه کوبی، میزان تنش پسماند فشاری تا ۶۹۴ مگاپاسکال افزایش مییابد. با افزایش تنش پسماند فشاری در سطح نیز، مقاومت به سایش نمونهها با توجه به افزایش چگالی نابجاییها و خرد شدن دانهها، تا میزان ۹۰ درصد افزایش یافت. بررسی سطوح سایشی به وسیله SEM نشان داد که مکانیزم سایشی در نمونهها سایش چسبان اکسیدی است و افزایش تنش پسماند نمونهها سبب انتقال رژیم سایشی به سایش خراشان ملایم همراه با پدیدار شدن مناطق کندگی شد.
کیوان شیری، سید احسان افتخاری شهری، حبیب الله رستگاری کوپایی،
دوره ۲۲، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۴۰۰ )
چکیده
جوانهزنی و رشد ترک در قطعات و سازههای مهندسی یک امر اجتنابناپذیر است. تعویض قطعه یا قسمتی از آن که دچار آسیب شده، سادهترین راه برای جلوگیری از وقوع از کار افتادگی است که البته همواره مقرون به صرفه نمیباشد. لذا در بسیاری از موارد میتوان با تعمیر قطعه، عمر قطعات کار کرده معیوب را افزایش داد. یکی از راهکارهای مؤثر، ترمیم محل ترک خوردگی به وسیله وصلههای کامپوزیتی از طریق چسباندن آنها بر روی محل تشکیل ترک است. هدف این پژوهش، بررسی چگونگی اثر وصله بر رفتار رشد ترک و همچنین تاثیر هندسه وصله بر خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم Al۵۲۵۱ میباشد. برای این منظور، از وصله کامپوزیتی کولار با هندسه مستطیلی و H شکل استفاده شده است. برای بررسی خواص مکانیکی و ارزیابی رفتار رشد ترک در نمونهها، آزمون کشش اجرا شد. تاثیر مساحت مؤثر و شکل هندسی وصله بر قابلیت تحمل بار، میزان تغییر طول نمونه، چقرمگی و نیروی آغاز ترک بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که با استفاده از وصله کامپوزیتی، میزان تغییر طول نمونه تا شکست، مقدار نیرو در لحظه شروع ترک و مقدار نیروی شکست نسبت به نمونههای بدون ترمیم افزایش یافته است. همچنین، مقایسه وصلهها با مساحت مؤثر برابر نشان داد نمونه ترمیم شده با وصله با هندسه H شکل، قابلیت تحمل بار بیشتری نسبت به وصله مستطیل شکل دارد. همچنین میزان چقرمگی در نمونه ترمیم شده با وصله H شکل نیز افزایش یافته است.
مسعود بیات، سعید امینی،
دوره ۲۲، شماره ۶ - ( ۳-۱۴۰۱ )
چکیده
ماشینکاری قطعات سخت یکی از مهمترین چالشهای صنایع تولیدی است. از این رو روشهای نوینی به ماشینکاری سنتی افزوده شده است. ماشینکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک از جمله این روشها است. مزایای استفاده از ارتعاشات التراسونیک نسبت به ماشینکاری سنتی شامل کاهش نیروهای ماشینکاری، کاهش سایش ابزار و اصطکاک، افزایش عمر ابزار، ایجاد شرایط برشی متناوب، افزایش قابلیت ماشینکاری مواد سخت برش و غیره است. برای ارتعاش ابزار، یک هورن از جنس فولاد با فرکانس تشدید ۲۰۶۳۳ هرتز توسط نرمافزار آباکوس تحلیل و سپس ساخته شد. در این مطالعه، اثرات پارامترهای سرعت دورانی، نرخ پیشروی، شرایط ماشینکاری معمولی و ارتعاشی در سه سختی ۱۵، ۳۰ و ۴۵ راکول سی مختلف برای قطعهکار بر دمای ماشینکاری، زبری سطح و فرسایش ابزار مورد ارزیابی قرار گرفت. طراحی آزمایشها به صورت فاکتوریل کامل بوده و در مجموع، ۵۴ آزمایش انجام شد. نتایج نشان داد در سختیهای بالاتر توسط اعمال ارتعاشات زبری سطح کاهش یافت. زبری سطح Ra)) در ماشینکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک نسبت به ماشینکاری معمولی در پارامترهای مختلف ماشینکاری تا حدود ۳۶ درصد کمتر است. همچنین با افزایش سختی قطعهکار فرسایش ابزار بیشتر شده است که توسط اعمال ارتعاشات التراسونیک این فرسایش ابزار نسبت به حالت ماشینکاری معمولی کمتر است. علاوه بر این دمای ماشینکاری در مجموع در سختیهای بالاتر قطعه کار در حالت ارتعاشی حداکثر ۱۵ درصد کمتر است. با اعمال ارتعاشات فرسایش ابزار در مجموع کاهش یافته است که میتوان با انتخاب ابزار سرمتی و اعمال ارتعاشات شرایط فرسایش ابزار را در ماشینکاری فولاد ۴۱۴۰ AISI به حداقل رساند.
مریم مرکباتی، حسین ساکی، رشید مهدوی،
دوره ۲۳، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۴۰۱ )
چکیده
آلیاژهای تیتانیوم شبهپایدار بتا به دلیل دارا بودن استحکام بالا و انعطافپذیری مناسب و همچنین نسبت استحکام به وزن بالا جهت کاربرد در صنعت هوافضا مناسب میباشند. هدف از پژوهش حاضر بررسی ریزساختار و خواص کششی حاصل از پیرسازی تکمرحلهای و دومرحلهای پس از چرخه های مکانیکی حرارتی آنیل تکفاز β و آنیل دوفاز α+β در آلیاژ نوین Ti-۳Al-۸Mo-۷V-۳Cr است. به این منظور، روی یک تسمه از این آلیاژ، عملیات حرارتی آنیل انحلالی در منطقه تکفاز β، نورد سرد و تبلورمجدد و بر روی تسمه دیگر، عملیات حرارتی آنیل انحلالی در منطقه دوفاز α+β انجام شد. سپس، نمونههایی از این تسمهها در دمای ۵۵۰ درجه سانتی گراد تحت عملیات پیرسازی تک مرحلهای قرار گرفت. همچنین جهت انجام عملیات پیرسازی دومرحلهای، نمونههایی در دمای ۳۰۰ و ۵۵۰ درجه سانتیگراد به ترتیب جهت پیرسازی اولیه و ثانویه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. پساز آن، تحولات ساختاری آلیاژ بوسیلهی میکروسکوپ الکترونی روبشی و تفرق اشعهی ایکس و خواص کششی بوسیلهی آزمایش کشش سرد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، سیکل بهینه عملیات حرارتی آلیاژ Ti-۳۸۷۳، پیرسازی دومرحلهای پس از آنیل در منطقه دوفاز α+β است که منجر به دستیابی به استحکام تسلیم ۱۱۹۰ مگاپاسکال و ازدیادطول ۷/۱۴% شد. در این حالت، ساختار بدست آمده فاقد آلفای مرزدانهای بوده و آلفای ثانویه تشکیل شده دارای طول کمتر از ۵/۰ میکرومتر و میانگین ضخامت آن ۱۵/۰ میکرومتر میباشد.