فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال چهارم شماره 1 (بهار و تابستان 1396)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال چهارم شماره 1 (بهار و تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد صادق محمدزاده مقدم، مهدی مدبری فر *، بهمن میرزاخانی صفحات 1-9
    امروزه در بسیاری از تجهیزات صنعتی استفاده از سیستم های هیدرولیکی برای انتقال قدرت گسترش یافته است. از این رو نیاز به بهبود دقت و عملکرد دینامیکی سیستم های هیدرولیکی نیز افزایش پیدا کرده است. شیرهای هیدرولیکی از جمله اجزای کلیدی در سیستم های هیدرولیکی می باشند که بهبود عملکرد آنها سبب افزایش کارایی و دقت سیستم های هیدرولیکی می گردد. دراین مقاله، یک موتور بوبین صدا برای تحریک یک نمونه شیر سروو هیدرولیکی طراحی شده و بهینه سازی آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه می گردد. ابتدا یک طراحی اولیه با توجه به محدودیت اندازه با استفاده از ترکیب آهنربای هالبک بررسی شده است. در ادامه معادلات مربوط به طراحی و ابعاد محرکه مورد بررسی قرار می گیرد، سپس طراحی بهینه بر اساس الگوریتم ژنتیک با هدف بهینه سازی ابعاد و عدم اشباع شار مغناطیسی و دستیابی به نیروی مورد نیاز ارائه می شود. در نهایت نتایج به دست آمده از بهینه سازی طراحی در بکارگیری ترکیب آهنربای هالبک، با استفاده از تحلیل اجزای محدود ارزیابی می شود. نتایج حاصل نشان از بهبود زمان عملکردی 41/3 ٪ این محرکه جدید در مقایسه با سیستم سلونوئیدی شیر هیدرولیکی انتخاب شده می باشد.
    کلیدواژگان: شیر سروو هیدرولیک، موتور بوبین صدا، ترکیب آهنربایی هالبک، الگوریتم ژنتیک، تحلیل اجزاء محدود
  • ایرج غفاریان، عادل مقصودپور *، علیرضا یزدی پور صفحات 10-14
    هدف این مقاله بررسی تاثیر نیرو در حین ارتعاشات زیر رزونانس بر خواص مکانیکی و ریز ساختار فولاد ساده کربنی جوشکاری شده تحت فرآیند GMAW می باشد. برای انجام آزمایش، ورق های فولادی ساده کربنی مطابق با دستورالعمل جوشکاری WPS به یکدیگر جوش داده شده اند. 3 عدد از نمونه ها تحت عملیات ارتعاشی با نیروهای مختلف و یک نمونه به عنوان نمونه شاهد (بدون ارتعاش) در نظر گرفته شده است. آزمایش های سختی سنجی، کشش، ضربه و بررسی ریزساختار روی تمامی نمونه ها مطابق با استانداردهای رایج انجام گرفته است. نتایج آزمایشات، افزایش استحکام تسلیم را در نمونه های مرتعش شده نشان داده است. استحکام تسلیم در نمونه بدون ارتعاش 319 مگاپاسکال و در نمونه های مرتعش شده 381، 363، 421 مگاپاسکال شده است. نتایج آزمایشات مقاومت به ضربه نمونه ها حاکی از افزایش مقاومت به ضربه نمونه های مرتعش شده می باشد. مقاومت به ضربه در نمونه بدون ارتعاش 5/5 ژول و در نمونه های مرتعش شده 5/16، 18، 10 ژول شده است. نتایج سختی سنجی بدست آمده از آزمایش ویکرز نمونه ها، کاهش سختی نمونه های مرتعش شده را نشان می دهد. نمونه بدون ارتعاش در ناحیه متاثر از حرارت 189 ویکرز و در نمونه های مرتعش شده 141، 152، 120 ویکرز می باشد و همچنین مقادیر سختی در ناحیه جوش نمونه بدون ارتعاش 244 ویکرز و در نمونه های مرتعش شده 178، 193، 103 ویکرز می باشد. نتایج بررسی های ریزساختاری، تغییرات چشمگیری را نشان نمی دهد.
    کلیدواژگان: جوشکاری، فرکانس طبیعی، فرکانس زیر رزونانس، خواص مکانیکی، ریزساختار
  • مهدی عبدالهی آذغان، فردین اصغری آرپاتپه، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 15-24
    در تحقیق حاضر، تاثیر سیکل سرمایشی بر خواص خمشی کامپوزیت لایه ای الیاف- فلز مورد مطالعه قرار گرفت. کامپوزیت لایه ای الیاف- فلز از دو لایه آلومینیوم 2024-T3 و یک لایه کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت به روش لایه گذاری دستی ساخته شد. به منظور افزایش چسبندگی بین ورق آلومینیومی و کامپوزیت پلیمری، اصلاح سطحی آلومینیوم به روش های مکانیکی (سنباده زنی)، شیمیایی (حکاکی) و الکتروشیمیایی (آندایز) انجام پذیرفت. هر سیکل سرمایشی در مدت زمان 4 دقیقه بین دمای -40 °C و 25 °C انجام شد. خواص خمشی نمونه ها بعد از 15و 30 سیکل سرمایشی مورد ارزیابی قرار گرفت و با خواص خمشی نمونه های بدون سیکل سرمایشی مقایسه شد. با افزایش تعداد سیکل سرمایشی، در نمونه های با آلومینیوم اصلاح سطحی شده به روش آندایز، خواص خمشی ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش یافت ولی برای نمونه های با آلومینیوم اصلاح سطحی شده به روش حکاکی، خواص خمشی رفتار کاهشی را نشان داد. در نمونه با اصلاح سطحی سنباده زنی، مدول و انرژی شکست ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت، ولی استحکام خمشی سیر نزولی داشت. بررسی میکروسکوپی نیز نشان داد علت کاهش خواص خمشی برای نمونه های با آلومینیوم حکاکی شده و کاهش استحکام خمشی برای نمونه با آلومینیوم سنباده زده شده بعد از سیکل سرمایشی، تغییر مکانیزم شکست از شکست کامپوزیت به جدایش بین لایه های کامپوزیت است، در حالی که برای کامپوزیت های با آلومینیوم آندایز شده، این مکانیزم، شکست کامپوزیت بوده که با انجام سیکل سرمایشی تغییری نکرد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت لایه ای الیاف- فلز، سیکل سرمایشی، الیاف بازالت، اصلاح سطحی، خواص خمشی
  • بهزاد جباری پور*، مهرداد مطلب پور علیشاهی صفحات 25-37
    در این تحقیق سه سری آزمایش های ماشینکاری تخلیه الکتریکی بر روی ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید گاما انجام می شود. در سری اول با تغییر جریان پالس و زمان روشنی پالس در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی و در سری دوم آزمایش های ماشینکاری با تغییر اندازه و غلظت ذرات پودر آلومینیوم مخلوط شده در سیال دی الکتریک، مشخصات خروجی نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح ارزیابی می شوند. در سری سوم آزمایش ها، بعد از تعیین غلظت و اندازه ذارت بهینه پودر آلومینیوم، جریان و زمان روشنی پالس، دقیقا در همان سطوحی که آزمایش های ماشینکاری بدون پودر انجام شده بودند، تغییر داده می شوند و نرخ براده برداری ارزیابی می گردد. در نهایت نرخ براده برداری در هر دو فرآیندهای بدون پودر و همراه با پودر بهینه مقایسه می شوند. با افزایش غلظت ذرات پودر آلومینیوم، نرخ سایش ابزار و زبری سطح تا حد بهینه ای کاهش و سپس افزایش می یابند. برای پودر با اندازه ذرات μm 2 و μm 20، با افزایش غلظت پودر آلومینیوم در سیال، نرخ براده برداری ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد، در حالی که برای اندازه ذرات μm 63، با افزایش غلظت پودر آلومینیوم، نرخ براده برداری کاهش می یابد. حداقل و حداکثر افزایش نرخ براده برداری در شرایط بهینه فرآیند همراه با پودر در مقایسه با فرآیند بدون پودر به ترتیب 32% و 88% می باشد. با افزایش انرژی تخلیه الکتریکی، افزودن پودر آلومینیوم تاثیر کمتری بر افزایش فرکانس جرقه زنی و به تبع آن افزایش نرخ براده برداری دارد
    کلیدواژگان: ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید، ماشینکاری تخلیه الکتریکی به کمک پودر، نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار، زبری سطح
  • محمد کشفی، داوود بختیاری، عطاالله قوامیان، محسن کشفی، پرویز کحال * صفحات 38-43
    پیچش مقاطع غیر گرد جدار نازک کاربرد وسیعی در صنایع مختلف به ویژه صنایع هوافضا و راداری دارد. وظیفه انتقال امواج در رادارها به عهده موج برها است که در ساخت آن ها نیاز به عملیات شکل دهی مانند خمش و پیچش های مکرر می باشد. در پژوهش حاضر رفتار پیچشی و همچنین پدیده بازگشت فنری در مقطع جدار نازک مستطیلی که یکی از کاربردهای آن در ساخت موج برها است، به صورت عددی و تجربی موردمطالعه قرارگرفته است. به منظور بررسی رفتار بازگشت فنری، شبیه سازی عددی بر پایه روش اجزا محدود و همچنین با در نظر گرفتن رفتار ماده به صورت کرنش سخت و بدون در نظر گرفتن فرضیه های ساده کننده دیگر، انجام پذیرفته است. نتایج عددی به دست آمده با آزمایش های تجربی بر روی یک نمونه، اعتبار سنجی شده و نمودارهای مربوط به پیچش در زوایای مختلف به وسیله مدل اعتبار سنجی شده، ارائه شده است. درنهایت رابطه ای تجربی-عددی بر پایه مدل اجزاء محدود جهت محاسبه زاویه بازگشت فنری در مقطع مذکور ارائه شده است. رابطه مذکور با دقت مناسبی می تواند رفتار بازگشت فنری مقطع را پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: پیچش، مقاطع جدار نازک، تحلیل اجزاء محدود، بازگشت فنری
  • اسماعیل ملایی نژاد، محمود فاضل *، ابراهیم کرمیان صفحات 44-53
    در این پژوهش از روش جوشکاری قوسی با الکترود پوشش دار به منظور ساخت کامپوزیت سطحی Fe/TiC بر سطح فولاد ساده کربنی استفاده گردید. قوس الکتریکی به منظور تامین انرژی آغاز واکنشهای تشکیل ذرات TiC در مذاب فولاد به کار رفت. اثر ترکیب شیمیایی پودر اولیه بر سختی، ریزساختار و مقاومت سایشی کامپوزیت حاصله مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی رفتار سایشی از آزمونهای تماس چرخشی ماسه/چرخ لاستیکی مطابق استاندارد ASTM G65 استفاده گردید. نتایج نشان داد، بیشترین اندازه و نسبت حجمی ذرات تقویت کننده کاربید تیتانیم در نمونه با نسبت وزنی گرافیت به فرو تیتانیم 18 به 82 ایجاد شده است. این نمونه بیشترین سختی برابر با 481 برینل را نشان داده است. همچنین، نتایج نشان داد مقاومت سایشی نمونه ها به ابعاد و نسبت حجمی ذرات تقویت کننده بستگی دارد. اندازه گیری ها حاکی از آن بود که حجم ماده از دست رفته در نمونه های پوشش دار و بدون پوشش به ترتیب 25 و 289 میلیمتر مکعب بوده است. در تمامی نمونه ها مکانیزم غالب سایش رخداد ریز برشها در زمینه کامپوزیت تشخیص داده شد. مشخص گردید، نمونه ایجاد شده با نسبت وزنی گرافیت به فرو تیتانیم 18 به 82 کمترین میزان سایش و بالاترین مقاومت سایشی را داشته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت سطحی Fe-TiC، فولاد ساده کربنی، جوشکاری قوسی الکترود پوشش دار، ریز ساختار، سایش
|
  • Mohammad Sadegh Mohamadzadeh Moghaddam, Mehdi Modabberifar *, Bahman Mirzakhani Pages 1-9
    Today, in many industrial equipment and processes, the use of hydraulic systems for power transmission is growing. The need of improving more accurate and faster dynamic performance of hydraulic systems has increased. Hydraulic valves are key components in hydraulic systems that improving their performance causes increasing in hydraulic systems efficiency and accuracy. In this paper, a voice coil motor is designed for a hydraulic servo valve and optimized using genetic algorithm. Firstly, a preliminary design according to the size limit has been investigated using a combination of magnet Halbach array. Then optimum design is provided based on genetic algorithms to optimize the size and lack of saturation magnetic flux to achieve power needed. Finally, the achieving results of the optimization design utilizing a Halbach magnet array, is evaluated using finite element analysis. The results show the improvement in time of performance about %3/41 new actuator compared to hydraulic valve's solenoid.
    Keywords: Direct-drive Servo valve (DDV), Voice Coil Motor (VCM), Optimization with Genetic Algorithm (GA), Array Halbach, Finite-Element Analysis (FEA)
  • Iraj Ghaffarian, Adel Maghsodpour*, Alireza Yazdipour Pages 10-14
    This article studies the impact force during the sub resonant vibrations on mechanical properties and microstructure of carbon steel welded by GMAW process. For testing, sheets of carbon steel welded together in accordance with welding procedure Specification.3 samples under various forces and vibration functions as a control sample (no vibration) is considered. Tests for hardness, tensile, impact and the microstructure of all samples is conducted in accordance with current standards. The results, increasing the yield strength of the samples has shown resonant. The yield strength of 319 MPa and the samples in the sample without a resonant vibration, 381, 363, 421 MPa. Impact resistance test results of the samples showed increased impact resistance is resonant examples. Impact strength of 5.5 joules without vibration and resonant samples 16.5, 18, 10 is Jules. Vickers hardness test results obtained from the samples, reducing the hardness of the resonant shows. Sample without vibration in the heat effected zone 189 Vickers and examples of resonant 141, 152, 120 Vickers is also hardness values in the weld samples without vibration of 244 Vickers and examples of resonant 178, 193, 103 Vickers is . The results of microstructural investigations, did not show significant changes.
    Keywords: Vibration, Natural frequency, Sub resonance frequency, Microstructure, Mechanical properties, Welding
  • Mehdi Abdollahi Azghan, Fardin Asghari Arpatappeh, Reza Eslami-Farsani * Pages 15-24
    In this article, the effect of cryogenic cycling on flexural properties of fiber metal laminate (FML) has been investigated. This laminates were composed by two aluminum 2024-T3 plates and an epoxy matrix composite ply formed by four layers of basalt fibers by hand lay- up technique. Various surface treatments include mechanical (grinding), chemical (etching) and electrochemical (anodizing) were used for improving the adhesion between polymer composite layer and aluminum sheet. Each cryogenic cycle was carried out in 4 min and temperature range was between -40 °C and 25 °C. Flexural properties were evaluated on samples after 15 and 30 cycles and compared to non-exposed samples. While the cryogenic cycling decreased the flexural strength of the FML with etched aluminum, increasing at first, and then decreasing after a while was observed in the FML with anodized aluminum. About samples that the FML with grinded aluminum, both of flexural modulus and fracture energy increased at first and then decreased; while the flexural strength decreased continuously. Evaluation of optical microscope showed that the reason of decreasing in flexural properties about samples with etched aluminum and also decreasing in flexural strength for samples with grinded aluminum after cycles is changing in mechanism of failure from failure of composite to separation between layers of FML; while about FMLs with anodized aluminum, the only observed mechanism was failure of composite and it has not changed.
    Keywords: Fiber-metal laminate, Cryogenic cycling, Basalt fibers, Surface treatment, Flexural properties
  • Behzad Jabbaripour *, Mehrdad Motallebpouralishahi Pages 25-37
    In this study, three series of electrical discharge machining experiments were carried out on γ-TiAl intermetallic. In the first series, by changing pulse current and pulse on time in EDM process and in the second series by changing the size and concentration of aluminum powder particles mixed in dielectric fluid, output characteristics including material removal rate (MRR), tool wear rate (TWR) and surface roughness (SR) are evaluated. In the third series of machining experiments, after determination of the optimum size and concentration of aluminum particles, current and pulse on time, are changed at levels as exactly the same levels in powder-free tests and MRR is evaluated. Finally, MRR of the EDM and optimum PMEDM processes, are compared. By increasing the aluminum particles concentration, TWR and SR will be decreased to an optimal level and then will be increased. For particle size of 2 μm and 20 μm, by increasing the aluminum powder concentration, MRR increases at first and then decreases, while for particle size of 63μm, by increasing powder concentration, MRR decreases. The minimum and maximum increment of MRR in optimum PMEDM condition compared with EDM mode was 32% and 88%, respectively. With increase of electrical discharge energy, the addition of aluminum powder has less effect on increase of sparking frequency and consequently the MRR
    Keywords: Titanium aluminide intermetallic compound, Powder mixed electrical discharge machining, Material removal rate, Tool wear rate, Surface Roughness
  • Mohammad Kashfi, Davood Bakhtiyari, Ataollah Ghavamian, Mohsen Kashfi, Parviz Kahal * Pages 38-43
    Spring back is the geometric change made to a part at the end of the forming process when the part has been released from the forces of the forming tool. Upon completion of sheet metal forming, deep-drawn, twisting and stretch-drawn parts spring back and thereby affect the dimensional accuracy of a finished part. In wave guides bending and twisting elements are used to transmit waves. In the present work, the spring back of rectangular section thin wall hollows is investigated. In order to study the torsional behavior of the specimens, a finite element model is constructed by considering a material model with strain hardening behavior. After validating numerical simulation by experiment, twisted angle versus applied torque is presented according to FE model. In conclusion, a relation based on numerical and empirical results is proposed to estimate twisted angle before and after loading and unloading. In the other words, by using the present model, applied twisted angle to achieve the desired value could be obtainable.
    Keywords: Spring Back, Thin Wall Structure, Rectangular Section, Finite element method
  • Esmaeil Mollaie Nejad, Mahmoud Fazel Najafabadi*, Ebrahim Karamian Pages 44-53
    In the present study, Al/TiC surface composites were prepared by SMAW process using FeTi and graphite powders as reactants. Electrical arc was used in order to start the formation of TiC particles into steel melt. The reactants ratio effect on microstructure, hardness and wear behavior was examined. Dry sand/rubber wheel abrasion test machine according to ASTM G65 was used to wear tests. Results showed that maximum size and volume fraction of TiC particles was obtained by 18/82 graphite/FeTi ratio. This specimens showed maximum hardness equal to 481 BHN. Also, results showed that wear behavior dependent on size and volume fraction of the reinforcement particles. Measurements showed that, the waste volume in the coated and non-coated specimens were 25 mm3 and 289mm3, respectively. In all samples, micro-cutting of the composite matrix were seen. It was revealed that surface composites obtained with 18/82 graphite/FeTi ratio had lower wear rates and bigger wear resistant.
    Keywords: Fe-TiC surface composite, Carbon steel, SMAW, Microstructure, Wear