فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 40، تابستان 1394)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 40، تابستان 1394)

  • ساخت و تولید
  • بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1394/05/13
  • تعداد عناوین: 8
|
  • رسول محرمی*، محمدرضا سلیمانی صفحات 1-11
    ایجاد توزیع تنش های پسماند فشاری مناسب بر روی نمونه عامل بهبود رفتار خستگی قطعات میباشد. این پژوهش در مورد انتخاب پارامترهای مناسب فرآیند غلتک کاری سرد برای ایجاد تنش های پسماند سطحی معین روی نمونه ای استوانه ای از جنس آلومینیم انجام گرفته است. برای بررسی تنش های پسماند ایجاد شده در سطح قطعه کار، فرآیند غلتک کاری سرد سطحی با استفاده از روش المان محدود شبیه سازی شده و اثر برخی از پارامترهای موثر در فرآیند بر بزرگی و توزیع تنشهای پسماند سطحی نمونه مورد توجه قرار گرفته است. در ادامه با توسعه شبکه عصبی مناسب، روش رسیدن به هر توزیع و بزرگی تنش پسماند بر روی سطح نمونه، پارامترهای فرآیند غلتک کاری مناسب پیشنهاد شده است. در این تحقیق جهت بررسی صحت نتایج شبیه سازی و عملکرد شبکه پیشنهادی، نتایج حاصل از آنها با نتایج اندازه گیری تجربی مقایسه شده که همخوانی قابل قبولی بین آنها وجود دارد.
    کلیدواژگان: شبکه های عصبی، غلتک کاری سرد، شبیه سازی، تنش های پسماند، استوانه آلومینیمی
  • محمد صدیقی*، مهندس رقیه طیبی صفحات 13-20
    با توجه به گسترش روزافزون استفاده از ورق های چند لایه در صنایع مختلف بررسی عملیات پرکاربرد برش روی این ورق ها، ضروری می باشد. در این مقاله مطالعه ای روی فرایند برش دقیق یک ورق چندلایه Al/Cu/Al انجام شده است. جهت به دست آوردن نتایج دقیق عددی، شبیه سازی المان محدود ورق های چندلایه در روشی جدید با استفاده از مدل جانسون-کوک و فرمول بندی ALE در نرم افزار ABAQUS/Explicit صورت گرفته است. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با مطالعه تجربی روی فرایند برش دقیق نشان می دهد. نتایج نشان می دهد با افرایش نیروی سنبه مخالف کیفیت سطح بهبود و نیروی سنبه افزایش می یابد. بررسی لبه عرضی نمونه نشان می دهد که در زیر لایه ی آلومینیوم، لایه ها به میزان نسبتا زیادی دچار تغییر شکل می گردند.
    کلیدواژگان: ورق چندلایه، برش دقیق، شبیه سازی المان محدود، مدل جانسون، کوک، نیروی سنبه مخالف
  • جمال زمانی*، آقای احسان یاوری، آقای میثم غیاثوند صفحات 21-27
    در این تحقیق نسل جدیدی از فوم های فلزی کامپوزیتی به عنوان ماده جاذب انرژی معرفی می شود. فوم فلزی کامپوزیتی به روش ریخته گری آلومینیوم اطراف کره های توخالی سرامیکی ساخته شده است. خواص مکانیکی توسط آزمون فشار تک محوری مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر ساختار، تغییرات چگالی و اندازه نمونه روی خواص مکانیکی مطالعه شد و مشخص گردید که ساختار، تغییرات چگالی و اندازه نمونه روی خواص مکانیکی تاثیر به سزایی دارند. با افزایش چگالی، تنش پایا افزایش می یابد. همچنین با افزایش اندازه نمونه، تنش پایا کاهش می یابد. نتایج تنش تسلیم با روابط تجربی ارائه شده تطابق خوبی دارند.
    کلیدواژگان: فوم فلزی، کره های توخالی سرامیکی، تنش پایا، جذب انرژی
  • سلمان نوروزی*، امین کلاهدوز، محمد بخشی، جمال حسینی پور صفحات 29-41
    روش ریخته گری سطح شیبدار از فرآیندهای شکل دهی در حالت نیمه جامد می باشد که در آن مذاب با دمای بارریزی مناسب روی سطح شیبدار خنک شونده به منظور ریز و غیردندریتی کردن ریز ساختار ریخته می شود. پارامترهایی مانند طول و زاویه سطح شیبدار، دما و نرخ بارریزی و جنس و دمای قالب روی ریز ساختار و مورفولوژی فازهای موجود در قطعه تولیدی تاثیر گذارند. در این تحقیق در ابتدا تاثیر عوامل موثر فرآیند بر ریزساختار و در این ادامه، روابط موثر و حاکم در فرآیند سطح شیبدار و تاثیر آنها بر اندازه دانه و سختی آلیاژ آلومینیم A356 مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که تاثیر همزمان طول سطح شیبدار و نرخ بارریزی بر اندازه دانه و سختی از دیگر عوامل بیشتر است. مزایای استفاده از اتمسفر محافظ در این روش، با استفاده از آزمون های مختلفی از جمله XRD و آلتراسونیک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که بکارگیری از اتمسفر محافظ تاثیری روی اندازه دانه نداشته اما بدلیل کاهش میزان ناخالصی و تخلخل که در ریزساختار بوجود آمده، باعث افزایش شکل پذیری و استحکام آلیاژ به ترتیب به میزان 8/17 و 1/28 درصد شده است.
    کلیدواژگان: بارریزی نیمه جامد، سطح شیبدار خنک کننده، کنترل اتمسفر، XRD، تست التراسونیک
  • بهنام داودی*، کارشناس ارشد بهزاد اسکندری صفحات 43-53
    سوپرآلیاژها به دلیل داشتن خواصی نظیر توانایی حفظ استحکام در دماهای بالا و مقاومت بالا به خوردگی و خستگی، در صنعت هوافضا، صنایع پتروشیمی، صنایع هسته ای و همچنین در ساخت توربین های گازی و بخار به وسعت مورد استفاده قرار می گیرند. از طرف دیگر خواصی چون کارسختی سریع در حین ماشینکاری، وجود ذرات ساینده کاربیدی، هدایت حرارتی پایین و تمایل به ایجاد لبه ی انباشته بر سطح ابزار در ماشینکاری سوپرآلیاژها، باعث شده تا سوپرآلیاژها جزو مواد سخت برای ماشینکاری به شمار آیند. با وجود کاربرد فراوان سوپرآلیاژهای پایه آهن-نیکل در صنایع مختلف، مطالعه چندانی بر روی فرآیند ماشینکاری آنها انجام نشده است. در این تحقیق، تاثیر سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برش بر زبری سطح ماشینکاری شده در تراشکاری سوپرآلیاژ پایه آهن-نیکلN155 (Multimet) به طور تجربی بررسی شده است. آزمایش ها با استفاده از ابزار کاربیدی پوشش دار و بر اساس آرایه های متعامد L9 روش تاگوچی انجام شده اند. از تحلیل سیگنال به نویز(S/N) برای تعیین پارامترهای بهینه و از آنالیز واریانس (ANOVA) برای تعیین پارامترهای موثر و میزان تاثیر هر یک از پارامترها کمک گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که نرخ پیشروی و سرعت برشی بیشترین تاثیر را به ترتیب بر روی Ra و Rmax دارند. همچنین، مقادیر بهینه پارامترهای ماشینکاری برای رسیدن به حداقل زبری سطح تعیین شدند.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ پایه آهن، نیکل، پارامترهای ماشینکاری، زبری سطح، روش تاگوچی، بهینه سازی
  • افسانه نارویی، کیوان نارویی، قدرت الله رودینی* صفحات 55-62
    اکستروژن در کانال زاویه دار همسان به عنوان روش شکل دهی فلزات که قابلیت تولید ساختارهای با اندازه دانه خیلی ریز را از طریق ایجاد کرنش-های پلاستیک بزرگ دارد، شناخته شده است. در این مقاله به کمک روش بزیر و تئوری حد بالا، رفتار تغییرفرم پلاستیک و اندازه دانه پلی کریستال آلومینیوم در فرایند اکستروژن در کانال زاویه دار همسان پیش بینی شده است. همچنین اثر شعاع گوشه داخلی (R)، زاویه داخلی (Φ) و زاویه خارجی قالب (ᴪ) بر کرنش، نرخ کرنش و اندازه دانه در این فرایند مطالعه و شبیه سازی شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش زوایای داخلی و خارجی و همچنین شعاع گوشه داخلی، میزان تغییرفرم کاهش می یابد. در آخر، سازگاری نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج تئوری، به روشنی قابل مشاهده است.
    کلیدواژگان: اکستروژن در کانال زاویه دار همسان، روش بزیر، تئوری حد بالا، رفتارتغییرفرم پلاستیک، شبیه سازی
  • بهروز زارع دثاری، سعید حبیبی ینگجه، بهنام داودی *، عباس وفایی صفت صفحات 63-73
    در سال های اخیر روش شکل دهی چند نقطه ای به عنوان یک روش انعطاف پذیردر کاهش زمان و هزینه شکل دهی سطوح سه بعدی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. ایده اصلی این روش بر پایه جایگزینی سطوح صلب قالب های سنتی با ماتریسی از پین های قابل تنظیم می باشد. در این فرآیند به منظور یکنواخت سازی توزیع نیروی شکل دهی بر روی ورق فلزی، از یک لایه الاستیک مابین پین ها و ورق استفاده می شود. خصوصیات مکانیکی و ابعادی لایه الاستیک بکار رفته علاوه بر پیچیده کردن این فرآیند نسبت به فرآیندهای سنتی، می تواند خصوصیات شکل پذیری ورق فلزی را نیز تحت تاثیر قرار دهد. در این پژوهش تاثیر خصوصیات مکانیکی و ابعادی لایه الاستیک بر روی میزان برگشت فنری، دقت ابعادی و سایر عیوب ایجاد شده در قطعات شکل داده شده با فرآیند شکل دهی چند نقطه ای مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور شکل دهی قطعات از جنس فولاد ضد زنگ SS304 با ضخامت های مختلف و با استفاده از لایه های الاستیک از جنس و ضخامت های متفاوت مورد آزمایش قرار گرفت. مطابقت قابل قبولی مابین نتایج پیش بینی شده از شبیه سازی اجزای محدود و نتایج تجربی مشاهده گردید. نتایج نشان می دهند که جنس و ضخامت لایه الاستیک مورد استفاده تاثیر بسزایی در دقت ابعادی و میزان برگشت فنری قطعات تولید شده دارد و انتخاب مناسب پارامترهای لایه الاستیک برای تولید قطعات با کیفیت و دقت ابعادی بالا در فرآیند شکل دهی چند نقطه ای بسیار مهم و اساسی می باشد.
    کلیدواژگان: شکل دهی چند نقطه ای، برگشت فنری، لایه الاستیک، شبیه سازی اجزای محدود، فولاد ضد زنگ SS304
  • یادداشت مهندسی
|
  • R. Moharrami*, M.R.Soleimany Pages 1-11
    Surface compressive residual stresses have significant effects on the fatigue behavior of components. In this paper a procedure for process parameters selection for obtaining of certain residual stresses distribution on cylindrical aluminum were proposed. The surface cold rolling process was simulated by to study effects of cold rolling process parameters on surface compressive residual stresses. By developing a parametric FEM method the effects of process parameters like roller and specimen diameter and interface magnitude between them were considered. By using a neural network for achieving every distribution and magnitude of residual stress on the surface, process parameter will be selected. Some experimental residual stresses by HDSG method were done and results of FEM analysis and neural network prediction were compared to experimental data and good agreement were found.
    Keywords: Neural Networks, Cold Rolling, Simulation, Residual Stresses, Cylindrical Aluminum
  • R. Tayebi, M. Sedighi* Pages 13-20
    Due to the increasing use of multilayer sheets in various industries, the study of widely used blanking operation on these sheets is necessary. In this paper a study on the process of fine blanking of a multilayer sheet of Al / Cu / Al is done. In order to get accurate numerical results, finite element simulations of multilayer plate are conducted by using Johnson–Cook model and ALE formulation in ABAQUS/ Explicit commercial finite element code. The results are in good agreement with experimental results. The results show that with increasing counter punch force the surface quality is improved and the shear force is increased. Microscopic examination of the lateral edges show that below the aluminum layer edge, relatively large amount of plastic deformation is observed.
    Keywords: Multilayer Sheet_Fine Blanking_Finite Element Simulation_Johnson – CookModel_Counter Punch Force
  • J. Zamani*, E. Yavari, M. Ghiasvand Pages 21-27
    In this study a new group of metal composite foam was demonstrated as absorption material. Closed cell metal foam was produced by casting around ceramic hollow spheres and mechanical properties were verified by uni-axial compressive test.The effect of random and ordered arrangement, density variation and sample size on mechanical properties were studied andindicated that arrangement and density significantly affect on mechanical properties and by increase density, plateau stress increased and sample size affects on plateau stress. Results of yield stresses have relatively good match by experimental formula.
    Keywords: Metal Foam, Ceramic Hollow Sphere, Stress Plateau, Absorption Energy
  • A. Kolahdooz, S. Nourouzi*, M. Bakhshi, S.J. Hosseinipour Pages 29-41
    The cooling slope (CS) method is one of the forming processes in semi-solid state that the molten alloy with a suitable pouring temperature is poured on a cooling slope for achieving fine and non-dendritic structure. In this method, the parameters such as cooling slope length and angle, pouring temperature and rate, mold temperature were affected on microstructure and morphology of primary phases. In this paper, at first discusses the effect of these parameters on the final microstructure of A356 aluminum alloy and the effective equations in cooling slope process and their influence on the grain size diameter and hardness were examined. It was found that both cooling slope length and pouring rate on grain size diameter and hardness are more effective than other factors. The advantages of using the protective atmosphere with tests such as XRD and ultrasonic test are studied. The results shown that with using the protective atmosphere in cooling slope method don’t have a significant effect on the grain size diameter. However, the strength and ductility of the alloy is increased 17.8 and 28.1% respectively, due to the reduction in the porosities and inclusions.
    Keywords: Semisolid Casting, Cooling Slope, the Controlled Atmosphere, XRD, Ultrasonic Test
  • B. Davoodi*, B. Eskandari Pages 43-53
    Due to the properties such as high strength at elevated temperatures and good corrosion and fatigue resistance, superalloys are widely used in industrial applications where such properties are required. These applications include aerospace, steam turbine power plants and petrochemical and nuclear industries. On the other hand superalloys are classified as difficult-tomachine materials owing to their retention of high strength at elevated temperatures, rapid work hardening during machining, presence of hard particles, low thermal conductivity and tendency to make built-up edge on the cutting tool. There is hardly any published paper on machining of iron-nickel-base superalloys despite their industrial importance. In this work, the effects of cutting speed, feed rate and depth of cut on surface roughness in turning of N-155 iron-nickel-base superalloy, were evaluated. Experiments were conducted according to L9 Taguchi standard orthogonal array by using coated carbide cutting tools. By the help of signal-to-noise (S/N) quality characteristic and statistical analysis of variance (ANOVA), optimal cutting parameters and statistical significant level of each parameter were determined. Results showed that feed rate and cutting speed were the most effective parameters on Ra and Rmax, respectively. Additionally, optimum cutting conditions for minimum surface roughness were predicted. Finally, the obtained optimum cutting parameters were verified by a confirmation test.
    Keywords: Machining, Iron, Nickel, Base Superalloy, Surface Roughness, Taguchi Method, Optimization
  • A. Narooei, Gh. Roudini*, K. Narooei Pages 55-62
    ECAE is defined as metal forming processes in which a very large plastic strain is imposed on a bulk process in order to make an ultra-fine grained metal. In this research, the plastic deformation behavior andthe grain size of polycrystalline aluminum, in ECAE process, is predicted by using the Bezier method and the upper bound theory. Also, the effects of inner corner radius, the die angle and the angle of outer curved corner on strain, strain rate and grain size is studied and then is simulated. It is found that deformation rate decreases with increasing the die angle, the outer curved corner angle and the inner corner radius A good agreement is found between the simulation results with various experimental data.
    Keywords: Equal Channel Angular Extrusion, Bezier Method, Upper Bound Theory, Plastic Deformation Behavior, Simulation
  • B. Zareh, Desari, S. Habibi, Yengejeh, B. Davoodi*, A. Vafaeesefat Pages 63-73
    Multi-Point forming technology has gained a great attention in recent years, in order to reduce die design time andmanufacturing costs of sheet metal parts. In this process an elastic cushion is used in order to distribute the loads applied onthe sheet by the punch elements. Mechanical properties and thickness of the elastic cushion can affect sheet metalformability during the forming process. In this study, the effects of these parameters on spring-back and dimensionalaccuracy of formed parts have been investigated. The forming process has been examined by using different elasticcushions with different thickness. The obtained results indicated that mechanical properties and thickness of elastic cushionhave considerable effect on the spring-back and in order to produce parts with good quality and high dimensional accuracythe appropriate selection of the elastic cushion is very important.
    Keywords: Multi, Point Forming, Spring, Back, Elastic Cushion, Finite Element Simulation, S 304 Stainless Steel
  • V. Alimirzaloo*, B. Khanahmadloo Pages 75-81
    In this paper chemical machining of an aerofoil of a forged Ti-6Al-4V titanium alloy turbine blade has been investigated. First, the blade has been hot forged and then the metallurgical structure has been investigated. Using the microstructure and hardness measuring, surface alpha case has been investigated. Next, the chemical machining has been studied for removing of the alpha case. Hydrofluoric-nitric acid solution has been used for the chemical machining. Results show that the alpha case thickness on the forged aerofoil is considerable and the used chemical solution can remove it perfectly. Machining from the aerofoil surface is uniform and material removal rate increases as the temperature increases. During the chemical machining, first because of exothermic reaction, material removal rate increases, then it decreases because of decreasing the density of the acids.
    Keywords: Chemical Machining, Aerofoil, Alpha Case, Titanium Alloy