فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال سوم شماره 1 (بهار 1395)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال سوم شماره 1 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/26
  • تعداد عناوین: 8
|
  • امین الله محمدی*، علیرضا فدایی تهرانی، امیر عبدالله صفحات 1-9
    در فرایند تراش کاری تخلیه الکتریکی برش با سیم به کمک ارتعاشات آلتراسونیک افزایش نرخ باربرداری تا دو برابر را می توان به اثرهای جبهه های موج فشاری و مکشی در مایع دیالکتریک و لغزش کانال پلاسما ناشی از ارتعاش آلتراسونیک بر روی کانال پلاسما و چاله مذاب مربوط دانست. با مطالعه تحلیلی و تجربی یک تک جرقه، نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما شامل نیروی لورنتس، افزایش فشار و یونیزاسیون بخار محیطی کانال پلاسما، کشیدگی کانال پلاسما در اثر حرکت جانبی سیم برش و ایجاد جبهه های موج فشار و مکش بر روی چاله مذاب در اثر ارتعاش آلتراسونیک بررسی شده است. آزمایش های لازم در پارامترهای متفاوت ماشین کاری ولتاژ و توان در حالت با و بدون استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک انجام شده است. در اثر ارتعاش آلتراسونیک رشد حباب بخار کاهش یافته و دانسیته کانال پلاسما افزایش می یابد. دانسیته جریان الکتریکی نیز افزایش یافته و همچنین نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر میشود. در نتیجه هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب میشود. لغزش کانال پلاسما نیز موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار میشود. در نهایت، این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است.
    کلیدواژگان: تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم، ارتعاشات آلتراسونیک، تک جرقه، چاله مذاب، نرخ باربرداری
  • امیرحسین روحی، حسن مسلمی نایینی*، محمدحسین پور گللو، مهدی سلطان پور، جواد شهبازی کرمی صفحات 10-20
    فوم های فلزی دسته ی جدیدی از مواد فلزی با ساختار متخلخل هستند که به علت بهره مندی از مشخصه های جدید مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و صوتی نظیر چگالی کم و هم زمان سفتی بالا، عایق بودن حرارتی و صوتی مورد توجه قرار گرفته اند. از این مواد به عنوان لایه های میانی پرکننده به منظور کاهش وزن سازه ها و نیز جذب و میراسازی انرژی استفاده می شود. کاربردهای متعدد ورق های فوم، توسعه روش هایی به منظور مدل سازی هندسی آن را که قابل استفاده در شبیه سازی عددی رفتار مکانیکی این دسته از مواد باشد، ضروری می نماید. بنابراین، در این مقاله یک روش مدل سازی نوین به منظور ترسیم هندسی ورق های فوم پیشنهاد شده است. این روش برمبنای ایجاد و تفاضل حفره های کروی با ابعاد تصادفی و موقعیت های تصادفی در درون ورق است که نسبت به روش های موجود مدل سازی فوم ترسیم نزدیک تر به واقعیتی از ورق فوم را ارائه می دهد. اغلب روش های موجود، از تکرار و توزیع یکنواخت سلول واحد استفاده می کند. در همین راستا، سه الگوریتم تفاضل پیش رونده، تفاضل نموی و تفاضل تصادفی حفره ها معرفی و توسعه یافته است. اعتبار مدل پیشنهادشده به روش هندسی و با مقایسه چهار پارامتر چگالی نسبی، گستره اندازه حفره ها، نحوه توزیع اندازه حفره ها درون ساختار فوم و اندازه میانگین حفره مورد بررسی قرار گرفته است. صحت سنجی انجام شده تطابق بالای این مدل با فوم های واقعی را نشان می دهد. مطالعه هندسی حاضر هم چنین نشان می دهد که با افزایش اندازه متوسط حفره ها، چگالی نسبی ورق فوم ابتدا افزایش و سپس، کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: ورق فوم فلزی، مدل سازی هندسی، الگوریتم های تصادفی
  • حامد آقاجانی درازکلا، حامد رحمانی، مصطفی حبیب نیا*، محمدباقر لیمویی صفحات 21-32
    توسعه تحقیقات بر روی اتصالات سبک آلومینیومی، یکی از راه کارهای موثر در کاهش مصرف سوخت، افزایش استحکام و توسعه شکل فلزی آلیاژ آلومینیوم 7075 با استفاده از فرایند جوش کاری T سازه های هوایی است. در این تحقیق امکانسنجی اتصال اصطکاکی اغتشاشی مورد مطالعه قرار گرفت. به همین منظور، اتصال آلومینیوم 7075 با افست، عمق نفوذ، سرعتهای خطی و سرعت های دورانی مختلف ابزار مورد بررسی قرار گرفت. بهمنظور درک بهتر تولید و توزیع حرارت، فرایند جوش کاری با استفاده از 1 در / نرم افزار تجاری فلوئنت شبیه سازی شد. با توجه به پارامترهای انتخاب شده در این فرایند مستحکم ترین اتصال در افست 5 0، زاویه انحراف 2 درجه و سرعت دورانی 1325 دور بر دقیقه و سرعت خطی 69 میلی متر بر دقیقه / سمت پیشرو، عمق نفوذ 4 شکل آلومینیوم قرار داشت. عمده عیوب داخلی ایجاد T بدست آمد. محل شکست تمامی نمونه های تست کشش، در سمت زائده شده در درون اتصالات عیب تونلی بود که با افزایش حرارت ورودی و سرعت خنک شوندگی همزمان به منطقه اتصال، از بین رفتند. بیشینه استحکام تولید شده در این آزمایش ها 181 مگاپاسکال بود که نزدیک به 80 درصد فلز پایه آلومینیومی استحکام داشت. ازدیاد طول این اتصال پس از تست کشش نزدیک به 11 میلی متر بود.
    کلیدواژگان: جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی، آلومینیوم 7075، شکل T اتصال، خواص مکانیکی، خواص متالورژیکی
  • یوسف حجت*، سعید انصاری، محمدرضا کرفی صفحات 33-40
    ترانسدیوسرهای آرایه فازی به دلیل ویژگی منحصربه فردی که دارند در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. بکارگیری این نوع ترانسدیوسرها در تست های غیرمخرب برای شناسایی عیوب مانند تخلخل و ترک و همچنین اندازه گیری تنش، در پزشکی جهت عکس برداری و درمان بیماری ها و در ناوبری و فاصله یابی صوتی (سونار) برخی از کاربردهای این سیستم می باشد. یکی از ویژگی های مهم این ترانسدیوسر نسبت به دیگر ترانسدیوسرها، قابلیت تمرکز امواج در هر فاصله و زاویه ای می باشد. هدف اصلی در این مقاله، بررسی پارامترهای هندسی یک ترانسدیوسر آرایه فازی خطی با تعداد 8 المان پیزوالکتریک مانند عرض و ضخامت المان ها، فاصله بین آن ها و همچنین فرکانس کاری مناسب و ولتاژ تحریک المان ها بر فشار آکوستیکی ناحیه تمرکز با استفاده از روش عددی می باشد. ابتدا جهت صحت سنجی، رفتار یک المان به صورت تجربی با روش عددی مقایسه شد. فشار آکوستیکی در راستای محور کریستال با استفاده از دو روش تجربی و عددی اندازه گیری شد. آزمایش های تجربی، صحت تخمین رفتار ترانسدیوسر را در رابطه با فشار آکوستیکی تائید نمود. فرکانس کاری و شکل مود مناسب یک المان پیزوالکتریک دیسکی شکل با قطر 53 میلی متر و ضخامت 5 میلی متر با استفاده از روش المان محدود محاسبه شد؛ مود شعاعی اول در فرکانس 45649 هرتز به عنوان مود و فرکانس کاری مناسب در نظر گرفته شد. الگوریتم مورد نیاز جهت بدست آوردن تاخیر زمانی هر المان به منظور تمرکز امواج در قالب یک برنامه کامپیوتری تدوین گردید و صحت آن با استفاده از روش المان محدود بررسی شد. همانطور که انتظار می رفت، فشار آکوستیکی در ناحیه تمرکز به دلیل برهم نهی امواج در یک بازه زمانی، بیشتر از حالتی می باشد که تمام کریستال ها همزمان تحریک گردد.
    کلیدواژگان: آرایه فازی، تاخیر زمانی، تمرکز امواج، فشار آکوستیکی
  • سجاد صیفوری* صفحات 41-49
    دراین تحقیق بار بحرانی آغاز کمانش ورق های مثلثی که در خطوط انتقال نیرو بکار می روند، از طریق آزمایش بدست آمده و سپس از روش اجزای محدود بار کمانش خطی و در ادامه بار کمانش غیرخطی ورق ها در نرم افزار انسیس محاسبه شده است. با استفاده از رابطه تحلیلی بار آغاز ناپایداری ورق های مستطیلی محاسبه شده و با تحلیل های اجزای محدود مقایسه شده است. برای آنالیز دقیق کمانش غیرخطی نمونه های تست کششی در جهات طولی و عرضی ورق ها تهیه شده است و در ادامه نمودار کامل تنش-کرنش ورق ها که از جنس St52 هستند وارد نرم افزار شده است. بار آغاز به کمانش بدست آمده از تحلیل های عددی همخوانی خوبی با نتایج تجربی و روابط تحلیلی دارد.
    کلیدواژگان: اجزای محدود، کمانش جانبی، تحلیل تجربی، ورق مثلثی
  • یوسف محمدی، حسین امیرآبادی* صفحات 50-59
    نیروهای ماشین کاری میباشد، برای تیغه فرزهای انگشتی سرتخت ارائه شده است. نیروی ماشین کاری که در حین فرایند برش کاری بر تیغه فرز اعمال میشود، مهمترین عامل خیز برداشتن و ایجاد خطای سطح ماشین کاری در نظر گرفته شده است و از دیگر عوامل، که منجر به خیز برداشتن ابزار و در نتیجه ایجاد خطای سطح میشوند، در مقابل نیروهای ماشین کاری چشم پوشی شده است. در این مقاله مدل نیرویی ارائه شده توسط وینگ لی که قابلیت خوبی در مدلسازی مکانیکی فرایند فرزکاری دارد، انتخاب شده است. ضرایب برشی مربوط به این مدل نیرویی در این روش با یک بار بغل تراشی سطح و سپس با استفاده از دستگاه CMM خطای سطح روی یک پروفیل از سطح ماشین کاری شده در راستای تیغه فرز اندازهگیری شده و با وابسته کردن خطای ایجاد شده در راستای این پروفیل به خیز ابزار و رابطه میان خیز ابزار و نیروهای ماشین کاری وارد شده به ابزار، به دست میآیند. با استفاده از آزمایش ، دیده می شود که نتایج به دست آمده برای نیروهای ماشین کاری و خطای سطح حاصل از به کار بردن ضرایب برشی جدید محاسبه شده با مدل ارایه شده در این مقاله، دقت خوبی دارند.
    کلیدواژگان: ضرایب نیروی برشی، تیغه فرز انگشتی، نیروهای برش کاری، خیز ابزار، خطای سطح
  • معین طاهری*، وحید طهماسبی صفحات 60-65
    فرایند سوراخ کاری یکی از ابتدایی ترین فرایندهای ماشین کاری است که کاربردهای گسترده ای در ساخت قطعات و تجهیزات مختلف مکانیکی دارد. یکی از تکنولوژی های مورد توجه در فرایند سوراخ کاری، فرایند میکروسوراخ کاری می باشد که امروزه در صنایع حساس برای تولیدات دقیقی همچون نازل سوخت رسان خودرو، قطعات مختلف ساعت و دوربین مورد استفاده قرار می گیرد. در عملیات سوراخ کاری فلزات، برای داشتن سوراخ هایی با کیفیت و دقت مطلوب، نیاز است که فاکتورهای مختلفی از قبیل سرعت چرخش اسپیندل، نرخ پیشروی و قطر مته مورد ارزیابی قرار گیرند. در فرایند سوراخ کاری، افزایش سرعت چرخش اسپیندل از طرفی موجب بالا رفتن سرعت ماشین کاری و نرخ براده برداری می شود، و از طرف دیگر موجب فرسایش سریع تر ابزار می گردد. همچنین کاهش نرخ پیشروی از طرفی سبب افزایش کیفیت سطح می شود، و از طرف دیگر موجب کاهش نرخ براده برداری، افزایش زمان فرایند سوراخ کاری و مقرون به صرفه نبودن این فرایند از نظر اقتصادی می گردد. بنابراین انتخاب دقیق پارامترهای مختلف در عملیات سوراخ کاری امری ضروری می باشد. در این مقاله ابتدا با انجام آزمایش های تجربی، یک مدل ریاضی رگرسیون خطی مرتبه دوم به منظور پیش بینی میزان نرخ براده برداری درحین عملیات سوراخ کاری فلز برنج برحسب سرعت چرخش اسپیندل، نرخ پیشروی، قطر ابزار و برهم کنش های موثر آن ها ارائه شده است. سپس با استفاده از روش آنالیز حساسیت آماری سوبل، تاثیر پارامترهای مورد بررسی بر نرخ براده برداری به دست آمده است. نتایج به دست آمده از آنالیز حساسیت نشان می دهند که نرخ پیشروی بیشترین تاثیر را بر نرخ براده برداری داشته درحالی که قطر ابزار دارای کمترین اثر بر نرخ براده برداری می باشد.
    کلیدواژگان: ماشین کاری، فرایند سوراخ کاری، نرخ براده برداری، پارامترهای موثر، آنالیز حساسیت آماری
  • مصطفی حبیب نیا، محسن شاکری*، سلمان نوروزی صفحات 66-76
    مقدار مقاومت الکتریکی بین قطعات مختلف وابسته به تنش فشاری بین اجزا مختلف پیل سوختی میباشد. در این پژوهش دو هدف مهم دنبال شده است که یکی بدست آوردن حداقل تنش بر روی واشر برای اینکه نشتی اتفاق نیافتد و دیگری بررسی تاثیر توزیع تنش بر روی لایه نفوذ گاز بر مقدار مقاومت الکتریکی میباشد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا بوسیله طراحی مجموعه آزمایشگاهی حداقل تنش فشاری بر روی واشر برای اینکه نشتی اتفاق نیافتد، بدست آمده که برابر با 2MPa می باشد. همچنین با طراحی یک پروسه آزمایشگاهی دیگر، تاثیر تنش فشاری بر مقدار مقاومت بین قطعات مختلف بررسی شده است. در ادامه با توجه به نتایج حاصل از تست آزمایشگاهی، تاثیر نیروی گیرهبندی بر مقدار مقاومت الکتریکی در شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پارامترهای تاثیرگذار بر توزیع تنش بر روی لایه نفوذ گاز و مقاومت الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد که با افزایش نیروی گیرهبندی مقدار مقاومت الکتریکی کاهش می یابد. علاوه بر این مشاهده شد که توزیع تنش در استفاده از 4 پیچ غیریکنواخت بوده و با افزایش تعداد پیچ به 8 عدد یکنواختتر شده است. همچنین با افزایش تعداد پیچ به 12 عدد تغییر چندانی نسبت به 8 پیچ رخ نداده است.
    کلیدواژگان: مقاومت الکتریکی، نیروی گیره بندی، لایه نفوذ گاز
|
  • Aminollah Mohammadi *, Alireza Fadaei Tehrani, Amir Abdullah Pages 1-9
    The increased material removal rate in ultrasonic-assisted wire electrical discharge turning (by∼2 times)was attributed to compressive and rarefying wave front in dielectric and discharge column sliding into plasma channel and molten crater due to applying lateral ultrasonic vibration on the wire. A single discharge was analytically and experimentally studied and the effective forces and factors on plasma channel including Lorentz force¡ increase of pressure and surrounding vapor ionization of plasma channel¡ elongation of molten crater due to lateral displacement of wire and creation of positive and negative pressures of the ultrasonic wave on molten crater were investigated. Experiments were performed in different machining parameters of voltage and power with and without ultrasonic vibrations. By using ultrasonic vibration¡ the plasma density was increased due to decrease of bubble growth. The current density was increased and pressure drop in the end of discharge was increased. As a result¡ a great amount of the material was exploded out of the crater due to bulk boiling. The plasma channel sliding was elongated the molten crater on workpiece surface¡ which leads to material removal increase.
    Keywords: Wire Electrical Discharge Turning, Ultrasonic Vibration, Single Discharge, Molten Crater, Material Removal Rate
  • Amir Hossein Roohi, Hassan Moslemi Naeini*, Mohammad Hoseinpour Gollo, Mehdi Soltanpour, Javad Shahbazi Karami Pages 10-20
    Metallic foams are a new category of metals with a porous structure which possess new mechanical¡ thermal¡ electrical and acoustic properties including low density with simultaneously high stiffness¡ and acoustic and thermal insulation. These materials are utilized as a sandwich core to decrease the structure total weight and also¡ energy absorption and damping. Wide range of metallic foam application makes it necessary to develop a modeling method which can be used in the numerical study of the mechanical behavior of these materials. In this regard¡ a novel geometrical modeling approach is proposed to produce a geometrical model of the foam. This is based on subtracting spherical pores with a random size and random position from the solid sheet which makes a more realistic way of foam sheet modeling. Most of the prior approaches use a repeating unit cell structure. Thus¡ three algorithms¡ including progressive subtraction¡ incremental and random-based subtraction of the pores are presented and developed. The proposed model validation is carried out based on geometrical aspect and with the comparison of four parameters such as relative density¡ cell size ranges¡ distribution of cell sizes in the foam structure and mean cell sizes. Results show a close agreement between modeled foams with real ones. Also¡ geometrical study results that with an increase in the mean cell size¡ relative density first increases and then decreases.
  • Hamed Aghajani Derazkola, Hamed Rahmani, Mostafa Habibnia*, Mohammad Bagher Limoie Pages 21-32
    Development of research on aluminum light joints is one of the most effective ways to reduce fuel consumption¡ increase strength and development of aerial structures. In this study¡ the feasibility of Tjoint AA7075 aluminum alloy with using friction stir welding process was studied. For this purpose the AA7075 aluminum joint with different tool offset¡ plunge depth¡ linear and rotational speeds were studied. In order to better understanding the production and distribution of heat¡ welding process was simulated using commercial fluent package software. Depending on the selected parameters in the process¡ the strongest connection was produced in the 1.5mm tool offset on advancing side¡ the 0.4 mm plunge depth¡ 2o tool tilt angle¡ and 1325 rpm rotational speed and 69 mm/min linear velocity¡ respectively. The failure position of all tensile samples was located on the T appendage. Tunnel void was the major defect in the joints which disappeared with increased heat input and cooling rate. The strongest connection which produced in these experiments had 181 MPa strength that nearly 80% of the aluminum base metal. The connection elongation after the tensile test was close to 11 mm.
  • Yousef Hojjat*, Saeed Ansari, Mohammad Reza Karafi Pages 33-40
    Phased array transducers because of their unique features¡ are used in many applications. Application of such transducers in non-destructive tests to detect defects such as porosity and crack¡ as well as stress measurement¡ in medicine for medical imaging and treatment of diseases¡ as well as in navigation range finder and acoustic (sonar)¡ are some of the applications of this system. One of the important features of this type of transducer to other transducers¡ is the ability to focus waves at any distance and angle. The main objective of this paper is to study geometric parameters of a linear phased array transducer with 8 piezoelectric elements such as width and thickness¡ the distance between elements as well as excitation frequency and voltage on acoustic pressure at the focal point using numerical methods. First¡ for the purpose of verification¡ the experimental result of an element was compared with the numerical approach. The experimental tests confirm the transducer’s behavior in terms of design¡ extracted algorithm and also the simulation. Acoustic pressure along the crystal axis was measured using both experimental and numerical methods. Experimental tests confirmed the accuracy of the transducer behavior in term of acoustic pressure. Operating frequency and mode shape of piezoelectric element disc shape with 53 mm diameter and thickness of 5 mm¡ was calculated using the finite element method. First radial mode in frequency of 45649 Hz was chosen as suitable frequency and shape mode. Algorithm to obtain the elements time delay to focus the waves was developed in the form of a computer program and its validity was investigated using the finite element method. As expected¡ due to the superposition of acoustic waves in the focal area over a period of time¡ its acoustic pressure is more than the time at which all crystals get excited simultaneously.
  • Sajjad Seifoori * Pages 41-49
    In this study the initial critical load in yoke plates is found by experimental testes. The finite element analysis is carried out in both linear and nonlinear buckling cases in ansys software. Analytical solution for buckling in case of rectangular plate is investigated and compared with finite element simulation and experimental tests. For accuracy in results¡ the simple tension test is carried out for plate for both the longitudinal and transverse tensile test specimens and full stress-strain curve of steel st52 that is obtained from experimental testes import to software for simulation. The agreement between numerical¡ analytical and experimental results is very good.
  • Yousef Mohammadi, Hossein Amirabadi* Pages 50-59
    In this paper¡ a new approach for calculation of the cutting force coefficients which are the most important and significant factor in prediction of machining forces¡ is presented for flat end mills. The proposed methodology models a practical mechanism for collecting and analyzing experimental data. The surface error is the measured parameter used for defining the cutting-force coefficients. Neglecting the effects of other factors that cause to deflect cutting tools¡ in cutting process¡ the machining forces imposed on flat end mills are considered as the most important factor in deflection of machining tool that leading surface error. In this research¡ The Ving-Lee model which is an appropriate force model with a good ability on milling process mechanical modeling is used. In proposed method¡ the related cutting force coefficients of the force model are calculated by measuring the surface error on a profile of the machined surface along End Mill that caused by tool deflection under machining forces¡ and by correlate error along this profile to tool deflection and use of equation between tool deflection and cutting force. The resulted forces and surface error¡ when applying the new cutting force coefficients show a good agreement between the predicted and measured.
  • Moein Taheri*, Vahid Tahmasbi Pages 60-65
    Drilling machining processes is one of the most widespread applications in manufacturing of various mechanical parts and equipment. One of the interesting technologies in drilling¡ micro drilling process that is critical in industries such as precision manufacturing nozzle for refueling vehicles¡ parts and camera clock is used. The drilling operations of metals¡ for having holes with desired quality and accuracy¡ it is required that various factors such as spindle rotation speed¡ feed rate and drill diameter evaluated. In drilling¡ increase the speed of spindle rotation speed machining and material removal rate is also increasing¡ and the other side is the erodes faster tool. Therefore¡ careful selection of various parameters in the drilling operation is necessary. In this paper¡ by doing experiments¡ a linear regression model to predict the rate of material removal rate during the second drilling operation based brass spindle rotation speed¡ feed rate¡ tool diameter and effective interactions are presented. Then¡ using statistical sensitivity analysis Sobol¡ the impact of parameters on material removal rate is obtained. The results of the sensitivity analysis show that the rate of material removal rate has the greatest impact on advancing the tool diameter is the least effect on the rate of material removal.
  • Mostafa Habibnia, Mohsen Shakeri*, Salman Nourouzi Pages 66-76
    The electrical resistance between the different components of fuel cell¡ related to the compressive stress between the various components is the fuel cell. In this study¡ two important goals pursued: first obtain the least stress on the gaskets for leakage will not happen and additional investigated the effect of stress distribution on gas diffusion layer on the amount of electrical resistance. To reach this goal¡ first designed experimental setup and achieved 2MPa minimum compressive stress on the gasket to prevent leakage. Then by another experimental setup effect of compressive stress on resistance value between the different parts have been investigated. Then according to experimental data¡ effect of clamping force on electrical resistance in simulation was investigated. Moreover effective parameters on pressure distribution on gas diffusion layer and electrical resistance was investigated. It was observed that the electrical resistance decreases by increasing clamping force. also observed pressure distribution in 4 bolt not uniform. By increasing bolt up to 8 the pressure uniformity was better than 4 bolt. But by increasing the number of bolt 8 to 12 significant changes not occurred.