شاهین حیدری، یونس بخشان، جمشید خورشیدی مال احمدی، احمد افسری،
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۸ )
چکیده
یکی از رویکردهای جدید برای تولید مواد با دانههای بسیار ریز، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی نمونه اولیه با دانههای درشت است. در این روش با اعمال چندین مرحله کرنشهای شدید روی نمونه، اندازه دانهها تا مقیاس نانومتری کاهش مییابد و منجر به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی در فلز میشود. یکی از مهمترین روشها برای این منظور، فرآیند CGPشده است. بهدلیل نیاز به وزن کم بالَک سازههای فضایی، ورقهایی از جنس آلیاژهای آلومینیوم، آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶ و فولاد ۴۱۳۰ انتخاب شدند. رفتار مکانیکی ورقها برای ساخت بالَک بهصورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. شبیهسازی برهمکنش میان سیال و سازه برای مدل بالَک خمیده با سه آلیاژ مختلف انجام شد و میزان تغییر شکل بهوجودآمده برای موشک در حال پرواز با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان میدهد که اندازه ذرات بالَک آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶، با افزایش مراحل پرسکاری از ۶۰میکرون به ۲۷۰نانومتر کاهش داشته است، در حالی که استحکام تسلیم در عبور چهارم نسبت به نمونه آنیلشده ۳۸% افزایش مییابد. مقدار استحکام کششی نیز با ۳۴% افزایش، بهبود یافته و درصد ازدیاد طولی در عبور چهارم به پایینترین مقدار خود، یعنی ۴۰% کاهش پیدا کرده است. مجموع تغییر شکل در بالَک با جنس آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶ با فرآیند CGPشده با ۹۹/۹% بهبودی همراه بوده، لیکن مقدار تغییر شکل در بالَک فولاد ۴۱۳۰، با ۰/۱% مجموع تغییر شکل نسبت به جنس آلومینیوم ۷۰۷۵-T۶ کمتر است.
حمید آبیار فیروزآبادی، امیر عبداله،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
فرآیند تخلیه الکتریکی سیمی یا وایرکات یکی از فرآیندهای پیشرفته تولید بهویژه برای ساخت قطعات ظریف با شکلهای پیچیده و مواد سخت است. خطاهای ماشینکاری روی مسیرهای قوسی کوچکشعاع یکی از مهمترین مشکلات این فرآیند است. در این تحقیق، خطاهای ماشینکاری برش سهمرحلهای وایرکات روی مسیرهای مستقیم و قوسی با استفاده از آزمونهای تجربی بررسی شده است. برای شناسایی دلایل ایجاد این خطاها و جبران آنها، بار باقیمانده روی این مسیرها بعد از هر مرحله ماشینکاری بهطور جداگانه اندازهگیری و تحلیل شد. سپس خطاهای ماشینکاری روی مسیرهای مذکور و عوامل ایجاد آنها بهصورت تئوری و تجربی ریشهیابی و بحث شد. آزمونهای تجربی نشان دادند که مرحله خشنکاری، اثر مخرب قابل ملاحظهای روی خطاهای ماشینکاری مسیرهای قوسی دارد و مراحل پرداختکاری که بعد از مرحله خشنکاری انجام میشوند قادر نیستند این اثر مخرب را جبران کنند. گسترههای زاویهای جرقهزنی در مرحله خشنکاری مسیرهای قوسی محاسبه و اثر این گسترهها روی انحراف سیم از مسیر برنامهنویسیشده و خطاهای ناشی از آن تجزیه و تحلیل شد. همچنین، این تحقیق با تعریف مفاهیم و توسعه معادلات مربوط به محاسبه خطاهای مراحل پرداختکاری، دستورالعمل نوینی برای ماشینکاری چندمرحلهای وایرکات این مسیرها پیشنهاد نموده است. خطاهای تخمینزدهشده (بهوسیله معادلات مذکور) با خطاهای حاصل از آزمونهای تجربی همخوانی دارند. نتایج این تحقیق میتوانند در کاربردهای دقیق وایرکات استفاده شوند.
رویا خونساریان، محمد فرخی،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله کنترل ربات متحرک چرخدار بر مبنای بینایی ماشین موردتوجه واقع شدهاست. یکی از روشهای رایج در کنترل سیستمهای مذکور، استفاده از الگوریتمهای مدلپیشبین میباشد. در این دست از سیستمها، سرعت پاسخ الگوریتم کنترلی و بهینگی آن دو فاکتور اساسی برای رسیدن به عملکرد مطلوب میباشد. همچنین عدم امکان دستیابی به مقادیر دقیق پارامترهای ربات و تغییر آنها در حین عملکرد ربات، چالش مهمی در پیادهسازی کنترلکننده است، لذا تمرکز این مقاله روی الگوریتم کنترلی مدل پیشبین مقاوم و بیدرنگ میباشد تا بتواند علاوه بر پاسخ بهینه و بیدرنگ، پایداری ربات را در برابر نایقینیها و اغتشاشات محیطی تضمین نماید. به این منظور از روش بهینهسازی شبکه عصبی بازگشتی تصویر بهعنوان بهینهساز کنترل مدلپیشبین استفاده شده تا بتواند بهصورت بی درنگ مقادیر بهینه ورودی های کنترلی را محاسبه نماید. ترکیب بهینهسازی شبکه عصبی بازگشتی تصویر با کنترل مدلپیشبین منجر به فرمولبندی و قیود جدیدی شده که نوآوری مقاله محسوب میشود. در نهایت بهمنظور بررسی صحت عملکرد الگوریتم پیشنهادی، عبور ربات از راهرو با حضور موانع در نرم افزار V-REP شبیهسازی شدهاست. نتایج نشان میدهد که زمان محاسبه ورودی کنترلی بهینه در مقایسه با روشهای مشابه کاهش یافتهاست و همچنین انتخاب مسیر بهینه توسط سیستم فازی در حضور موانع بهشکل مناسبی انجام شدهاست.
حجت داننده اسکویی، داود جلالی وحید،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله به چگونگی طراحی، ساخت و آنالیز موتور استرلینگ خورشیدی نوع گاما با استفاده از کلکتور سهموی خورشیدی پرداخته شده است. مبنای محاسبات برای طراحی بهگونهای در نظر گرفته شده است که اندازه کلکتور سهموی خورشیدی مورد نیاز برای راهاندازی موتور بیش از حد بزرگ نباشد. بعد از اتمام مراحل طراحی و ساخت قطعات، موتور استرلینگ مونتاژشده ابتدا توسط یک هیتر الکتریکی ۵۵۰واتی راهاندازی شده است که در دو شرایط بدون عایقبندی و عایقبندیشده در توانهای ورودی مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. در حالت بدون عایقبندی حداکثر توان خروجی موتور در حدود ۶۸/۶۹وات با بازدهی ۶۶/۱۲% است و در حالتی که موتور عایقبندی شده است حداکثر ۴۴/۸۶وات توان با بازده ۷۲/۱۵% به دست آمده است. در ادامه با توجه به توان هیتر مورد استفاده اقدام به ساخت کلکتور سهموی خورشیدی کردهایم. طراحی کلکتور بهگونهای صورت گرفت که توانایی بازتاب حدود ۵۵۰وات را داشته باشد. بنابراین قطر کلکتور ۱متر و عمق آن ۱۲سانتیمتر در نظر گرفته شده است. این کلکتور سهموی خورشیدی توان مورد نیاز موتور برای کار در روز را تامین میکند. حداکثر توان خروجی موتور استرلینگ خورشیدی حدود ۳۰وات است.
فاطمه یوسفی، رضا تقی آبادی، سعید باغشاهی،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-Ni به سبب قابلیت ریختهگری عالی و استحکام ویژه بسیار مناسب، بهویژه در دماهای بالا، کاربرد گسترده ای در صنایع خودروسازی و هوا فضا دارند. افزودن منگنز به ترکیب این آلیاژها موجب تشکیل رسوبات جدید غنی از منگنز شده و تاثیری مثبت بر استحکام و سختی آنها بهخصوص در دماهای بالا دارد. با اینحال در غلظتهای بیش از حدود ۲% وزنی، ابعاد و کسر حجمی رسوبات غنی از منگنز افزایش یافته و موجب افت خواص مکانیکی بهویژه انعطافپذیری و چقرمگی آلیاژ میشود. بر این اساس در تحقیق حاضر سعی شده است با افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، اثرات منفی افزایش غلظت منگنز بر خواص کششی آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-Ni کنترل شود. بدین منظور نمونههای تهیهشده از آلیاژ غنی از منگنز Al-۴Ni-۴Mn، منجمد شده تحت دو سرعت ۳/۵ و °C/s ۱۰/۵، تحت عملیات فرآوری اصطکاکی اغتشاشی (rpm ۱۶۰۰ و mm/min ۱۲) قرار گرفتند. نتایج حاصل از مطالعات ریزساختاری و آنالیز تصویری حاکی از کاهش قابل ملاحظهی ابعاد و توزیع یکنواخت ذرات بین فلزی غنی از منگنز (و نیکل) در زمینه، کاهش شدید اندازه دانهها و حذف عیوب ریختگی شامل تخلخلهای گازی و انقباضی و لایههای اکسیدی دوگانه محبوس شده است. بررسی تاثیر مشترک افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر خواص مکانیکی آلیاژ حاکی از آن است که استحکام کششی، استحکام تسلیم، درصد ازدیاد طول، چقرمگی و سختی میکروسکپی آلیاژ به ترتیب حدود ۶۳، ۵۵، ۱۲۳، ۱۸۸ و۵۸ % بهبود مییابند.
علیمحمد رشیدی، حیدر رمضانی،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
در این تحقیق برای دستیابی به چدن گرافیت کروی دوفازی فریتی- مارتنزیتی با قابلیت ماشینکاری بهینه، اثر زمان آستنیتهکردن جزئی بر این ویژگی بررسی شده است. ابتدا چدن نشکن فریتی غیرآلیاژی با ریختهگری تهیه شد. سپس ساختار زمینه با حرارت دهی در دمای oC۹۰۰ به مدت ۵ تا ۲۵دقیقه و کوئنچ در آب، به ساختار دوفازی فریتی- مارتنزیتی تبدیل شد. سختی نمونهها با روش سختی سنجی برینل تعیین شد. قابلیت ماشینکاری نمونههای ریختگی با زمینه فریتی و نمونههای با ساختار دوگانه با اندازهگیری زبری سطح و نیروی برش مماسی بررسی شد. مطابق نتایج به دست آمده وابستگی درصد حجمی مارتنزیت به زمان آستنیتهکردن مطابق مدل جانسون- مل- اورامی بود. با افزایش زمان آستنیته جزئی تا ۱۲دقیقه و به تبع آن سختی تا BHN ۱۶۸، زبری سطح افزایش و نیروی برش مماسی کاهش یافت. زبری سطح نمونه دوفازی بهدستآمده با آستنیته به مدت ۱۲دقیقه (حاوی حدود ۳۰% فاز مارتنزیت)، مشابه نمونه فریتی بود اما نیروی برش مماسی آن ۱۶% تا ۲۰% و توان برش ویژه نیز ۱۵% تا ۲۳% کمتر بود. وابستگی نیروی برش مماسی به نرخ پیشروی به صورت یک رابطه توانی با توان ۰/۷۷ و ۰/۷۳به ترتیب برای نمونه دوفازی فریتی- مارتنزیتی و نمونه ریختگی فریتی تعیین شد.
امیرحسین ترابی، صادق الهامی، محمدرضا رازفر،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
شیشه به عنوان یک ماده غیررسانا دارای خواص قابل توجه همچون شفافیت، مقاومت شیمیایی و سختی است. شیوههای سنتی در ماشینکاری در شکلدهی قطعات شیشهای دارای محدویتهایی هستند. روش ماشینکاری به کمک تخلیه الکتروشیمیایی (ECDM)، به عنوان یک روش پیشرفته ماشینکاری، امکان اجرای فرآیندهای ویژهای را روی شیشه میدهد. پارامترهای متعددی در این فرآیند وجود دارد که هرکدام تاثیر بسزای خود را دارد ولی در این بین تاثیر نوع الکترولیت استفاده شده به ندرت در مقالات مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله تاثیر الکترولیت NaOH و H۲SO۴ روی شیشه مورد مطالعه قرار گرفته است. دمای الکترولیت به عنوان یکی دیگر از پارامترهای موثر در این فرآیند نیز در آزمایشات انجامشده بررسی شده است. کیفیت سطح، عمق ماشینکاری و اضافه برش نیز خروجی ماشینکاری در این روش در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از آزمایشات حاکی از آن است که استفاده از الکترولیت اسیدی H۲SO۴ بعد از ماشینکاری در الکترولیت NaOH نسبت به ماشینکاری صرفاً در الکترولیت NaOHتاثیر بسزایی روی دیوارههای سوراخها دارند. همچنین سوراخهای ماشینکاری شده در دماهای بالاتری از الکترولیت زبری کمتری دارند. در این مقاله نیز نشان داده شده است که با دو مرحلهایکردن فرآیند سوراخکاری و استفاده از الکترولیت اسیدی(NaOH/H۲SO۴) ، مقدار اضافه برش کاهش یافته و عمق ماشینکاری نیز تا ۲۰,۵% در رژیم هیدرودینامیک بهبود یافته است.
عباس پاک، مهران محمودی، مهدی صفری،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
در فرآیندهای ساخت قطعات، عملیات بهبود کیفیت سطوح با توجه به شرایط کاری مختلف قطعات از جهت مقاومت به خوردگی و خستگی، مقدار اصطکاک، نحوه تماس بین سطوح و شکل ظاهری از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. هدف از این تحقیق، بررسی فرآیند صیقلکاری ساچمهای روی سطوح تخت به کمک نوسانات فراصوتی برای بررسی اثر زبری سطح اولیه به عنوان یک متغیر ورودی و همچنین اثر تداخلی آن با سایر پارامترهای فرآیند شامل دامنه نوسان و نیروی پیشبار روی زبری سطح نهایی قطعات از جنس آلیاژ آلومینیوم Al۶۰۶۱-T۶ است. برای بررسی ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی و بررسی اثرات تداخلی آنها از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ استفاده و یک مدل ریاضی ارائه شده است. آزمونهای عملی با فرکانس ثابت ۲۰کیلوهرتز و سه متغیر زبری سطح بیشینه اولیه، دامنه نوسان و نیروی پیشبار به عنوان متغیرهای ورودی انجام و زبری سطح خروجی اندازهگیری شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که زبری سطح بیشینه اولیه اثر مستقل روی زبری سطح خروجی ندارد، لیکن اثر دامنهنوسان و نیروی پیشبار روی مقدار زبریسطحِ نهایی بستگی به زبری سطح اولیه دارد. برای سطوح با زبری سطح اولیه بالا نیاز به نیروی پیشبار بیشتری وجود دارد و هر چقدر نیروی پیش بار افزایش یافته اثر تغییرات زبری سطح اولیه روی زبری سطح خروجی کاهش یافته است. همچنین در دامنه نوسانات بالا با افزایش زبری سطح اولیه، زبری سطح خروجی افزایش و در دامنه نوسان کم با افزایش زبری سطح اولیه، زبری سطح خروجی کاهش یافته است. با افزایش دامنه نوسان و نیروی پیشبار زبری سطح خروجی افزایش و به ترتیب دامنه نوسان، اثر تداخلی نیرو و زبری سطح بیشینه اولیه و سپس مقدار نیرویپیشبار بیشترین تاثیر را روی زبری سطح خروجی دارند.
اتابک احمدلو، محمدحسین صادقی، رضا غفاریترابترکی،
دوره ۲۰، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۸ )
چکیده
میکروفرزکاری به طور گسترده در تولید میکروقطعات صنعتی استفاده میشود. در میکروماشینکاری نزدیکشدن عمق براده به شعاع نوک ابزار باعث کاهش کیفیت سطح و تشکیل پلیسه میشود. در مقیاس میکرو به دلیل کاهش مقیاس ماشینکاری و اهمیت بالای دقت ابعادی و کیفیت سطح نمیتوان از روشهای معمول برای پلیسهزدایی استفاده کرد لذا شناخت شرایط حاکم بر میکروفرزکاری و تاثیر پارامترهای فرآیند در کاهش مشکلات یادشده بسیار موثر است.
در این تحقیق با استفاده از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ به بررسی تاثیر پارامترهای سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش روی اندازه پلیسه و زبری سطح در میکروفرزکاری فولاد AISI۱۰۴۵ پرداخته شده است. آزمایشها توسط ابزار دو پره به قطر ۸/۰میلیمتر انجام شد. نتایج نشان میدهد که پارامتر نرخ پیشروی به ترتیب با ۵۵/۲۶، ۳۷/۵۳ و ۴۴/۵۵% سهم تاثیر به ترتیب روی اندازههای پلیسه در نواحی فرزکاری مخالف و موافق و زبری سطح مهمترین پارامتر تاثیرگذار در فرآیند میکروفرزکاری است. کمترین اندازه پلیسه در فرزکاری مخالف و موافق مربوط به حالتی است که سرعت اسپیندل و نرخ پیشروی در بیشترین حالت و پارامتر عمق برشی در کمترین حالت، با توجه به جدول طراحی آزمایش و محدوده تغییر پارامترهای ورودی انتخاب شود. با انتخاب سرعت اسپیندل RPM۳۶۰۰۰، نرخ پیشروی mm/s۵/۷ و عمق برش mm۰/۰۸۶ بالاترین کیفیت سطح در میکروفرزکاری فولاد مورد مطالعه قابل دستیابی است.
دانیال دیندار، بهزاد جباریپور،
دوره ۲۰، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۹ )
چکیده
افزایش کیفیت سطح قطعهکار و کاهش سایش ابزار همواره جزو مهمترین اهداف در ماشینکاری هستند. در فرآیندهای مختلف ماشینکاری فولاد ضدزنگ آستنیتی ۳۰۴L، بهدلیل ضریب انتقال حرارت پایین و ایجاد دمای بالا در موضع برش برای رسیدن به شرایط بهینه سطحی قطعهکار و عمر ابزار، چالشهای اساسی وجود دارد. بسیاری از اوقات اعمال روشهای خنککاری مرسوم مانند تکنیک سیلابی، کنترل مطلوبی بر دمای ماشینکاری را سبب نمیشود. همچنین استفاده از آنها اغلب مشکلات زیستمحیطی را ایجاد میکند. اخیراً فرآیند خنککاری کرایوژنیک برای کاهش این عیوب در روشهای مختلف ماشینکاری مورد توجه محققان قرار گرفته است. در تحقیق جاری تراشکاری فولاد ضدزنگ ۳۰۴L با استفاده از خنککاری کرایوژنیک CO۲ بهمنظور بررسی تاثیر دبی و روش پاشش سیال بر زبری سطح قطعهکار و سایش ابزار مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین منظور موضع تماس ابزار- قطعهکار به پنج روش مختلف از پاشش سیال CO۲ بر اساس تعداد و موقعیت قرارگیری نازلهای پاشش (Up۱, Up۲, Down, Up۱-Down, Up۲-Down) و سه دبی متفاوت (۱۲، ۱۸ و ۲۴لیتر بر دقیقه) خنککاری شده است. کمترین سایش سطح آزاد اصلی ابزار در روش خنککاری Up۱ و دبی l/min۱۸ و کمترین زبری سطح قطعهکار در روش Up۱ و دبی l/min۱۲ به دست آمد. با توجه همزمان به ملاحظات اقتصادی برای کاهش مقدار مصرف دبی پاشش سیال CO۲ و رسیدن به حداقل مقدار سایش سطح آزاد اصلی ابزار، لبه انباشته ابزار و زبری سطح قطعهکار، روش پاشش و دبی بهینه بهترتیب بهصورت Up۱ و l/min۱۲ به دست آمدند.
فرزاد پشمفروش، علی حسنپورباباجان، رامین بیرقیبارانلو،
دوره ۲۰، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۹ )
چکیده
در این تحقیق با استفاده از فرآیند ماشینکاری با جت آب و ساینده، قابلیت ماشینکاری فولاد هاردوکس ۴۰۰ به عنوان یکی از پرمصرفترین مواد مورد استفاده در صنعت ورقسازی، مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا زبری سطح و تلرانسهای هندسی (تختی، توازی و تعامد) به عنوان خروجیهای فرآیند و فشار جت آب، درصد وزنی ذرات ساینده، فاصله نازل تا سطح قطعهکار و سرعت پیشروی نازل نیز به عنوان ورودیهای فرآیند در نظر گرفته شدند. پس از انجام آزمونهای ماشینکاری، تلرانسهای هندسی توسط ماشین اندازهگیری مختصات و زبری سطح توسط دستگاه زبریسنج تماسی اندازهگیری شد. براساس نتایج بهدستآمده مشاهده شد که با افزایش فشار، کاهش سرعت پیشروی، کاهش فاصله نازل تا سطح قطعهکار و افزایش درصد وزنی ذرات ساینده، کیفیت سطح بهتر شده و میزان خطاهای هندسی کاهش مییابد. اندازهگیریهای صورت پذیرفته نشان داد که بهترین کیفیت سطح و تلرانسهای هندسی بهازای فشار ۳۰۰مگاپاسکال، سرعت پیشروی ۱۰میلیمتر بر دقیقه، درصد وزنی ساینده ۳۰% و فاصله نازل ۱میلیمتر حاصل شده است. همچنین تکرار آزمونهای تجربی نشان داد که محدوده خطای نسبی آزمونها در اکثر حالات کمتر از ۱۰% بوده که بیانگر تکرارپذیری بالای نتایج بهدستآمده است.
عباس پاک، حامد یاقوتی، وحید طهماسبی،
دوره ۲۰، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۹ )
چکیده
استفاده از نوسانهای فراصوتی برای کاهش دما در سوراخکاری استخوان یکی از مهمترین فرآیندهای نوین است که مورد توجه محققین حوزه جراحی استخوان قرار گرفته است. لذا بررسی رفتار دما در فرآیند سوراخکاری استخوان به کمک نوسانهای فراصوتی و پیشبینی رفتار دما نقش مهمی در بهبود استفاده از این روش در عملهای جراحی ارتوپدی دارد. در این پژوهش با استفاده از روش سطح پاسخ و تحلیل آماری اثر پارامترهای فرآیند روی تغییرات دما مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل آماری برای بررسی اثر هر یک از متغیرهای ورودی شامل سرعت دورانی ابزار، سرعت پیشروی ابزار، دامنه نوسان فراصوتی و برهمکنش آنها روی دما انجام شده است. همچنین با استفاده از روش آماری حساسیت سوبل مقدار تاثیر و حساسیت هر یک از متغیرهای ورودی روی دما مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که استفاده از نوسانهای فراصوتی باعث کاهش دما میشود و سرعت دورانی (۴۸%)، دامنه نوسان (۳۳%) و سرعت پیشروی (۱۹%) به ترتیب بیشترین اثر را بر دمای فرآیند سوراخکاری به کمک نوسانهای فراصوتی داشتهاند. استفاده از نوسانهای فراصوتی میتواند باعث کاهش وابستگی دمای فرآیند به سرعت پیشروی شده و در نتیجه امکان انجام جراحی در زمان کوتاهتری را ممکن میسازد. کمینه مقدار دما (حدود C°۳۷) در سرعت دورانی ۵۰۰دور بر دقیقه و سرعت پیشروی ۲۰میلیمتر بر دقیقه و دامنه نوسان ۱۵میکرومتر حاصل شده است.
سعید اسکوئیان، وحید عابدینی، علیرضا حاجیعلیمحمدی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
در این پژوهش، اثر استفاده از دو نانوذره اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیم بهصورت همزمان با دیالکتریک در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی آلیاژ تیتانیوم Ti-۶Al-۴V بررسی شد. پس از بررسی پارامترهای تاثیرگذار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به کمک نانوذرات، ۴ پارامتر شدت جریان، غلظت، زمان روشنی پالس و ترکیب نسبی ذرات بهعنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند. اثر هر یک از این پارامترها در سه سطح بر نرخ برادهبرداری، سایش نسبی ابزار و صافی سطح نهایی قطعه بررسی شد. با توجه به پیشرفت صنعت در زمینه مصرف دیالکتریکهای زیستمحیطی، در این مطالعه آب دیونیزهشده، دیالکتریک ماشینکاری تخلیه الکتریکی بود. همچنین برای طراحی آزمونها، تحلیل نتایج و بهینهسازی پارامترها از نرمافزار Design Expert استفاده شد. نتایج نشان داد، بهترین کیفیت سطح ماشینکاری، با افزودن نانوذرات در ترکیب نسبی ۵۰% بهدست میآید. در این درصد از ترکیب، سطح دارای کمترین ترک و لایه ذوبشده مجدد است. همچنین در شرایط شدت جریان ۱۲آمپر، زمان روشنی پالس ۱۰۰میکروثانیه و ترکیب ۷۵% از نانوذرات بیشترین میزان نرخ برادهبرداری و حداقل سایش ابزار حاصل میشود.
حامد اسماعیلی، حامد ادیبی، سیدمهدی رضاعی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
کامپوزیتهای پایه سرامیکی برای غلبه بر مشکلات اصلی سرامیکهای معمولی بهخصوص شکنندگی آنها برای کاربردهای با حساسیت بالا در عملکرد و امنیت طراحی شدهاند. بهدلیل ویژگیهای ذاتی این مواد شامل ساختار غیریکنواخت، خصوصیات مکانیکی و حرارتی ناهمگون و سختی بالای الیاف یا ماتریس، ماشینکاری این کامپوزیتها با چالشهای فراوانی همراه است که باعث میشوند سطوح ماشینکاریشده از کیفیت لازم برخوردار نباشند. با توجه به سختی بالای ماتریس سرامیکی، سنگزنی با چرخسنگ الماس تنها روش موفق برای ماشینکاری این مواد است. هدف این پژوهش، بررسی تاثیر پارامترهای سنگزنی (سرعت برش، سرعت پیشروی و عمق برش) و شرایط خنککاری و روانکاری (سنگزنی خشک، نیمهخشک و تر) بر کیفیت سطح، کارآیی فرآیند و سایش ابزار بود. براساس نتایج آزمایشات، سنگزنی نیمهخشک بهترین کیفیت سطح و کارآیی فرآیند را داشت. همچنین با افزایش سرعت برش و پیشروی، زبری سطح بهترتیب کاهش و افزایش یافت و عمق برش تاثیر چندانی بر زبری سطح نداشت. با توجه به نتایج بهدستآمده چهار استراتژی ماشینکاری با در نظرگرفتن کیفیت، کارآیی و بهرهوری طراحی شدند. با بررسی مکانیزم برداشت ماده و شکست کامپوزیتها با توجه به عکسهای میکروسکوپ الکترونی از سطح قطعه، شکست ترد، غالبترین فرآیند شکست در این کامپوزیتهاست.
مسعود بیات، محمدمهدی ابوترابی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
کاهش مصرف انرژی در تولید یک نیاز ضروری است. در فرآیندهای تولید بهویژه ماشینکاری، بیش از ۹۰% اثرات زیستمحیطی، ناشی از مصرف انرژی در ماشینهای ابزار است. هدف مطالعه حاضر، تخمین و مقایسه انرژی مصرفی فرآیند فرزکاری فولاد AISI ۳۱۶ در حالتهای روانکاری معمولی (تر) و کمینه و همچنین اندازهگیری تجربی انرژی مصرفی در هر کدام از این دو حالت است. بنابر مطالعات انجامشده، انواع مدلسازی انرژی مصرفی در ماشینکاری پیشنهاد شده ولی در مورد کاربرد این مدلسازیها مطالعات کمی صورت گرفته و روش روانکاری کمینه از نظر میزان مصرف انرژی با روش تر کمتر مقایسه شده است. بهمنظور تایید مدلسازی انجامشده برای پیشبینی انرژی مصرفی در فرآیند فرزکاری، از آزمایشهای تجربی استفاده شد. نتایج بهدستآمده نشان میدهد روش ارایهشده برای پیشبینی میزان مصرف انرژی با توجه به خطای ۵درصدی، کارآمد و عملی است. پس از تایید مدلسازی انجامشده، با استفاده از ۲ سطح برای نرخ پیشروی و سرعت اسپیندل و بهکارگیری روش طراحی آزمایش کامل، انرژی و توان مصرفی در حالتهای برش کمینه و تر بهصورت تجربی با استفاده از توانسنج متصلشده به کابل برق ورودی ۳ فاز دستگاه ماشین فرز اندازهگیری شد. مصرف انرژی در روش روانکاری کمینه نسبت به حالت تر ۱۶% کاهش یافته است. متوسط توان مصرفی در فرزکاری با روانکاری کمینه ۳۳% کمتر از فرزکاری در حالت تر است.
علی مهرور، علیرضا میرک، محمدرضا رضایی،
دوره ۲۰، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۹ )
چکیده
ماشینکاری الکتروشیمیایی بهدلیل قابلیتها و مزایای منحصربهفرد، روشی مناسب برای برادهبرداری در کاربردهایی که کیفیت سطح و تنشهای پسماند از اهمیت ویژهای برخوردارند، است. با توجه به پارامترهای مختلفی که در این فرآیند تاثیرگذار است، بررسی عددی و تجربی برای امکانسنجی و تدوین تکنولوژی برادهبرداری در مواد و کاربردهای مختلف ضروری است. از سوی دیگر، با تکنولوژی بالایی که در انجماد پیشرفته تولید سوپرآلیاژ تککریستال پایه نیکل CMSX-۴ بهکارگرفته میشود، هیچ مرزدانهای در ماده ایجاد نمیشود. با بهبود خواص مکانیکی این ماده، استفاده از روشهای سنتی، موثر و مقرونبهصرفه نیست. از اینرو هدف از این تحقیق، بررسی عددی ماشینکاری الکتروشیمیایی بر روی این سوپرآلیاژ خاص است. از نرمافزار کامسول برای مدلسازی فرآیند و تحلیل عددی استفاده شده است. تغییرات پتانسیل و جریان الکتریکی در دهانه ماشینکاری و نهایتاً جابجایی مرز قطعهکار بهدست آمده است. سپس آزمون عملی با توجه به شرایط بررسی عددی بهکمک دستگاه ماشینکاری الکتروشیمیایی اجرا شده است. خطای حدود ۸% بین نتایج شبیهسازی و آزمون عملی نشاندهنده امکانپذیری و توانایی این روش مدرن ماشینکاری برای این سوپر آلیاژ خاص است.
هادی امامی، احسان شکوری، پیام سرائیان،
دوره ۲۰، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۹ )
چکیده
آلیاژهای آلومینیوم، با توجه به تنوع بالا و خواص مکانیکی مطلوب، کاربرد گستردهای در صنایع دارند و در این بین، آلیاژ آلومینیوم ۵۷۵۴-H۱۱۱ بهدلیل برخورداری از ویژگیهایی نظیر نسبت استحکام به وزن بالا، شکلپذیری، چقرمگی و مقاومت به خوردگی بالا، در ساخت بدنه خودرو، صنایع دریایی و تجهیزات نفتی فراساحلی کاربرد ویژهای دارند. حضور ۳% منیزیم در ساختار شیمیایی این آلیاژ، سبب حساسیت آن نسبت به حرارت شده و به همین دلیل، اجرای اکثر فرآیندهای ماشینکاری سنتی بر روی آن امکانپذیر نیست. ماشینکاری با جتآب به همراه ذرات ساینده (AWJM)، بهدلیل استفاده از آب و ذرات ساینده بهعنوان ابزار برشی، میتواند روش مناسبی جهت ماشینکاری این دسته از مواد باشد. در پژوهش حاضر، به بررسی تاثیر پارامترهای اصلی فرآیند ماشینکاری با جتآب و ذرات ساینده، از جمله فشار جتآب، سرعت گذار و ضریب بارگذاری بر زبری سطح، زاویه انحنای خطوط و شکلگیری پلیسه در نمونههای آلومینیومی ۵۷۵۴-H۱۱۱ پرداخته شده است. نتایج نشان داد، پس از سرعت گذار، فشار جتآب و ضریب بارگذاری بهترتیب بیشترین تاثیر را بر مشخصههای کیفی سطح دارند. بهطوری که، بهازای ضریب بارگذاری ۴۵% و فشار جت ۳۰۰مگاپاسکال، با افزایش سرعت گذار از ۲۰۰ به ۳۰۰میلیمتر بر دقیقه، مقدار زبری سطح در ناحیه صاف، در حدود ۵۰%، و زاویه انحنای خطوط در ناحیه زبر، در حدود ۲۵%، افزایش یافته است.
سعید دیناروند، بهزاد جباریپور،
دوره ۲۰، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۹ )
چکیده
ترکیب بین فلزی مدرن تیتانیوم آلومیناید گاما (γ-TiAl) بهعلت چگالی پایین، مدول الاستیسیته بالا، مقاومت زیاد در برابر اکسیداسیون، خوردگی و احتراق، اخیراً در صنایع هوافضا و خودروسازی مورد توجه قرار گرفته است. ماشینکاری این آلیاژ به روشهای سنتی بسیار دشوار است. در مطالعه حاضر، با استفاده از انواع الکترودهای ابزار گرافیت، مس و آلومینیوم به ماشینکاری تخلیه الکتریکی نمونههای γ-TiAl پرداخته میشود. نتایج نشان میدهد که در هنگام استفاده از الکترودهای آلومینیومی، نرخ سایش ابزار بهطور متوسط ۲/۳ برابر بیشتر از ابزارهای مسی و ۵/۸ برابر بیشتر از گرافیت است. در هنگام استفاده از گرافیت، نرخ برادهبرداری بهطور متوسط ۴/۲ برابر بیشتر از مس و ۷/۷ برابر بیشتر از ابزارهای آلومینیومی است. ماشینکاری با آلومینیوم منجر به شکلگیری ترکیبات اکسیدی Al۲O۳ و TiO۲ روی سطح قطعهکار میشود، ولی در ماشینکاری با گرافیت، فازهای کاربیدی TiC، Ti۸O۵ روی سطح تشکیل میشود. در ماشینکاری با گرافیت بهدلیل شکلگیری ترکیبات سخت کاربیدی در لایه انجماد مجدد، میکروسختی بیشتر از نمونه ماشینکاریشده توسط ابزار آلومینیومی است که ترکیبات اکسیدی روی سطح وجود دارند و سختی لایه انجماد مجدد در نمونه ماشینکاریشده با ابزار مسی کمتر از دو ابزار دیگر است و دلیل آن وجود فازهایی با سختی کمتر همچون اکسید مس است. بیشترین مقاومت به خوردگی الکتروشیمیایی متعلق به نمونه ماشینکاریشده توسط گرافیت و کمترین مقاومت به خوردگی برای نمونه ماشینکاریشده توسط آلومینیوم است. کاهش ترکیبات اکسیدی و آلومینیومی و افزایش فازهای کاربیدی منجر به افزایش مقاومت به خوردگی نمونههای ماشینکاریشده γ-TiAl میشود.
ارسلان ترابی، محمدرضا رازفر،
دوره ۲۰، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۹ )
چکیده
در سالهای اخیر ایجاد ساختارهای سهبعدی و کانالهای کوچک هدایت کننده جریان سیال، بر روی مواد نارسانای جریان الکتریکی نظیر پلیدیمتیل سیلوکسان (PDMS)، جهت کاربرد در سیستمهای الکترومکانیکی و پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. عموما جهت ایجاد میکروکانال در پلیدیمتیل سیلوکسان از فرایند لیتوگرافی استفاده می شود که از جمله محدودیتهای این فرایند میتوان به زمان و هزینه بالای فرایند و دیوارههای زاویهدار اشاره نمود. در تمامی مصارف، عملکرد کانال وابسته به کیفیت سطح آن است. در این پژوهش برای اولین بار فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتروشیمیایی (ECDM) که با هزینه کم و نرخ براده برداری مناسب قادر به ایجاد کانال بر روی مواد نارسانا است جهت ایجاد میکروکانال در پلیدیمتیل سیلوکسان استفاده شده است. از سایر مزایای این روش میتوان به امکان دستیابی به عمقهای بالا اشاره کرد. بدین منظور تأثیر پارامترهایی فرایند نظیر غلظت الکترولیت، سرعت دورانی و پیشروی، اختلاف پتانسیل اعمالی بر کیفیت سطح و زبری سطح بررسی شد. ملاحظه شد که ماشینکاری تخلیه الکتروشیمیایی قادر است کانالهای با کیفیت سطح مشابه روش لیتوگرافی ایجاد کند. همچنین ملاحظه شد که با کاهش سرعت دورانی از ۱۰۰۰۰ دور بر دقیقه تا ۰، زبری سطح ۲ تا ۴ برابر افزایش مییابد این امر بدلیل افزایش ضخامت فیلم گاز و افزایش جرقههای سرگردان از سطح ابزار و قطعه کار با کاهش سرعت دورانی رخ میدهد. همچنین مقدار زبری سطح کانال ایجاد شده با افزایش ولتاژ از ۳۸ به ۴۲ ولت، بهاندازه ۳۶ درصد افزایش مییابد. غلظت الکترولیت ۲۵% منجر به بهترین زبری سطح در تمام نمونه شد.
مهدی برغمدی، پیام سرائیان، صادق رحمتی، احسان شکوری،
دوره ۲۱، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۹ )
چکیده
امروزه انواع ایمپلنت ها با کاربردهای مختلف، جهت جایگزینی و یا حمایت از یک ساختار زیستی آسیبدیده مورد استفاده قرار میگیرند که از رایجترین آنها میتوان به ایمپلنت های دندانی و ارتوپدی اشاره نمود. با توجه به کاربرد گسترده فولاد زنگ نزن L۳۱۶ در ساخت انواع ایمپلنت ها و بروز ترک و تنش های پسماند طی استفاده از فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی برای تولید این محصولات، بکارگیری روش های پرداخت مؤثر و با صرفه اقتصادی نظیر برنیشینگ، بر افزایش خواص سطحی و سازگاری این محصولات با بافت زنده تأثیرگذار است. در این پژوهش، پس از انجام فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی روی سطح نمونه و ساخت ابزار برنیشینگ ساچمه ای، عملیات برنیشینگ با تغییر پارامترهای ورودی و مطابق با آزمایش های طراحی شده با استفاده از نرم افزار مینی تب انجام شد و به این ترتیب، تأثیر متغیرهای نیروی برنیشینگ، سرعت پیشروی و تعداد عبور ابزار، بر خواص زبری سطح، میکروسختی و مقاومت به خوردگی سطح پایانی قطعه کار مورد بررسی قرار گرفت. طی بهینه سازی انجام شده به روش سطح پاسخ، مقدار بهینه برای زبری سطح، میکروسختی و نرخ خوردگی نمونه ها، به ترتیب، ۰/۱۰۸ میکرومتر، ۴۳۵/۳۴ ویکرز و ۱۰۵×۲/۱۸ اهم، بدست آمد که در مقایسه با نمونه شاهد، زبری سطح نمونه ها در حدود ۹۷% کاهش یافته و میکروسختی و مقاومت نمونه ها در برابر خوردگی به ترتیب، در حدود ۲ و ۱۱ برابر افزایش یافته است.