حسین روحی، حامد دیلمی‌عضدی، مهدی صفری،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
شکل‌دهی تدریجی ورق از جمله فرآیندهای نوین است که در نمونه‌سازی سریع و ساخت قطعات با هندسه پیچیده به کار می‌رود. حد شکل‌دهی در این فرآیند در مقایسه با سایر فرآیندهای متداول شکل‌دهی بیشتر است. در این مقاله فرآیند شکل‌دهی تدریجی تک‌نقطه‌ای گرم با گرمادهی همگن به ورق به‌همراه گرمایش ابزار به‌صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار میگیرد. شکل‌پذیری ورق بر مبنای آزمون شیار مستقیم شرایط مختلف فرآیند با استفاده از آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از روش اجزای محدود تعیین میشود. گرمایش ابزار به‌همراه اعمال سیستم گرمایش همگن به ورق باعث هم‌دماشدن ابزار و ورق شده و با کاهش اتلاف حرارت در منطقه تغییر شکل موجب بهبود فرآیند تغییر شکل شده و امکان دستیابی به حدود شکل‌دهی بالایی را میسر می سازد. مقایسه منحنی‌های حد شکل‌دهی تجربی و عددی نشان‌دهنده انطباق خوب بین نتایج در شرایط مختلف فرآیند است. اثر دما و سرعت پیشروی روی حد شکل‌دهی ورق آلومینیوم ۱۰۵۰ مورد مطالعه قرار میگیرد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش دما شکل‌پذیری ورق به‌طور قابل توجهی افزایش می‌یابد اما میزان تاثیر دما بر حد شکل‌دهی ورق در سرعت پیشروی پایین‌تر بیشتر است. افزایش نرخ پیشروی، حد شکل‌دهی را به مقدار کمی کاهش می‌دهد. این کاهش شکل‌پذیری در دمای بالا مشهودتر است.
وحید مومنی، محمدحسین علائی،
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۸ )
چکیده
فرآیند تزریق پودر فلز (MIM) جزء فرآیندهای نوین ساخت و تولید در شاخه متالورژی پودر است. این فرآیند قابلیت تولید قطعات کوچک فلزی با اشکال پیچیده در تیراژهای بالا را دارد که شامل چهار مرحله اختلاط، تزریق، چسب‌زدایی و تف‌جوشی بوده که خواص قطعه تولیدی متاثر از پارامترهای هر کدام از این مراحل است. در این تحقیق تاثیر پارامترهای فشار تزریق، دمای تزریق و قالب، فشار نگهداری، زمان نگهداری، سرعت تزریق و زمان خنک‌کاری روی چگالی، استحکام و سختی قطعه تولیدی MIM بررسی شده است. سپس با انجام طراحی آزمایش به روش پاسخ رویه سطح (RSM)، تعداد ۵۰ نمونه به حالت‌های مختلف تزریق شدهاند. در ادامه به‌منظور ارزیابی چگالی، استحکام کششی و سختی نمونه‌ها، فرآیند چسب‌زدایی و تف‌جوشی روی آنها انجام شده است. نتایج نشان دادند که فشار تزریق، دمای تزریق و دمای قالب به‌ترتیب بیشترین تاثیر را روی استحکام و چگالی قطعات MIM داشته و در سمت مقابل پارامترهای فشار نگهداری ماده مذاب، زمان نگهداری و زمان خنک‌کاری اثر ناچیزی دارند. همچنین مشاهده شد که میان این خواص، سختی کمتر از چگالی و استحکام تحت تاثیر پارامترهای تزریق است. در نهایت، بهینه‌ترین حالت برای تزریق نمونه‌ها از جنس فولاد کم‌آلیاژ ۴۶۰۵ با چگالی و استحکام بالا شامل فشار تزریق (۱۳۳بار)، دمای تزریق (°C۱۵۸)، دمای قالب (°C۶۰)، فشار نگهداری (۷۰بار)، زمان نگهداری (۸ثانیه)، سرعت تزریق (۱۱۲میلی‌متر بر دقیقه) و زمان خنک‌کاری (۱۷ثانیه) است.
سعید مرتضائی، حسین عربی، سید حسین سیدین، امیر مومنی، مهدی سلطانعلی نژاد،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
در پژوهش حاضر، از یک معادله بنیادین براساس مدل سینوس هایپربولیک، برای توصیف رفتار تغییر شکل گرم فولاد زنگ‌نزن رسوب سخت‌شونده نیمه آستنیتی Fe-۱۷Cr-۷Ni (۱۷-۷PH)، استفاده شده است. با استفاده از داده‌های تجربی به‌دست‌آمده براساس آزمایش‌های فشار گرم در محدوده دمایی C°۱۱۰۰-۹۵۰درجه سانتی‌گراد و محدوده نرخ کرنش ۱-۰.۰۰۱بر ثانیه و محاسبه ارتباط بین پارامترها و ثوابت ماده (α
، A، n و Q)، مدل مورد استفاده توسعه داده شد. در این پژوهش ارتباط بین ثوابت ماده و کرنش حقیقی به‌صورت روابط چندجمله‌ای درجه شش بیان شده است. از معیار میانگین خطای نسبی مطلق (AARE) و ضریب همبستگی (R)، برای ارزیابی عملکرد مدل مورد مطالعه استفاده شد. مقادیر محاسبه‌شده برای AARE و R به‌ترتیب برابر با ۵/۱۷ % و ۰/۹۹ به دست آمدند. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که معادله بنیادین استفاده‌شده می‌تواند تنش سیلان را برای این آلیاژ با دقت خوبی در محدوده وسیعی از شرایط آزمایشی پیش‌بینی کند. بنابراین از این معادله می‌توان به‌طور گسترده برای تجزیه و تحلیل مکانیزم‌های تغییر شکل و تکامل ریزساختاری استفاده کرد.
زیبا زارعی، محمد تلافی نوغانی، محمد حسین شاعری، ایمان انصاریان،
دوره ۱۹، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش آلیاژ برنج Cu-۳۰Zn به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) تا ۶ پاس در دمای محیط تغییر شکل پلاستیک شدید یافت. پس از تولید نمونه‌ها ریزساختار، خواص مکانیکی و الکتریکی بررسی شد. خواص مکانیکی نمونه‌ها پس از هر مرحله فرآیند MDF با استفاده از آزمون‌های سختی و پانچ برشی و کشش در دمای محیط اندازه‌گیری شد. همچنین خواص الکتریکی نمونه‌ها به‌روش جریان گردابی اندازه‌گیری شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با آنالیز EBSD نشان داد که پس از ۶ پاس فرآیند MDF، اندازه دانه نمونه اولیه آنیل‌شده از حدود ۲۳۰میکرون به کمتر از یک‌میکرون کاهش یافت. به‌علاوه کاهش اندازه دانه همراه با فرآیند لغزش، شکل‌گیری دوقلویی‌ها و باندهای برشی در جهت مشخص بود. طبق نتایج به‌دست‌آمده بعد از ۶ پاس MDF، خواص مکانیکی بهبود قابل توجهی داشت. فرآیند MDF منجر به افزایش ۲۱۲درصدی در سختی، افزایش به‌ترتیب ۱۰۵ و ۷۳درصدی در استحکام‌های تسلیم و نهایی برشی و افزایش به‌ترتیب ۲۹۸ و ۱۹۰ درصدی استحکام‌های تسلیم و نهایی کششی شد. نتایج بررسی هدایت الکتریکی نشان داد در اثر فرآیند MDF، هدایت الکتریکی آلیاژ Cu-۳۰Z، به مقدار اندکی کاهش یافت. لذا با مقایسه نتایج خواص مکانیکی و الکتریکی می‌توان گفت در فرآیند MDF می‌توان به آلیاژی با استحکام بسیار بالا بدون کاهش قابل توجه در هدایت الکتریکی دست یافت.
حامد سالاری، مسعود محمودی، احسان برهانی،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
پیوند نورد سرد یک نوع فرآیند اتصال‌دهی مابین فلزات مشابه یا غیرمشابه است که پیوند بین فلزات از طریق اعمال تغییر شکل پلاستیک توسط فرآیند نورد در دمای اتاق برقرار میشود. از طرفی، فرآیند پیوند نورد تجمعی به‌عنوان یکی از روش‌های اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید با امکان دستیابی به ساختار فوق ریزدانه و خواص مکانیکی بهبودیافته مطرح است. در این پژوهش یک روش ترکیبی متشکل از فرآیندهای پیوند نورد تجمعی و پیوند نورد سرد به‌منظور ساخت ورق مسی فوق ریزدانه با افزایش همزمان استحکام و هدایت الکتریکی پیشنهاد شد. ریزساختار خواص مکانیکی و هدایت الکتریکی نمونه تولیدشده با روش ترکیبی و نمونه‌های حاصل از سیکل‌های مختلف فرآیند پیوند نورد تجمعی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار ماده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که در ساختار کریستالی نمونه تولیدشده به‌روش ترکیبی، طیف گسترده‌ای از دانه‌های بسیار ریز در محدوده چندصدنانومتر با توزیع یکنواخت دیده میشوند. همچنین نتایج حاصل از آزمون کشش و سختی حاکی از افزایش پیوسته مقدار استحکام و سختی با افزایش تعداد پاس‌های نورد بود. در نهایت، بررسی هدایت الکتریکی توسط آزمون پروب چهار نقطه نشان داد که با افزایش تعداد سیکل‌های فرآیند پیوند نورد تجمعی، هدایت الکتریکی کاهش می‌یابد، در حالی که در نمونه تولیدشده به‌روش ترکیبی افزایش همزمان استحکام، سختی و هدایت الکتریکی مشاهده شد.
جاسم میراحمدی، سیدهادی حسینی کر، محمد صدیقی،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله یک روش نوین تغییر شکل پلاستیک شدید لوله تحت عنوان فرآیند اصطکاکی اصلاح‌شده تغییر شکل پلاستیک شدید لوله برای تولید لوله‌هایی با ساختار بسیار ریز و خواص مکانیکی مطلوب ارائه شده است. بدین ترتیب با استفاده از چرخش قالب و تغذیه لوله درون کانال انحنادار با تبدیل توان اصطکاک به گرمای ورودی، دما در منطقه تغییر شکل افزایش یافته و باعث ایجاد کرنش‌های ترکیبی شدید و کاهش نیروی فشاری شده است. آزمایش‌های تجربی برای بررسی امکان‌پذیری فرآیند روی لوله‌های برنجی تکرار شد و پارامترهای بهینه برای انجام فرآیند به دست آمد. مقدار پارامترهای بهینه برای سرعت دورانی ۷۱۰دور بر دقیقه و برای نرخ پیشروی ۰۸/۰میلی‌متر بر دور انتخاب شد. بررسی میکروساختار نمونه‌های فرآوری‌شده کاهش چشمگیر اندازه دانه از مقدار اولیه ۷۶میکرومتر تا ۹ و ۷میکرومتر به ترتیب در راستاهای طولی و محیطی را نشان داده است. استحکام نمونه‌های فرآوری‌شده در راستاهای محیطی و طولی از مقدار اولیه ۱۶۰مگاپاسکال به‌ترتیب تا مقادیر ۲۰۲ و ۳۲۵مگاپاسکال افزایش یافتند. همچنین سختی از مقدار اولیه ۴۸ تا مقدار ۷۲ویکرز افزایش داشته است.
سید جاوید زکوی، هادی محمدی اصل، داود بابابی،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله، تحلیل المان محدود با مدل‌های سختی غیرخطی ترکیبی (مدل سینماتیکی آرمسترانگ- فردریک همراه با قانون سخت‌شوندگی ایزوتروپیکی) و مدل شابوشی برای بررسی رفتار کرنش‌های پیش‌رونده در لوله‌های سه‌راهی از جنس فولاد ضدزنگ و تحت بارگذاری ممان‌های دینامیکی همراه با تاثیر فشار داخلی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که مقدار حداکثر تغییر شکل‌های پیش‌رونده در محل اتصال لوله‌های سه‌راهی رخ می‌دهد. همچنین نرخ تغییر شکل‌های پیش‌رونده با افزایش سطح بارگذاری خمشی در فشار ثابت افزایش می‌یابد. ملاحظه میشود که هندسه و ابعاد لوله سه‌راهی بر میزان و نرخ کرنش‌های پیش‌رونده تاثیر بسزایی دارد. مقایسه نشان می‌دهد نتایج عددی حاصل از کرنش‌های پیش‌رونده در نمونه BSS۱ (نمونه اول لوله سه‌راهی از جنس فولاد ضدزنگ) با مدل سختی ترکیبی و شابوشی در مقایسه با نتایج حاصل از مدل سختی آرمسترانگ فردریک بهتر بوده و به داده‌های تجربی نزدیک‌تر است. پیش‌بینی رفتار کرنش‌های پیش‌رونده در BSS۲ براساس مدل ترکیبی در مقایسه با سایر مدل‌ها به نتایج تجربی نزدیک‌تر است. البته در نمونه BSS۳ این پیش‌بینی رفتار، توسط مدل شابوشی در مقایسه با سایر مدل‌ها بهتر و به نتایج تجربی نزدیک‌تر است. همانند نمونه‌های فولاد کربنی ساده که در مقاله اخیر مورد مطالعه قرار گرفته، هر دو مدل سختی شابوشی و ترکیبی در مقایسه با مدل سختی آرمسترانگ- فردریک پیش‌بینی مناسب و تا حدودی مشابه هم نسبت به نتایج تجربی در نمونه‌های فولاد ضدزنگ از خود نشان می‌دهند.
سیدمصطفی میرعبداللهی، محمدمهدی ابوترابی،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
در برش پلاسما، یک گاز نجیب با سرعت بالا از نازل دمیده میشود و به کمک یک جرقه فرکانسی ولتاژ بالا، گاز در سر مشعل یونیزه شده و قوس الکتریکی ایجاد میشود. سپس گاز به حالت پلاسما تبدیل میشود که فرآیندی ایده‌آل برای برشکاری فلزات سخت است. در این تحقیق، بهینه‌سازی و مطالعه اثر پارامترهای مؤثر در فرآیند برشکاری پلاسما فولاد ضدزنگ ۳۰۹AISI مورد بررسی قرار گرفت. با انجام آزمایش‌های تجربی، تأثیر پارامترهای ورودی شامل شدت جریان، فشار گاز و سرعت حرکت مشعل روی ۳ پارامتر خروجی شامل اندازه عرض برش، منطقه متأثر از حرارت و زبری سطح بررسی شد. تحلیل نتایج نشان داد که شدت جریان، سرعت پیشروی و فشار گاز به ترتیب بیشترین اثر را روی پارامترهای خروجی دارند. از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و الگوریتم ژنتیک برای پیش‌بینی و بهینه‌سازی پارامترهای خروجی استفاده شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد مدل شبکه عصبی دقت مناسبی برای پیش‌بینی پارامترهای خروجی دارد. بهینه‌سازی پارامترها برای دستیابی به بهترین شرایط برشکاری با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک انجام گرفت. مدل شبکه عصبی به‌عنوان تابع هدف و زبری سطح، اندازه شکاف و منطقه متأثر از حرارت به‌عنوان ورودی الگوریتم ژنتیک معرفی شدند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهند که ترکیب شبکه عصبی- الگوریتم ژنتیک یک روش کارآمد برای بهینه‌سازی فرآیند برشکاری پلاسما است. این روش می‌تواند برای دیگر فرآیندهای برشی پیشرفته نیز اصلاح و به کار گرفته شود.
سام میرزاخانی، مهدی جوانبخت،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله، روش المان محدود غیرخطی برای حل معادلات میدان فاز یا گینزبرگ- لاندا برای استحاله‌های مارتنزیتی در ابعاد نانو به کار گرفته شده است. در تئوری میدان فاز برای تعریف نوع فاز ماده از یک پارامتر مشخصه استفاده میشود و معادلات گینزبرگ- لاندا در واقع رابطه خطی بین نرخ تغییرات پارامتر مشخصه و مشتق وردشی انرژی آزاد سیستم نسبت به پارامتر مشخصه یا همان نیروهای ترمودینامیکی مربوطه هستند. با توجه به اینکه انرژی آزاد شامل ترمهایی غیرخطی از پارامتر مشخصه است، نیروهای ترمودینامیکی توابعی غیرخطی از پارامتر مشخصه هستند. در نتیجه، معادلات گینزبرگ- لاندا با استفاده از روش المان محدود غیرخطی و کد تولید شده حل میشوند. استحاله مورد بررسی، تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت در آلیاژ NiAl است که در اینجا بدون لحاظ‌کردن اثرات مکانیک و تنها تحت اعمال تغییر دما صورت میگیرد. لذا استحاله از نوع دما القایی بوده و با استفاده از تنها یک پارامتر مشخصه تعریف میشود. به منظور صحتسنجی کارعددی، منحنی پارامتر مشخصه برای صفحه فازی مشترک آستنیت- مارتنزیت، ضخامت، انرژی و سرعت انتشار آن محاسبه و با کارهای پیشین مقایسه شدهاند که نتایج نشان از تطابق بسیار خوب کارحاضر با کارهای پیشین دارد. هم چنین مسائل فیزیکی متنوعی نظیر انتشار صفحه مشترک فازی، جوانه زنی مارتنزیت و رشد ساختارهای مارتنزیتی تحت برودت و استحاله معکوس تحت حرارت ارائه شدهاند. نتایج این تحقیق، گام مهمی در حل مسائل میدان فازی با در نظر گرفتن اثرات مکانیک و شرایط پیچیده اولیه و مرزی موجود در ابعاد نانو است.
علی نیکویی‌منش، صالح اکبرزاده،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
سایش از جمله مکانیزم‌های مخربی است که می‌تواند عملکرد بسیاری از سیستم‌های صنعتی را تحت‌الشعاع قرار دهد. پوشش نیترید تیتانیوم (TiN) به دلیل داشتن خواص منحصر به فردی همچون مقاومت به حرارت و اکسیداسیون بالا و مقاومت زیاد به سایش، در بسیاری از قطعات صنعتی به‌منظور تقویت مقاومت به خوردگی، اکسیداسیون و سایش مورد استفاده قرار میگیرد. در کار حاضر پوشش نانوساختار TiN با روش رسوب‌دهی فیزیکی بخار روی پایه‌ای فولادی نشانده شده است. خواص پوشش با استفاده از آزمون نانوفروبرش به دست آمده است و آزمون سایش پین روی دیسک روی سه نمونه متفاوت در بارگذاری و سرعت‌های مختلف انجام شده است که در نتیجه آن، نمونه با ضخامت پوشش بالاتر، مقاومت به سایش بالاتری را از خود نشان می‌دهد. فرآیند سایش به دلیل ماهیت غیرقابل بازگشت آن باعث افزایش آنتروپی سیستم میشود. در قسمت تحلیلی کار حاضر با استفاده از دمای به دست آمده از روش المان محدود، ارتباط بین دما و نرخ سایش و همینطور نرخ تولید آنتروپی و نرخ سایش مطالعه شده است. مشاهده شد که پوشش با ضخامت بالاتر مقاومت به سایش بهتری نشان می‌دهد. در این پژوهش، ارتباط بین سایش و آنتروپی بررسی شده است که بتوان برای مواد مختلف با پیش‌بینی دما میزان سایش را نیز پیش‌بینی کرد. همچنین به کمک روش اجزای محدود، تغییرات دما با زمان در دو سطح با پوشش و بدون پوشش نیز پیش‌بینی شد. یکی از نوآوری‌های این تحقیق، در قابلیت ارتباط بین میزان سایش و حرارت تولید شده است.
حسین مهمان‌نواز، غلامحسین لیاقت، محمدامین نباخته، حمید فاضلی، محسن روحبخش، علی حیدری،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
اخیراً استفاده از خرج گودهای واکنشی با آستری دوجنسی برای افزایش قدرت تخریب به خصوص در محیطهای آبی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با توجه به شرایط یک نمونه آزمایشی معتبر و موجود در مقالات، تحلیل عددی یک خرج گود واکنشی با آستری مس- آلومینیوم صحتسنجی شده است. در این صحتسنجی برای محاسبه میزان سرعت قطع نفوذ از یک تئوری پیشنهادی برای قطع نفوذ جت دوجنسی استفاده شده است. نتایج به دست آمده از عمق نفوذ در شبیهسازی عددی و تجربی تطابق قابل قبولی دارد. لازم به ذکر است این نتایج با مقادیر به دستآمده از حل تحلیلی نیز مقایسه شدهاند. نهایتاً پس از آن مقایسهای میان خرج گود واکنشی دوجنسی و خرج گود تک‌جنسی با هندسه یکسان صورت گرفته و نشان داده شده است که در اهداف فولادی گسسته لایه‌ای در محیط آب، میزان مشخصه‌های تخریب خرج گود با آستری دوجنسی، شامل عمق نفوذ، قطر حفره و مقطع عرضی نفوذ، از نتایج بهتری نسبت به آستری‌های تک‌جنسی برخوردار است.
سیدمحمود قلعه‌بندی، علیرضا فلاحی، حسین حسینی تودشکی،
دوره ۲۰، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۸ )
چکیده
در مقاله حاضر امکان پیش‌بینی رفتار الاستیک- پلاستیک آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ پس از تغییر شکل پلاستیک شدید با تخمین رفتار الاستیک- پلاستیک دانه و مرزدانه و مدل‌سازی المان محدود میکروساختاری مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا فرآیند روزنرانی در کانال‌های مشابه زاویه‌دار انجام شد و آزمون‌های سختی‌سنجی و کشش در حالت ماکرو و همچنین آزمون فروروی میکرو روی نمونه‌های تولید شده صورت گرفت. با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از آزمون‌های سختی و کشش، روابط ریاضی برای ارتباط‌دادن سختی و خواص استحکام استاتیکی در آلیاژ مورد نظر به دست آمد. در کنار روابط ریاضی، از مدل‌سازی معکوس فرآیند فروروی میکرو در نرم‌افزار المان محدود آباکوس به‌منظور تبدیل سختی در دانه و مرز آن به منحنی‌های تنش- کرنش بهره برده شده است. از نتایج به‌دست‌آمده به عنوان رفتار الاستیک- پلاستیک فازها در مدل‌سازی میکروساختاری استفاده شده است. در ادامه با استفاده از تصویر میکروساختاری، مدل‌سازی آزمون کشش برای یک بخش حجمی نشانگر از میکروساختار در نرم‌افزار المان محدود انجام شده است و رفتار به‌دست‌آمده از مدل میکروساختاری با رفتار آزمون کشش تجربی مقایسه شده است.
علیرضا باقری‌بمی، سعید امینی، رضا تیموری،
دوره ۲۰، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۸ )
چکیده
فرآیند غلطک‌کاری ساچمه‌ای با قابلیت دورانی برای بهبود خواص سطحی قطعه کار استفاده میشود. در این تحقیق با استفاده از طراحی آزمایش تجربی و برای بهبود خواصی شامل سختی و زبری حالت بهینه مشخص شد. در سرعت ۱۰۰۰میلی‌متر بر دقیقه، ۳ پاس و نوع فرآیند سنتی و التراسونیک و مدل پیشنهادی رگرسیون را معین کرد. در این حالت سختی ۱۳۱میکرو ویکرز را نشان داده و نیز زبری کمینه را در زبری میانگین به ۰/۱۷۹میکرون و زبری بیشینه ۱/۰۱میکرون را مشخص نموده است. از نمونه بهینه و نسبت به نمونه مرجع توپوگرافی سطح، ریزساختار و آزمون کشش را مورد بررسی قرار داده است. ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی از حدود ۳۰ تا ۵۰میکرون به حدود ۳۰۰نانومتر کاهش در ضخامت حدود ۵۰میکرون زیر سطح را نشان داده است. آزمون کشش استحکام، تنش تسلیم و درصد افزایش طول را به ترتیب حدود ۱۰ و ۲۹% افزایش را مشخص کرد. توپوگرافی نیز کاهش زبری را ۴۰% کاهش نشان داده است. سختی زیر سطح در ضخامت قطعه مورد بررسی قرار گرفت و نسبت به نمونه مشابه بهینه سنتی و نوین نشان از تاثیر افزایش سختی متاثر از ریزشدن ساختار و نرخ کرنش داشته است.
ایمان انصاریان، محمدحسین شاعری،
دوره ۲۰، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
چکیده
تیتانیم خالص تجاری (CP) به‌دلیل زیست‌سازگاری عالی کاربردهای زیادی در بایومواد و ایمپلنت‌ها دارد. علی‌رغم اهمیت بالای خواص سطحی در کاربردهای زیستی، تحقیقات بسیار کمی درباره بهبود خواص سطحی تیتانیم CP از طریق بهبود ساختار انجام شده است. لذا هدف پژوهش حاضر بهبود خواص خوردگی و سایشی تیتانیم CP از طریق کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) است. بدین منظور نمونه‌های تیتانیم CP آنیل‌شده تا ۶ پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط و °C۲۲۰ قرار گرفتند. برای بررسی خواص خوردگی نمونه‌ها، آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول شبیهسازی شده بدن انسان (SBF) انجام گرفت. خواص تریبولوژی نیز توسط آزمون پین روی دیسک در سرعت لغزشی و تنش اعمالی به ترتیب (m/s)۰/۲ و MPa۱ بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EBSD نشان داد که پس از ۶ پاس فرآیند MDF ساختار فوق ریزدانه در تیتانیم CP تشکیل شد. نتایج بررسی آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که در اثر اعمال فرآیند MDF و افزایش پاس‌های آن صرف نظر از دمای فرآیند، مقاومت به خوردگی نمونه‌ها افزایش یافت. همچنین نمونه‌های MDFشده در دمای °C۲۲۰، مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با نمونه‌های MDFشده در دمای محیط نشان دادند. مقاومت به سایش تیتانیم CP نیز در اثر کاهش اندازه دانه افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی، به طور عمده مکانیزم‌های سایش خراشان و ورقهای شدن را نشان داد.
محمد جلیلی، بهزاد سلطانی، علی نایبی،
دوره ۲۰، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش مدلی چندمقیاسی برای شبیهسازی رفتارهای سیکلی آلیاژ نورد گرم‌شده منیزیم AZ۳۱ ارایه میشود. مدل ارایه‌شده قادر است لغزش، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به‌درستی شبیهسازی نماید. ساختار نظری پژوهش از ترکیب دو تئوری کریستال پلاستیسیته اجزای محدود و همگن‌سازی محاسباتی تشکیل شده است. کلیه معادلات کریستال پلاستیسیته در قالب سابروتین مادی UMAT پیاده‌سازی شدهاند. ورق پلی‌کریستال ماده از طریق تولید المان حجمی معرف (RVE) بازتولید شده است و شرایط مرزی پریودیک روی وجوه آن اعمال شده است. شبیه‌سازی‌های سیکلی در دو سیکل به‌ازای بارگذاری فشاری- کششی در راستای جهت نورد اعمال شده و مساله در مقیاس ماکروسکوپیک توسط حلگر اجزای محدود آباکوس حل شده است. نتایج در تطابق بسیار خوب با منحنی‌های تجربی است و مدل ارایه‌شده قادر است، مشخصه‌های منحنی‌های تجربی مانند عدم تقارن در کشش و فشار، مقادیر تنش بیشینه کششی و فشاری، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به‌درستی شبیهسازی نماید.
مهدی نظری، حسین اسکندری، محمدرضا گلبهارحقیقی،
دوره ۲۰، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش تولید و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم ۶۰۶۱ تقویت‌شده با پودرهای تکی و هیبریدی دی‌بوراید تیتانیم و گرافن به روش اصطکاکی اغتشاشی بررسی شده است. از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی مجهز به طیف‌سنج پراش انرژی اشعه ایکس و آنالیز پراش‌سنجی اشعه ایکس برای شناسایی ریزساختار و فازهای موجود استفاده شد. خواص مکانیکی نمونه‌ها به وسیله آزمون کشش و سختی‌سنجی بررسی شد. در میان نمونه‌های تقویت‌شده با دی‌بوراید تیتانیم و گرافن به صورت تکی، به ترتیب نمونه با wt%۲۰ دی‌بوراید تیتانیم و نمونه با wt%۱ گرافن بالاترین خواص مکانیکی را نشان دادند. همچنین بین تمامی نمونه‌ها بالاترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه تقویت‌شده با پودرهای هیبریدی شامل wt%۲۰ دی‌بوراید تیتانیم و wt%۱ گرافن است و استحکام تسلیم و نهایی این نمونه به ترتیب از ۷۵ و Mpa۱۶۰ (مربوط به آلیاژ آلومینیم ۶۰۶۱ اولیه) به ۱۹۱ و Mpa۲۷۱ افزایش یافت. همچنین میانگین سختی این نمونه در ناحیه همزده‌شده برابر VHN۱۰۱ است که نسبت به آلیاژ اولیه (VHN۶۲) و نمونه اصطکاکی اغتشاشی‌شده بدون پودر (VHN۷۱) افزایش چشم‌گیری نشان داد.
مصطفی سیاح‌بادخور، علیرضا نداف‌اسکوئی، دانیال کاشانی، مهدی آقاملاتهرانی،
دوره ۲۰، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
چکیده
در مکانیک ضربه، پارامترهای تاثیرگذار بسیاری در برخوردها وجود دارند. در این مقاله به بررسی یکی از این پارامترها یعنی رابطه بین عمق نفوذ در اهداف ترکیبی سرامیک- فلز با شکل دماغه پرتابه، پرداخته شده است. پرتابه‌هایی با شکل دماغه تخت، اجایو و نیم‌کره از جنس فولادی AISI ۴۳۴۰ و اهداف نیمه بی‌نهایت از جنس سرامیک آلومینا ۹۹/۵% و آلومینیوم سری ۷۰۰۰ هستند. در آزمایش تجربی، سرعت برخورد پرتابه در حدود ۴۰۰متر بر ثانیه و ضخامت سرامیک و آلومینیوم به ترتیب ۴ و ۲۰میلی‌متر بوده است. شبیهسازی عددی با نرم‌افزار قدرتمند آباکوس انجام شده است. مقدار عمق نفوذ به‌دست‌آمده از شبیهسازی عددی با آزمایش‌های تجربی، مطابقت خوبی را نشان می‌دهد. مقدار عمق نفوذ برای پرتابه با دماغه تخت بیشترین و برای پرتابه با دماغه اجایو کمترین بوده است. همچنین مقدار سرعت حد بالستیک برای پرتابه تخت کمترین و برای پرتابه اجایو بیشترین بوده است. ضخامت سرامیک همراه شکل پرتابه روی مقدار سایش پرتابه تاثیرگذار است. مقدار این سایش در پرتابه اجایو بیشترین و در پرتابه تخت کمترین بوده است و با افزایش ضخامت سرامیک این مقادیر افزایش یافته است. تغییرات سرعت حد بالستیک با تغییرات ضخامت پشتیبان و سرامیک نیز تعیین شده است.
امیرسجاد خدامی، بیژن محمدی،
دوره ۲۰، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۹ )
چکیده
در پژوهش حاضر فرسایش ذره جامد آلیاژ Ti-۶Al-۴V تحت برخورد ذرات چندگانه با استفاده از مدل‌سازی المان‌محدود بررسی شد. رفتار فرسایشی این آلیاژ نرم بر اساس معادلات پلاستیسیته و آسیب جانسون- کوک و به‌صورت یک مدل ضربه در مقیاس میکرو شبیهسازی شده است. رفتار فرسایشی مواد معمولاً با استفاده از پارامتر نرخ فرسایش حجمی توصیف میشود که به‌صورت نسبت حجم فرسایش‌یافته از سطح آلیاژ به جرم ذرات فرساینده تعریف میشود. در این مقاله ابتدا نتایج حاصل از مدل المان‌محدود با نتایج مدل‌های رایج در فرسایش صحتسنجی شد. سپس عوامل موثر بر رفتار فرسایشی آلیاژ مانند سرعت ذرات برخوردکننده، اندازه ذرات، زاویه برخورد ذرات، اثر دما و همچنین شکل ذرات مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار است. همچنین با افزایش اندازه ذرات، نرخ فرسایش ابتدا افزایش می‌یابد و پس از یک اندازه ذره مشخص، رفتار ثابتی از خود نشان می‌دهد. مطابق نتایج حداکثر نرخ فرسایش آلیاژ Ti-۶Al-۴V برای زاویه برخوردی ۴۰درجه و دمای ۴۷۳کلوین (دمای میانگین طبقات میانی کمپرسور) به ثبت رسیده است. نشان داده میشود در صورتی که شکل ذرات کروی برخوردکننده به ذرات گوشه‌دار تغییر کند نرخ فرسایش آلیاژ به بیش از چهار برابر افزایش می‌یابد.
مصطفی سیاح‌بادخور، توحید میرزابابای‌مستوفی، هاشم بابایی،
دوره ۲۰، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۹ )
چکیده
در این مقاله به بررسی تجربی و عددی تغییر شکل غیرالاستیک ورقهای دایروی، مستطیلی و مثلثی کاملاً گیردار تحت بارگذاری هیدرودینامیکی با سرعت پایین توسط سامانه چکش پرتابه‌ای پرداخته شده است. در بخش تجربی، ورقهای فولادی و آلومینیومی با سه هندسه دایره‌ای، مستطیلی و مثلثی در ضخامت‌های ۱ تا ۳میلی‌متر مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش‌ها تحت سطوح انرژی مختلف با تغییر ارتفاع و جرم چکش انجام گرفت و بیشترین خیز دائمی ورق به‌عنوان خروجی آزمایش ثبت شد. به‌منظور فهم بهتر اثر پارامترهای مهم این آزمایش‌ها از نرم‌افزار طراح آزمایش استفاده شد که با استفاده از روش سطح پاسخ به بررسی تاثیر همزمان این پارامترها پرداخته شد. ضخامت ورق، ارتفاع وزنه و جرم وزنه در این آزمایش به‌عنوان پارامترهای مستقل کمی و هندسه ورق و جنس ورق به‌عنوان پارامترهای مستقل کیفی در نظر گرفته شد. مدل رگرسیونی به‌دست‌آمده، دارای سطح اطمینان ۹۵% برای پیش‌بینی خروجی است. بر این اساس، p-value برای مدل کمتر از ۰/۰۵ به‌دست آمد و این یعنی مدل درنظرگرفته‌شده معنی‌دار است. در این بررسی مقدار R۲ و R۲adj به‌ترتیب برابر ۰/۹۸۰۳ و ۰/۹۷۱۳ به‌دست آمده است. نتایج حاصل از مدل رگرسیونی با نتایج تجربی مطابقت خیلی خوبی دارد. در تمامی آزمایش‌ها، ارتفاع وزنه بیشترین تاثیر و جرم چکش نیز کمترین اثر بر پاسخ را داشت. ضمناً شرایط بهینه برای هرکدام از ورق‌ها نیز تعیین شده است.
آرمین سیه‌سرانی، قادر فرجی، فرشاد صمدپور،
دوره ۲۰، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۹ )
چکیده
منیزیم و آلیاژهای آن به‌سبب خواص خود نظیر چگالی کم، زیست‌سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری نه‌تنها در کاربردهای هوافضا و الکترونیک، بلکه در زمینه پزشکی نیز بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. تنها محدودیت شکل‌پذیری و کرنش سختی کم آن به‌منظور ساختار هگزاگونال و تعداد محدود سیستم‌های لغزش در دمای اتاق است. در نتیجه بهبود خواص مکانیکی با استفاده از تکنولوژی‌های جدید حایز اهمیت است. در این پژوهش از روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید انبساط- اکستروژن هیدرواستاتیک به‌منظور بهبود ساختار و میکروسختی آلیاژ منیزیم استفاده شده است. به‌منظور بررسی اثرات فشار هیدرواستاتیک در بهبود توزیع کرنش و بررسی نیرو نیز از مطالعات عددی استفاده شده است. به‌منظور تردی منیزیم، فرآیند در دمای بالا انجام شده و با توجه به محدودیت سیال در دماهای بالا از مذاب پلی‌اتیلن به‌عنوان سیال مقاوم در دمای بالا استفاده شده است. نتایج نشان داد که استحکام تسلیم و نهایی به‌ترتیب ۵۴ و ۴۳% بعد از یک پاس از فرآیند افزایش می‌یابد. همچنین ازدیاد طول نیز از ۴۶% افزایش می‌یابد. میکروسختی نیز افزایش داشته و میانگین آن از ۵۷ به ۷۰ویکرز رسیده است. نتایج ریزساختار نشان‌دهنده فوق ریزدانه‌شدن دانه‌ها بعد از پاس اول است. مطالعات عددی نشان داده است که وجود فشار هیدرواستاتیک بالا در فرآیند در بهبود توزیع کرنش و بهبود ریزساختار کمک شایانی کرده است. این روش بسیار مناسب برای کاربردهای صنعتی به نظر می‌رسد چرا که قابلیت استفاده در تولید میله‌های فوق ریزدانه با طول بلند در دماهای بالا را دارد.
