فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 39، بهار 1394)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 39، بهار 1394)

  • ساخت و تولید
  • 76 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1394/02/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سیدجلال هاشمی، حسن مسلمی نایینی*، غلامحسین لیاقت، حامد دیلمی عضدی صفحه 1

    ترکیدگی در فرآیند هیدروفرمینگ لوله از مهم ترین عیوب به شمار می رود که پیش بینی وقوع آن می تواند به طراحی بهتر فرآیند کمک کند. هدف از این مقاله، بررسی کاربرد معیارهای شکست نرم برای پیش بینی عیب ترکیدگی و همچنین منحنی حد شکل دهی و حد پارگی در فرآیند هیدروفرمینگ لوله می باشد. معیارهای شکست نرم مختلفی کالیبره شده و در شبیه سازی به کار گرفته شده اند تا بهترین معیار برای پیش بینی زمان و محل ترکیدگی لوله شناخته شود. یک دستگاه بالج آزاد با طول بالج ثابت و قابلیت اعمال تغذیه محوری نیز برای بررسی صحت نتایج عددی ساخته شده است. برای انجام آزمایش بالج آزاد و به دست آوردن منحنی حد شکل دهی تحت شرایط نسبت کرنش ثابت در حالت دو محوری مسیرهای بارگذاری تغییر فشار داخلی و تغذیه محوری ایجاد شده اند. با به کارگیری مسیرهای بارگذاری و معیارهای شکست، منحنی حد شکل دهی و پارگی به دست آمده و با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است. منحنی حد شکل دهی پیش بینی شده به وسیله معیارهای شکست نرم با پیش بینی مدل مارسینیاک- کوچینزکی نیز مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد معیارهایی که تاثیر سه محوره بودن تنش را در پیش بینی شکست درنظر می گیرند، برای فرآیند هیدروفرمینگ مناسب تر می باشند. پیش بینی معیارهای آیادا و رایس بهترین تطابق را با نتایج تجربی دارا می باشد.

    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، منحنی حد شکل دهی، معیار شکست نرم
  • سیدصمد حسینی، سلمان نوروزی *، سیدجمال حسین پور صفحه 11

    برای تولید شمش با ریزساختار غیر دندریتی روش های زیادی وجود دارد. در این میان، روش سطح شیب دار خنک شونده به علت سرعت و سادگی بالا توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این روش، با ریختن مذاب روی سطح شیب دار و عبور آن از روی سطح به علت وارد آمدن تنش برشی به شکل غیر دندریتی منجمد می شود. در مقاله حاضر سعی شده با شبیه سازی فرآیند سطح شیب دار نحوه تاثیر پارامترهای مختلف بار ریزی بر ریزساختار آلیاژ آلومینیوم A356 مورد بررسی قرار گیرد. شبیه سازی در نرم افزار FLOW3D انجام شده و با نتایج به دست آمده از آزمایش های تجربی مقایسه شده است. ویژگی های بررسی شده در شبیه سازی شامل زمان حضور دوغاب روی سطح، کسر جامد دوغاب خروجی، نرخ برش اعمالی به دوغاب و میزان تلاطم دوغاب می باشد. بررسی نتایج شبیه سازی و مقایسه آن با نتایج تجربی در حالات مختلف نشان دادکه برای داشتن ریزساختارمطلوب یعنی با کرویت بالا و اندازه دانه کوچک تر، لازم است زمان حضور دوغاب روی سطح شیب دار و میزان خنک کاری به اندازه کافی باشد و در عین حال تنش برشی اعمالی به دوغاب بیش از 1-s60 و میزان تلاطم دوغاب روی سطح شیب دار تا حد امکان بالا باشد.

    کلیدواژگان: ریخته گری نیمه جامد، سطح شیب دار خنک کننده، آلیاژ آلومینیوم A356، شبیه سازی FLOW3D
  • رضا جعفری ندوشن، محمود فرزین صفحه 21
    از مزایای مهم فرآیند شکل دهی چرخشی لوله با چند غلتک، دقت بالای قطعات تولیدی با این فرآیند است. در این فرآیند یکی از عوامل تاثیرگذار بر دقت، تعادل نیرویی بین غلتک ها است. درصورتی که نیروی غلتک ها در این فرآیند مساوی نباشد مندرل جابه جا شده، باعث کاهش دقت در ضخامت قطعه نهایی می شود. همچنین عدم تساوی نیروی غلتک ها باعث کاهش کیفیت سطح محصول می شود. در مقاله حاضر روشی به منظور ایجاد تعادل نیرویی بین غلتک ها و افزایش دقت محصول ارائه شده است. به این منظور، در ابتدا نیروی هر غلتک به صورت تابعی از موقعیت شعاعی غلتک ها محاسبه می گردد. در ادامه شبیه سازی اجزای محدود این فرآیند در نرم افزار ABAQUS انجام شده و ضرایب لازم در معادلات محاسبه می شوند. سپس موقعیت شعاعی غلتک ها به نحوی محاسبه می شود که نیروی غلتک ها با هم مساوی باشد و عدم تعادل نیرویی بین غلتک ها حذف گردد. با حذف نیروی نامتعادل بین غلتک ها خیز مندرل و عدم دقت ناشی از آن نیز حذف می شود. در پایان نیروی اعمالی به مندرل قبل و بعد از اعمال روش بالا مقایسه و نشان داده شده است که با اعمال این روش، میانگین این نیرو به میزان 97 درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: شکل دهی چرخشی لوله، نامتوازنی نیروی غلتک ها، موقعیت شعاعی غلتک ها، شبیه سازی اجزای محدود
  • سعید امینی، محمدرضا امیری، سعید گلابی صفحه 31
    در مقاله حاضر به بررسی تاثیر موقعیت پین نسبت به شانه ابزار در فرایند جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی بر روی آلومینیوم 5083 پرداخته شده که در آن، ابتدا آماده سازی فرایند انجام شد که شامل ابزار، قطعه کار متصل به دینامومتر توسط قید و بند مخصوص و دستگاه فرز می باشد. همچنین آزمایش با ابزار پین هم محور با محور شانه ابزار انجام گردید به طوری که ابزار با سرعت چرخشی معینی وارد لبه های محل اتصال گشته و با سرعتی ثابت در طول خط اتصال پیش رفت که نتیجه آن ایجاد حرارت، تغییر فرم شدید پلاستیکی و جابه جایی ماده در محل اتصال بوده و منجر به اتصال کامل لبه ها گردید. در حین انجام فرایند، نیرو و درجه حرارت منطقه اتصال اندازه گیری شد. سپس پارامتر شکل و موقعیت پین ابزار تغییر داده شده و آزمایش اتصال انجام گردید. با خارج از محور قرار دادن محور پین ابزار نسبت به محور شانه ابزار با طراحی های مختلف، شکل ابزار تغییر داده شده و نتایج نیروهای جوشکاری و دمای ابزار و آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی، نیروی جوشکاری، آلومینیوم 5083، دمای ابزار، سرعت چرخشی
  • محمد هادی ملاوردی، فرهنگ هنرور صفحه 41
    در مقاله حاضر معادلات پراکندگی امواج فراصوتی از عیوب استوانه ای شکل خالی و پر از سیال استخراج شده و بر اساس آن، طیف پراکندگی (تابع فرم) که رابطه فرکانس- دامنه را برای امواج پراکنده شده نشان می دهد، رسم می شود. هنگام برخورد امواج فراصوتی به یک هدف الاستیک، امواج سطحی در اطراف هدف ایجاد شده و در صورت تداخل هم فاز این امواج، تشدید صورت می گیرد. در تابع فرم مسئله مورد نظر، پدیده تشدید در فرکانس های مربوط به صورت افت انرژی ظاهر می شود. با توجه به اینکه تابع فرم شامل دو بخش زمینه و تشدید است، در این مقاله روش جدیدی برای جداسازی تشدید ها از دامنه زمینه حفره های استوانه ای ارائه خواهد شد و با انجام آزمایش های عملی بر روی یک استوانه آلومینیومی حاوی سوراخ سرتاسری، تشدید ها از طیف فرکانسی استوانه جدا شده و نتایج تئوری و عملی به دست آمده با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که فرکانس های تشدید در روش تئوری و عملی با یکدیگر به خوبی انطباق دارند.
    کلیدواژگان: پراکندگی، امواج فراصوتی، عیوب استوانه ای، مد تشدید
  • گورتانی حسن محققیان، عباس وفایی صفت، احسان خاتمی صفحه 51
    بازگشت فنری یکی از مهم ترین فاکتور ها در شکل دهی قطعات محسوب می شود. مطالعات انجام شده در مورد پدیده بازگشت فنری نشان می دهد که این پدیده می تواند در میزان، شکل و فرم قطعات تولید شده بسیار موثر باشد. بنابر این، برای افزایش دقت ابعادی و کیفیت قطعات تولید شده لازم است عوامل موثر بر آن شناخته شوند. در مقاله حاضر ابتدا فرآیند نوین تغییر شکل ماشین کاری برای فرم دهی سازه های نازک، که ترکیبی از دو روش ساخت ماشین کاری سازه های نازک و تغییر شکل افزایشی در یک نقطه محلی به وسیله ماشین کنترل عددی سه محوره است معرفی می شود. سپس، نتایج تجربی و عددی برای دو نمونه جهت صحت سنجی با یکدیگر مقایسه می گردد. اثر پارامترهای موثر شکل دهی شامل قطر ابزار، زاویه قطعه کار، گام فرم دهی و مکان قرار گیری ابزار بر بازگشت فنری ارائه می گردد. برای دست یابی به بهترین نوع روش فرم دهی، گام فرم دهی و مکان قرار گیری ابزار بر اساس کم ترین بازگشت فنری مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که عمق گام تاثیر زیادی در بازگشت فنری دارد.
    کلیدواژگان: بازگشت فنری، فرم دهی، ماشین کاری، ماشین کنترل عددی
  • جمال زمانی، محمدهادی همتی، محمود بیدخوری صفحه 61
    در مقاله حاضر به بررسی طراحی و ساخت یک نوع سنسور فشار دینامیکی متکی بر ساختار پیزوالکتریک پرداخته شده است. عناصر مهم و اصلی سنسور از پیزوالکتریک اسکرین پرینت شده که به عنوان عنصر حسگر عمل می کند و همچنین 5 قطعه اساسی شامل دیافراگم، هوسینگ، الکترودها و کانکتور تشکیل شده است. از فرایندهای جوش لیزر به همراه وایرکات، ماشینکاری تخلیه الکتریکی، قالب پرس، تراشکاری، فرزکاری و...در روش ساخت استفاده شده است. المان حسگر، شامل یک لایه پیزوالکتریک دایره ای است که در بین دو لایه هادی اسکرین با ضخامت 0/5 میلی متر و قطر 5 میلی متر پرینت شده است. المان حسگر ساختاری متشکل از یک خازن صفحه ای با فیلم پیزوالکتریک به عنوان دی الکتریک و دو لایه هادی، براساس ماده نقره به عنوان پوشش الکترود است. فیلم پیزوالکتریک در یک محفظه فولاد ضد زنگ برای آزمون های دینامیکی بسته-بندی شده است. محدوده اندازه گیری، فشار های تا MPa 100 را دربر می گیرد، درحالی که زمان پاسخ کمتر از sμ10 می باشد. این سنسور فشار دینامیکی برای اندازه گیری فشارهای گذرا یا تغییرات دینامیکی فشار در مایعات یا گازها مناسب است.
    کلیدواژگان: سنسور پیزوالکتریک، فناوری فیلم ضخیم، سنسورهای فشار بالا
  • سلمان نوروزی، محسن شاکری، مصطفی حبیب نیا صفحه 69
    در مقاله حاضر اتصال موفقیت آمیز دو فلز غیرهمجنس آلیاژ آلومینیوم5050 به فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 به روش جوشکاری اصطکاکی مورد مطالعه قرار گرفته است. در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی پارامترهای زیادی بر خواص مکانیکی و ریزساختاری اتصال موثر می باشد. از این رو با هدف رسیدن به بالاترین استحکام ممکن، پارامترهای مهم این فرآیند از جمله: سرعت دورانی و خطی ابزار، افست و شکل پین ابزار مورد بررسی قرار گرفته اند. با توجه به نتایج حاصل از خواص مکانیکی، بهترین شرایط برای به دست آوردن بالاترین استحکام در ناحیه اتصال، در سرعت خطی mm/min80، سرعت دورانی rpm500، با ابزار مخروطی و افست mm 1/8 بوده است. در این حالت مقدار استحکام برابر Mpa 94/203 به دست آمده که این مقدار برابر با %97 استحکام فلز پایه آلیاژ آلومینیوم می باشد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، پارامترهای تاثیرگذار، ناحیه جوش
|
  • Seyed Jalal Hashemi, Hassan Moslemi Narini, Gholam Hossein Liaghat, Hamed Deilami Azodi Page 1

    Bursting is the most important defect in tube hydroforming. Prediction of bursting can help to design the process. Aim of this paper is the application of ductile fracture criteria for prediction of bursting, forming limit curve at neck and forming limit curve at fracture in tube hydroforming process. Different ductile fracture criteria have been calibrated and applied in simulation to identify the best criterion for prediction of fracture zone. A free bulge setup has been manufactured to verify the simulation results. This setup has fixed bulging length and the ability of applying axial feed. To bulge the tube under fixed strain ratio, different loading curves (internal pressure versus axial feed) have been created. Using loading curves and prediction of ductile fracture criteria, FLCN and FLCF have been obtained and compared with experimental ones. Predicted FLCN using ductile fracture criteria have been compared with M-K Model too. Results show that the criteria which consider the effect of stress triaxiality on the prediction of fracture are more appropriate for tube hydroforming. Prediction of Ayada' s criterion and Rice' s criterion have the best conformity with the experimental results.

    Keywords: Tube Hydroforming, Forming Limit Curve, Ductile Fracture Criteria
  • Samad Hosseini, Salman Nourouzi, Jamal Hosseinipour Page 11

    There are many methods to produce ingot with non-dendritic microstructure. Cooling slope method has attracting more attentions because of its simplicity and high process speed. In this method molten metal is poured on tilted slope that is cooled by water circulation underneath. Due to shear stress exerted to the slurry by flowing on the slope, it is solidified with non-dendritic microstructure. By simulation of semi-solid casting with cooling slope, the effects of different pouring conditions on the microstructure of A356 aluminum alloy are investigated. The simulations are carried out by commercial FLOW3D software. The results of simulation tests are compared to experimental results. In the simulations, the time of slurry presence on the slope, solid fraction of the slurry, strain rate and turbulence were investigated. Comparing the results of simulations with experimental results showed that for having the favorable microstructure, with higher sphericity and lower grain size, the time of slurry flowing on the slope must be enough while the shear stress over 60s-1 and turbulence must be as high as possible.

    Keywords: Semi, Solid Casting, Cooling Slope, Simulation by FLOW3D, A356 Aluminum Alloy
  • Dr Reza Jafari Nedoushan, Dr Mahmoud Farzin Page 21
    An advantage of tube spinning process is high accuracy of products. Balancing forces among rollers is one of the most effective parameters on product accuracy in this process. Unbalance forces cause mandrel deflection that directly reduces product thickness accuracy. Unbalance forces also reduce surface quality of the product. In this paper, a procedure is proposed to omit unbalance forces between rollers and improve product accuracy. For this purpose, rollers forces are calculated as functions of rollers radial positions. Then coefficients of these functions are calculated from FEM simulations by ABAQUS software. Using these functions the radial positions of rollers are obtained such that the unbalance force among rollers is omitted. As a result, the mandrel deflection due to rollers unbalance force is reduced and the accuracy of product is increased. In verifying the method, mandrel force before and after applying the method has been compared and it is observed that this force is reduced by 97 percent.
    Keywords: Tube Spinning, Unbalance Force, Rollers Radial Position, Finite Element Simulation
  • Dr Saeid Amini, Mohammadreza Amiri, Saeid Golabi Page 31
    In this paper, the effect of the position of the pin relative to tool shoulder has been investigated in the friction stir welding process on aluminum 5083. Firstly, the preparation of the process is performed that includes tool, work piece fastened to dynamometer by special fixture and milling machine. Test is performed by tool with pin coaxial with the axis of tool shoulder in this process. So, the tool enters the edges of joint location and moves along joint line. Results are heat generation, severely plastic deformation and material displacement in joint location and this leads to complete joint of the edges. Force and temperature in joint region are measured during the process. Then, the parameters of the shape and the position of tool pin change and joint test is performed. The shape of the tool changes by offsetting the axis of tool pin relative to the axis of tool shoulder with different designs and the results of welding forces and tool temperature and mechanical properties are considered.
    Keywords: Friction Stir Welding, Welding force, AA 5083, Tool Temperature, Rotating Speed
  • Page 41
    In this paper, the equations of acoustic wave scattering from hollow or fluid-filled cylindrical cavities embedded in an isotropic elastic solid are derived and the normalized backscattered pressure spectrum (form function) is plotted. When the wave strikes the body of the cylindrical cavity, surface waves are formed on the periphery of the target. These surface waves circumnavigate the body of the cavity and at certian frequencies interfere constructively and build up to the circumfrerencial resonance modes of the cylindrical cavity. The resonance modes appear as sudden pressure drops in the form functoin. We propose a new method for identification of resonance modes of the cylindrical cavity. Measurements conducted on a cylidrical cavity machined in an aluminum block indicates that the resonance modes identified in the analytical model completely agree with those observed in experimental measurements
    Keywords: Wave Scattering, Ultrasonic Wave, Cylindrical Cavity, Resonance Model
  • Gortani Hassan Mohagegian, Abbas Vafaeesefat, Ehsan Khatami Page 51
    Spingback is one of the important factors in metal forming process. Study on springback shows that this phenomenon can have great impacts on shape and formation of the part. Therefore, to increase the accuracy and the quality of the produced part, the important factors have to be recognized. In this paper, machining forming for thin part which is a combination of machining and incremental forming is first introduced. Then numerical and experimental results are compared. The effects of forming parameters such as tool diameter, part angle, forming steps, and tool position on springback are presented. The results show that the step depth has a great affect on springback.
    Keywords: Springback, Forming, Machining, CNC Machine
  • Page 61
    In this article, design and manufacturing of a dynamic pressure sensor based on piezoelectric structure has been put on the agenda. Essential sensor elements are consists of a piezoelectric element that screen printed as sensor element and The five basic components consists of diaphragm, housing, the electrodes and the connector. laser welding, Wire Cut, electrical discharge machining, mold pressing, turning, milling and. .. are used in Manufacturing processes. The sensitive element, consisting of a circular piezoelectric layer sandwiched in two conductive layers, is screen printed, it has 0.5 mm thickness and 5 mm diameter. The sensitive element has a structure of a plane capacitor with the piezoelectric film as dielectric and the two conductive layers, based on Ag material, as armatures. Device was encapsulated in a stainless steel housing for the dynamic test. The measuring range covers pressure up to 100 MPa while the reaction time is less than 10 µs. This dynamic pressure transducer is ideal for measuring pressure transients or dynamic pressure pulsations in liquids or gases.
    Keywords: Piezoelectric Sensor, Thick, Film Technology, High, Pressure Sensors
  • Salman Nourouzi, Mohsen Shakeri, Mostafa Habibnia Page 69
    In this research, successfully joint of dissimilar 5050 Al alloy to 304stainless steel by friction Stir Welding (FSW) has been studied. In FSW many parameters on the microstructure and mechanical properties is effective. Therefore, to achieve the highest strength possible, the important process parameters such as tool rotational speed, feedrate tool offset and pin profile have been investigated. Considering the results of the mechanical properties, the best condition to obtain the highest strength in weld nugget was 80mm/min feedrate, 500rpm tool rotational speed, with a conical pin profile and 1.8mm tool offset respectivly. In this case the strength of the 94/203MPa is obtained that this value is equal to 97% strength aluminum alloy base metal.
    Keywords: Friction Stir Welding, Effective Parameters, Weld Nugge