فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال سیزدهم شماره 3 (پیاپی 49، پاییز 1396)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال سیزدهم شماره 3 (پیاپی 49، پاییز 1396)

  • 88 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1396/08/23
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهدی ظهور*، بهمن قربانی صفحات 1-9
    شکل دهی الکترومغناطیس یکی از روش های شکل دهی پرسرعت است که از نیروی الکترومغناطیسی لورنتس جهت شکل دهی، اتصال و مونتاژ قطعات با هدایت الکتریکی بالا استفاده می شود. در این مقاله، اثر پارامتر های مهم فرایند، مانند ولتاژ تخلیه، ضریب اصطکاک، لقی بین قالب و لوله، طول و ضخامت دیواره لوله، بر روی جابجایی شعاعی و نازک شدگی قطعه کار بررسی شده است. خروجی معادلات حاکم الکترومغناطیسی به شکل فشار در نرم افزار المان محدود، بر روی قطعه کار اعمال شده است. در این تحلیل، آنالیز دینامیکی با به کار بردن یک مدل دوبعدی تقارن محوری به انجام رسید و مدل کرنش سختی جانسون- کوک برای توصیف حساسیت نرخ کرنش و نشان دادن رفتار پلاستیک ماده به-کار رفته است. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی موجود در مراجع معتبر دیگر مقایسه شد و تطابق خوبی حاصل گردید.
    کلیدواژگان: شکل دهی الکترومغناطیسی، المان محدود، طراحی آزمایش، نازک شدگی
  • محمدرضا شبگرد*، یوسف جعفری آزاد صفحات 11-20
    در این مقاله تاثیر عمق اولیه محفظه ی ماشین کاری با تنظیم پارامترهای ورودی (شدت جریان و زمان روشنی پالس) در فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی (EDM) برروی مولفه های سلامتی سطح (ضخامت لایه ی سفید، چگالی میکرو ترکها، عمق منطقه ی متاثر از حرارت و میکرو سختی) برای فولاد ابزار سردکار (DIN 1.2379) مورد مطالعه قرار گرفته است. مطابق نتایج بدست آمده، افزایش عمق اولیه ی محفظه، موجب کاهش ضخامت لایه ی سفید و لایه ی متاثر از گرما (HAZ) گردیده و چگالی میکروترک ها را در سطح ماشین کاری شده، کاهش می دهد. همچنین نتایج حاصل از میکروسختی سنجی نشان می دهد، با افزایش عمق اولیه ی محفظه ی ماشین کاری، میزان سختی در لایه های نزدیک سطح با پیشروی در امتداد عمق قطعه کار، افزایش یافته و بعد از گذر از یک عمق مشخص از سطح ماشین کاری شده، این روند افزایشی متوقف شده و میزان سختی بتدریج کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: عمق اولیه ی محفظه، فولاد ابزار (DIN 1، 2379)، ماشین کاری تخلیه الکتریکی، مولفه های سلامتی سطح
  • پرویز کحال*، سید یوسف احمدی بروغنی، حامد دیلمی عضدی صفحات 21-31
    این پژوهش روشی برای بهینه سازی شرح می دهد که در آن از مدل سطح پاسخ همراه الگوریتم ژنتیک چند-هدفه بر پایه جبهه پارتو، استفاده شده است. در پژوهش های قبلی، مسئله چند-هدفه به یک مسئله تک هدفه تبدیل شده و بهینه سازی شده است. در این پژوهش هدف کمینه کردن توابع ناسازگار گسیختگی و چروکیدگی بوده است. متغیر های طراحی نیروی ورقگیر و هندسه بیدهای کششی در نظر گرفته شده اند. برای پیدا کردن رابطه بین متغیر ها و توابع هدف از مدل سطح پاسخ استفاده شده است. روش ارائه شده روی یک قطعه نیمه مخزن سوخت بررسی شده و این روش موثرتر و دقیقتر از روش سنتی آزمون و خطا مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه، کشش عمیق، مدل سطح پاسخ، الگوریتم ژنتیک، منحنی حد شکل دهی
  • سیدعلی فاطمی، جمال زمانی* صفحات 33-40
    همواره یکی از اهداف اصلی محققان در تفجوشی لیزری پودرهای فلزی، بهینه سازی پارامترهای فرآیند به منظور نزدیک کردن خواص قطعه تولیدی به مواد خام اصلی بوده است. برای این منظور آزمایش های زیادی صورت گرفته است. پارامترهایی از قبیل: چگالی، سختی سنجی در ابعاد ماکرو، سختی سنجی در ابعاد میکرو، استحکام، صافی سطح، ظاهر، تنش پسماند و . . . در موارد مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مقاله، تاثیر پارامترهای ورودی مانند توان لیزر، سرعت اسکن، جنس پودر و . . . برروی پارامترهای خروجی از قبیل عمق نفوذ، استحکام، اثر گوی شدگی و . . . بررسی شده است. به منظور تولید قطعات چند لایه کاملا چگال توسط فرآیند های لیزری پالسی، در ابتدا لازم است تا عملکرد لیزر و مواد و همچنین بهینه سازی پارامتر ها، برای تک لایه بررسی شود. آزمایش ها بر روی بستر پودر آزاد به عمق 5 میلیمتر انجام شده است. هر قطعه به صورت تک لایه و تنها با یک بار اسکن لیزر بر روی بستر پودر تولید شده است. حرکت پرتو لیزر بر روی سطح، مربع هایی به ابعاد 10×10 میلیمتر تولید می کند.
    کلیدواژگان: تف جوشی لیزری پودر فلز، پدیده گوی شدگی، نمونه سازی سریع
  • محمد نساج پور اصفهانی، مجید قریشی* صفحات 41-51
    امروزه در ساخت تجهیزات پیشرفته که معمولا در صنایع هوافضا کاربرد دارند از سوپر آلیاژها از جمله تیتانیوم استفاده می شود. آلیاژ تیتانیوم به علت داشتن نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی، مقاومت به خستگی و رشد ترک و دمای کاری بالا بدون خزش، به طور وسیعی در قسمت های مختلف هواپیما استفاده می شود. از طرفی به دلیل فعال بودن این آلیاژ همچنین پایین بودن هدایت حرارتی مشکلاتی در ماشین کاری همچنین سنگ زنی این آلیاژ وجود دارد. از جمله این مشکلات می توان به سوختگی سطح، میکروترک ها و اکسیداسیون سطح اشاره کرد. در این مقاله از خنک کاری فوق سرد به منظور بهبود قابلیت سنگ زنی آلیاژ تیتانیوم (Ti-6Al-4V) بهره گرفته شده است. خنک کاری فوق سرد با نیتروژن مایع که با یک جت مورد استفاده قرار گرفته، دمای منطقه سنگ زنی را کنترل و در محدوده بسیار پایینی نگه داشته و آسیب های ذکر شده را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. همچنین در این مقاله با استفاده از روش طراحی آزمایش ها (DOE) پارامترهای سرعت برشی، سرعت پیشروی، عمق برش و همچنین نوع خنک کار (نیتروژن مایع و محلول آب-صابون) به عنوان پارامترهای ورودی سنگ زنی برای رسیدن به بهترین شرایط خروجی بهینه شده اند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی سنگ زنی آلیاژ تیتانیوم (Ti، 6Al، 4V)، خنک کاری فوق سرد با نیتروژن مایع، طراحی آزمایش ها
  • اسماعیل دماوندی، سلمان نوروزی*، سیدمحمود ربیعی صفحات 55-64
    در تحقیق حاضر، آلیاژ آلومینیم ریختگی A356 به عنوان زمینه و ذرات آلومینا به عنوان تقویت کننده کامپوزیت استفاده شدند. 5درصد وزنی پودر آلومینا با پودر آلومینیم با نسبت 1 به 1 جهت افزایش ترشوندگی، آسیاب و به مذاب افزوده شدند. سه دبی گاز آرگون 5/2، 5 و 10 لیتر بر دقیقه جهت تزریق ذرات به مذاب آلومینیم انتخاب و اثرات دبی گاز بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت حاصل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش دبی گاز از 5/2 به 5 لیتر بر دقیقه خواص مکانیکی نظیر سختی و استحکام فشاری به ترتیب از 3/62 برینل و 2/230 مگاپاسکال به 7/78 برینل و 1/539 مگاپاسکال افزایش پیدا کرده است. این در حالی است که آزمون سایش بیانگر کاهش تقریبی 26 درصدی در ضریب اصطکاک است. با افزایش بیشتر دبی گاز تزریقی تا 10 لیتر بر دقیقه به دلیل افزایش تخلخل و تجمع ذرات آلومینا، سختی و استحکام فشاری نسبت به کامپوزیت تولیدی با دبی گاز 5 لیتر بر دقیقه به ترتیب 21 و 37 درصد کاهش یافت. در این حالت، ضریب اصطکاک میانگین از 42/0 در کامپوزیت با دبی گاز 5 لیتر بر دقیقه به 56/0 در کامپوزیت با دبی گاز 10 لیتر بر دقیقه افزایش یافت.
    کلیدواژگان: دبی تزریق، آلومینا، تخلخل، کامپوزیت زمینه آلومینیمی، خواص مکانیکی
  • البرز کاظمی، سلمان نوروزی*، عبدالحمید گرجی صفحات 65-76
    آهنگری نیمه جامد از فرآیندهای نوین شکل دهی فلزات است که برای تولید قطعات در حالت نیمه جامد بکار می رود که در سالهای اخیر توسعه گسترده ای پیدا کرده است. این فرآیند شامل آهنگری شمش با ساختار غیردندریتی در محدوده دمایی دو فازی مذاب و جامد است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر ریزساختار اولیه، سرعت رام پرس هیدرولیکی و عملیات حرارتی بر خواص متالورژیکی و مکانیکی آلیاژ آلومینیم شکل داده شده با فرآیند آهنگری نیمه جامد است. مطالعه ریزساختاری به کمک میکروسکوب نوری، الکترونی روبشی و نرم افزار آنالیز تصاویر صورت گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش سرعت رام پرس از 1 به 5 میلیمتر بر ثانیه منجر به کاهش اندازه دانه از مقدار 85 به 73 میکرومتر شده است که در این حالت استحکام فشاری نهایی معادل 433 مگاپاسکال اندازه گیری شد. همچنین مشخص شد که با انجام عملیات حرارتی T6 به عنوان مرحله پایانی سبب کروی شدن سیلیسیم یوتکتیک و پدیدار شدن ذرات سخت Mg2Si در فاز زمینه شد که این امر موجب افزایش استحکام فشاری نهایی از 433 به 522 مگاپاسکال و عدد سختی از 79 به 88 ویکرز شده است.
    کلیدواژگان: آهنگری نیمه جامد، آلیاژ آلومینیمA356، گرمایش مجدد، سرعت رام پرس، عملیات حرارتی
  • رسول صفدریان* صفحه 77
    ورق آلومینیم 6061 بدلیل نسبت استحکام به وزن بالایی که دارد کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله صنعت خودروسازی و هواپیماسازی دارد و از این طریق به کاهش مصرف سوخت و کاهش آلودگی هوا کمک می کند. نمودار حد شکل دهی یک روش مفید برای شناسایی شکل پذیری ورقهای فلزی می باشد. از آنجائیکه انجام آزمایشهای تجربی برای محاسبه منحنی حد شکل دهی مستلزم صرف زمان و هزینه است، در این تحقیق دو معیار عددی برای پیش بینی منحنی حد شکل دهی (FLD) ورق آلومینیم 6061 ارائه می شود. برای انجام شبیه سازی عددی از نرم افزار آباکوس استفاده می شود و معیارهای عددی پیش بینی منحنی حد شکل دهی پس از محاسبه پارامترهای آن وارد نرم افزار آباکوس می شود تا از این طریق بتوان منحنی حد شکل دهی آلومینیم 6061 را پیش بینی کرد. معیارهای عددی استفاده شده در این تخقیق، معیار شکست نرم و معیار منحنی حد شکل دهی می باشد که نتایج پیش بینی آنها با نتایج تجربی مقایسه شد. روش براگارد برای خواندن کرنشهای حد شکل دهی تجربی استفاده شد. این روش نسبت به سایر روش ها که کرنشهای حد شکل دهی را از منطقه نزدیک پارگی می خوانند، دقیق تر است. نتایج مقایسه نشان می دهد که معیار عددی شکست نرم از دقت بهتری برای پیش بینی منحنی حد شکل دهی ورق آلومینیم 6061 برخوردار است. علاوه براین، نتایج عددی در زمینه پیش بینی نمودار نیرو – جابجایی سنبه با نتایج تجربی مقایسه شد که نتایج عددی از نزدیکی خوبی با تجربی برخوردارند.
    کلیدواژگان: آلومینیوم 1613، منحنی حد شکل دهی، معیار شکست نرم، روش اجزای محدود
|
  • M. Zohoor*, B. Ghorbani Pages 1-9
    Electromagnetic forming is a high energy rate forming process which is applied for manufacturing and assembly of many parts that are used in automobile and aerospace industries. In this process¡ the electromagnetic body forces (Lorentz forces) are used to produce metallic parts. In this article¡ the influence of important process parameters such as discharge voltage¡ friction coefficient¡ clearance between the tube and die¡ wall thickness and length of tube¡ on the radial displacement and workpiece thinning were investigated. The output of governing equations in the form of pressure applied on the part via a subroutine in a Fortran Program. A dynamic analysis using two dimensional axisymmetric models were performed and Johnson-Cook theory was applied to represent the effect of strain rate sensitivity and show the plastic behavior in the deformation process. Finally¡ the numerical results were compared with the results reported by other researchers and found a good agreement between them.
    Keywords: Electromagnetic Forming, Finite Element, Design of Experiment, Thinning
  • M.R. Shabgard*, Y. Jafari Azad Pages 11-20
    In this paper¡ the effect of the primary cavity depth in different input parameters (pulse duration and spark current)¡ in the Electrical Discharge Machining(EDM) on surface integrity(white layer thickness¡ HAZ¡ micro hardness and micro crack density) of DIN 1.2379 cold work tool steel has been studied. According to the obtained results¡ increasing the initial depth of hole¡ decreased the white layer thickness¡ micro crack density on the Machined surface and HAZ. The results of the micro hardness also¡ indicate growth the value of hardness in the layers close to the machined surface along the depth and after passing through a specified depth from machined surface¡ this process stopped and then¡ the machined surface micro hardness reduced.
    Keywords: Primary Cavity Depth, DIN 1.2379 Tool Steel, Electrical Discharge Machining (EDM), Surface Integrity
  • P. Kahhal*, S.Y. Ahamadi Brooghani, H. Deilami Azodi Pages 21-31
    Present study describes approach of applying RSM with a Pareto-based multi-objective GA to optimize the deep drawing process. Previous studies¡ integrated the FEA and optimization technique to find the optimal parameters by transforming multi objective-problem into a single-objective problem. This paper aims to minimize the functions of fracture and wrinkle. Design variables are blank-holding-force and draw-beads geometry. RSM has been used for design of experiment and finding relationships between variables and functions. Proposed approach has been investigated on a fuel-tank drawing part and it has been observed that it is more effective and accurate than traditional ‘trial and error’ procedure.
    Keywords: Multi, Objective Optimization, Deep Drawing Process, Response Surface Model, Genetic Algorithm, Forming Limit Curve
  • S. Ali Fatemi, J. Zamani* Pages 33-40
    One of the main goals of researchers in metal powders laser sintering¡ is optimization of process parameters in order to close out the main properties of the raw materials have been produced to the piece. For this purpose¡ many experiments have been carried and parameters such as density¡ hardness¡ micro hardness¡ strength¡ surface finish¡ appearance¡ and residual stress have been studied. In this paper the influence of parameters such as laser power¡ scanning speed¡ and powder material and etc. on output parameters such as penetration depth¡ strength¡ balling phenomenon is investigated. In order to produce a multi-layer fully dense parts by the process of pulsed laser¡ to optimize the performance of the laser and material parameters at first¡ it is necessary to single layers is investigated. Experiments carry out on free powder bed depth is 5 mm. Each piece of a single layer on the substrate with once laser scanning powder is produced. Movement of the laser beam on the surface produce a washer with 20mm diameter.
    Keywords: Powder Metal Laser Sintering, Balling Phenomenon, Rapid Prototyping
  • M. Nassajpour Esfahani, M. Ghoreishi* Pages 41-51
    In this paper try with use of cryogenic cooling by liquid nitrogen damage such as surface roughness¡ micro cracks¡ surface oxidation and burns¡ as well as control the grinding force in grinding titanium alloy to get their minimum. In addition to the latest statistical techniques appropriate to the nature and effect of each of the grinding parameters (cutting speed¡ work speed and depth of cut) and the interaction effect of surface roughness on the output power of vertical and tangential force put to their optimal levels has identified. This paper demonstrates the use of liquid nitrogen as a coolant has a positive effect on reducing surface roughness and grinding forces¡ the surface also reduces the damages of the work piece and the titanium alloy surface oxidation during grinding to prevent. In addition¡ each of the parameters including¡ cutting speed¡ work speed and depth of the outputs of the paper¡ to be effective¡ for example by increasing shear rate increases the surface roughness and grinding forces are reduced¡ as well as increased depth of cut increases the surface roughness and forces.
    Keywords: Grinding Titanium Alloy (Ti, 6Al, 4V), Cryogenic Cooling, Liquid Nitrogen, Design of Experiment
  • E. Damavandi, S. Nourouzi*, S.M. Rabiee Pages 55-64
    In this research casted Aluminum alloy A356 and Al2O3 powder were used as matrix and reinforcement¡ respectively. 5wt. % of Al2O3 with Al powder in the ratio of Al/Al2O3=1 for increasing the wettability were milled and injected to melt. Three different argon flow gas rate (2.5¡ 5¡ 10 liter/min) were selected for injection Al2O3(p) within molten Al and investigated the effects of that on microstructure and mechanical properties. Results showed¡ with increasing powder gas flow rate from 2.5 to 5 liter/min¡ mechanical properties such as hardness and compression strength are enhanced from 62.28 HB and 230.2 MPa to 78.7 HB and 539.1 MPa¡ respectively. While wear test represents decreasing of around 26 percent in coefficient of friction. But¡ with further enhancement in gas flow rate to 10 liter/min due to porosity increasing and agglomeration of Al2O3 particles¡ hardness and compression strength in comparison of composite with 5 liter/min flow rate reduced 21 and 37 percent¡ respectively. In this way¡ coefficient of moderate friction increased from 0.42 in composite with 5 liter/min flow rate to 0.56 in metal matrix composite with 10 liter/min flow rate.
    Keywords: Flow Rate of Injection, Al2O3, Porosity, Al MMC, Mechanical Properties
  • A. Kazemi, S. Nourouzi*, A.H. Gorji Pages 65-76
    Thixoforging is known as a modern process for the production of parts in semi-solid state that has been developed in recent years. Thixoforging involves forging of nondendritic structure ingots in the temperature range of liquid and solid phases. The purpose of this study was to investigate the effect of primary microstructure¡ Hydraulic Ram speed and heat treatment on metallurgical and mechanical properties of parte in thixoforging process. Microstructural study has been investigated by using optical microscopy¡ scanning electron and image analysis software. Results show that the increase of forming speed from 1 to 5 mm/s cause the decrease of grain size from 85 to 73 micrometer in which case the final compressive strength equal 433 MPa were measured. Also¡ accomplishment of T6 heat treatment causes formation of globular Si eutectic phase and precipitation of Mg2Si hard particles in matrix phase that lead to increasing the compressive strength from 433 to 522MPa and hardness increase from 79 to 88 HV.
    Keywords: Thixoforging Process, A356 Aluminum Alloy, Reheating Temperature, Ram Speed of Press, T6 Heat Treatment
  • R. Safdarian* Page 77
    Because of high strength to weight ratio¡ 6061 aluminum has many applications in different industries like automotive and aerospace industries and can help to reduction of fuel consumption. Forming limit diagram (FLD) is a useful method for sheet metal formability identification. Whereas calculation of forming limit diagram by experimental tests is expensive and time consumption¡ in the present research two numerical criteria is presented for forming limit diagram calculation of 6061 aluminum. Numerical simulation is done by Abaqus software. Numerical criteria of FLD prediction are imported to the Abaqus software to predict the forming limit diagram of 6061 aluminum. Bragard method was used for calculation of experimental forming limit diagram. This method is more accurate than other methods which read forming limit strains from the elements which are near the fracture zoon. Numerical criteria are ductile fracture and FLD criteria which their prediction was compared with experimental forming limit diagram. Results show that ductile fracture criterion has more accuracy for forming limit diagram prediction of 6061 aluminum. Moreover¡ numerical results of punch’s force-displacement were compared with experimental results. Results show that numerical results have a good agreement with experiment.
    Keywords: 6061 Aluminum, Forming Limit Diagram, Ductile Fracture Criterion, Finite Element Method