وحید فرتاشوند
-
ترنسدیوسرهای توان بالای فراصوتی با انتشار امواج فرکانس بالا در محیط مایع و ایجاد میدان های صوتی شدید موجب ایجاد پدیده کاویتاسیون درون مخزن مایع می شوند. انفجار حباب های ریز که به کاویتاسیون معروف هستند، حاصل میدان صوتی شدید، پدیده های فیزیکی و شیمیایی می باشند و برای زدودن آلودگی ها از سطح قطعات حساس و پیچیده استفاده می شود. تعیین میدان آکوستیک ترنسدیوسر فراصوتی درون مخزن می تواند کمک شایانی در تعیین تعداد ترنسدیوسر لازم، فاصله بهینه بین آن ها و ابعاد مناسب مخزن نماید. با توجه به هزینه بالای آزمون های تجربی، روش اجزاء محدود یک ابزار مناسب جهت پیش بینی رفتار مجموعه ارتعاشی و تعیین میدان آکوستیک فراصوت در مایع درون مخزن می باشد. در این پژوهش تعیین فرکانس های رزونانس مجموعه ی ارتعاشی و بررسی میدان انتشار موج آکوستیک توسط نرم افزار تحلیل اجزاء محدود کامسول انجام گرفت. پس از ساخت اجزاء و مونتاژ مخزن، در بخش آزمون تجربی، میدان آکوستیک حاصل از ارتعاش فراصوت، به وسیله هیدروفون فرکانس بالا در موقعیت های مختلف مخزن اندازه گیری شد. بر اساس داده های نقشه برداری تجربی و مقایسه آن با نتایج شبیه سازی، فرکانس های هارمونیک و سوپرهارمونیک به صورت همزمان در محیط آب مشاهده شدند. تطابق نتایج شبیه سازی و آزمون تجربی نشان داد که روش شبیه سازی یک ابزار مناسب جهت پیش بینی رفتار مایع درون مخزن تحت ارتعاشات فراصوت توان بالا می باشد.کلید واژگان: شستشوی فراصوتی، میدان آکوستیک، امواج فرکانس بالا، ترنسدیوسرHigh-power ultrasonic transducers emit high-frequency waves in a liquid environment, creating intense sound fields that cause the phenomenon of cavitation inside the liquid tank. The explosion of small bubbles, known as cavitation, results from intense sound fields, as well as physical and chemical phenomena. This process is used to remove contamination from the surface of sensitive and complex parts. Determining the acoustic field of the ultrasonic transducer within the tank can assist in identifying the required number of transducers, the optimal distance between them, and the appropriate dimensions of the tank. Given the high cost of experimental tests, the finite element method is a suitable tool for predicting the behavior of the vibrating assembly and determining the ultrasonic acoustic field within the liquid inside the tank. In this research, the resonance frequencies of the vibrating assembly and the acoustic wave propagation field were investigated using COMSOL finite element analysis software. After fabricating the components and assembling the tank, the acoustic field resulting from ultrasonic vibration was measured in different positions of the tank using a high-frequency hydrophone during the experimental test phase. Based on the experimental mapping data and its comparison with the simulation results, both harmonic and superharmonic frequencies were observed simultaneously in the water environment. The consistency between the simulation results and the experimental tests demonstrated that the simulation method is a suitable tool for predicting the behavior of the liquid inside the tank under high-power ultrasonic vibrations.Keywords: Ultrasonic Cleaning, Acoustic Field, High Frequency Waves, Transducer
-
روش چاپ سه بعدی امکان تولید قطعات با هندسه پیچیده را در زمان کوتاه فراهم می کند. با این وجود قطعات تولیدی به دلیل ماهیت لایه ای آنها و وجود عیوبی مانند حفره ها و چسبندگی ضعیف بین لایه ای، خواص مکانیکی ضعیفی دارند. در این مقاله، استفاده از ارتعاشات فراصوت برای بهبود خواص مکانیکی قطعات پلیمری از جنس اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS)[i] مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با هندسه استاندارد آزمون کشش با استفاده از چاپگر سه بعدی رومیزی از نوع مدل سازی رسوب ذوبی [ii] ساخته شدند. برای بررسی اثر ارتعاشات بر روی پارامترهای فرایند چاپ، ضخامت لایه های پرینت در بازه 15/0، 2/0 و30/0 میلی متر و میزان پر شدن 60، 80 و 100 درصد انتخاب شد. همچنین، تاثیر مدت زمان اعمال ارتعاشات فراصوت (در محدوده 1 الی 2 ثانیه) بر روی خواص کششی مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی اثر پارامترهای مورد اشاره، طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ انجام پذیرفت. سپس آزمایش کشش تک محوری روی نمونه ها اجرا و با تحلیل واریانس داده ها بررسی شدند. نتایج نشان دادند که اعمال ارتعاشات فراصوت سبب بهبود قابل توجه در استحکام کششی قطعات پلیمری می شود که این اثرگذاری در ضخامت لایه کم، بیشتر است. همچنین، با افزایش مقدار درصد پرشدن، اثر ارتعاشات فراصوت بیشتر می شود که این می تواند ناشی از پیوند بهتر لایه های پرینت در اثر ارتعاشات فراصوت و کاهش میزان حفره ها در مقادیر پر شدن پایین باشد. از این رو، می توان انتظار داشت که با اعمال ارتعاشات فراصوت بر روی نمونه های حاصل از چاپ سه بعدی، از آنها در مدل های عملکردی مهندسی استفاده کرد.
کلید واژگان: ارتعاشات فراصوت، پس پردازش، اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن، چاپ سه بعدی، ساخت افزایشیThe 3D printing technology allows the production of parts with complex geometry quickly. However, the printed parts have poor mechanical properties due to the nature of their layers and the presence of defects such as cavities and poor adhesion between the layers. This paper investigates the use of ultrasonic vibrations to improve the mechanical properties of acrylonitrile-butadiene-styrene printed components. Samples were fabricated with standard geometry of tensile test using a desktop 3D FDM printer. Process parameters are layer thickness and infill. Also, the time of ultrasonic imposing was selected as a variable parameter. The thickness of the print layers are 0.15, 0.2, and 0.30 mm, and the infill is 60, 80, and 100%. The design of the experiment was performed by the response level method. Then the uniaxial tensile test was performed on the samples, and the data were analyzed by analysis of variance (ANOVA). The results showed that the application of ultrasonic vibrations significantly improves the tensile strength of printed parts, which is greater in lower thickness. Also, with increasing the infill, the effect of ultrasonic vibrations increases, which can be due to better bonding of the print layers due to ultrasonic vibrations and reducing the number of pores in the low infill values. Therefore, it is found that by applying ultrasonic vibrations to the 3D printed samples, their mechanical properties were improved and could be used in performance evaluation.
Keywords: Ultrasonic Vibration, Post processing, Acrylonitrile butadiene styrene. 3D Printing. Additive manufacturing -
برش مواد یکی از فرایندهای پرکاربرد صنعتی می باشد که همواره با چالش هایی همراه است. یکی از این چالش ها قابلیت برش مواد با قابلیت کشسانی بالا مانند لاستیک و یا مواد نرم و ترد مانند کیک است. به منظور بالابردن طول عمر ابزار و دستیابی به سطح برش مناسب و دقیق و دست یابی به سرعت برش بالا از فناوری ارتعاشات توان بالای فراصوتی در صنایع مدرن تولید تایر و لاستیک و صنایع غذایی استفاده می شود. طراحی مناسب ابزار برش فراصوتی تضمین کننده عملکرد مناسب و طول عمر ابزار است. طراحی و ساخت هورن های برشی فراصوتی به دلیل تاثیرگذاری عوامل متنوع در شکل و ابعاد قطعه از پیچیدگی هایی برخوردار است. در مقاله حاضر اثر پارامترهای ابعادی طراحی هورن، بر دو عامل خروجی مهم یعنی فرکانس تشدید شکل مود ارتعاش طولی و یکنواختی ارتعاشات سطح جلو تیغه برش فراصوتی از جنس آلیاژ تیتانیوم مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که با استفاده از بهبود طراحی در نرم افزارهای اجزاء محدود می توان به یک تیغه برشی با فرکانس نزدیک به فرکانس نامی طراحی و با بیشترین یکنواختی دامنه ارتعاشی در سطح جلو هورن دست یافت.
کلید واژگان: ارتعاشات توان بالای فراصوتی، تیغه برش فراصوتی، فرکانس تشدید، یکنواختی دامنه ارتعاشات، شبیه سازیApplication of Finite Element Method in Design and Performance Evaluation of Ultrasonic Cutting HornMaterial cutting is one of the most widely used industrial processes, which is always accompanied by challenges. One of these challenges is the ability to cut materials with high elasticity such as rubber or soft and crispy materials such as cake. In order to increase the life of the tool and achieve a suitable and accurate cutting surface and achieve a high cutting speed, the technology of high power ultrasonic vibrations is used in the modern industries of tire and rubber production and food industries. The proper design of the ultrasonic cutting tool, guarantees the proper performance and the tool life. The design and manufacture of ultrasonic cutting horns is complicated due to the influence of various factors on the shape and dimensions of the part. In this article, the effect of the dimensional parameters of the horn design on two important output factors, namely the resonance frequency of longitudinal vibration mode and the uniformity of the vibrations of the front surface of the ultrasonic cutting horn made of titanium alloy, have been investigated and analyzed. The results have shown that by using design improvements in finite element software, it is possible to achieve a cutting horn with a frequency close to the nominal design frequency and with the highest uniformity of the vibration amplitude on the front surface of the horn.
Keywords: High power ultrasonic vibrations, ultrasonic cutting blade, resonance frequency, vibration amplitude uniformity, Simulation -
اعمال ارتعاشات فراصوتی توان بالا در فرآیندهای شکل دهی منجر به تغییر رفتار مکانیکی ماده و کاهش تنش سیلان در حین اعمال ارتعاشات می شود. این امر سبب بهبود شکل پذیری ماده و کاهش نیروهای شکل دهی می گردد. برای بررسی تاثیر ارتعاشات فراصوتی روی مواد مختلف، میتوان از آزمون کشش و فشار استاندارد استفاده کرد. در این پژوهش، برای بررسی رفتار فشاری آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V تحت اعمال ارتعاشات فراصوتی، یک مجموعه طراحی، تحلیل، ساخته و آزمایش شد. ارتعاشات فراصوتی توسط مبدل تولید و از طریق تقویت کننده (بوستر) و ابزار یا سنبه فشارنده (هورن) به نمونه آزمون منتقل می شود. هندسه ابزار (هورن) و شکل مود ارتعاشی (گره یا شکم) و نیز توان اعمال ارتعاشات فراصوتی از جمله پارامترهای موثر در این فرآیند است. از اینرو، شکل های مختلف سنبه ساخته شد تا نمونه در موقعیت گره (حداقل دامنه ارتعاشی) و شکم ارتعاشی (حداکثر دامنه ارتعاشی) قرار گیرد و اثر آن بر روی میزان انتقال امواج و بازدهی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اعمال ارتعاشات فراصوتی موجب کاهش تنش سیلان ماده (تا حدود 17.36 درصد) گردید. کاهش تنش سیلان به توان ارتعاشات فراصوتی وابسته است و با افزایش توان، تنش سیلان کاهش بیشتری می یابد. همچنین پدیده سخت شوندگی پسماند در این آلیاژ مشاهده نشد و بطور کلی، اعمال ارتعاشات فراصوتی منجر به کاهش کرنش شکست نمونه ها شد. در نهایت تفاوت میزان انتقال ارتعاشات فراصوتی به نمونه ها با سنبه های مختلف مشهود بود و حالت شکل مود ارتعاشی با موقعیت گره ارتعاشی بر روی نمونه اثرپذیری بیشتری را بر روی کاهش تنش سیلان داشته است.کلید واژگان: ارتعاشات التراسونیک، آلیاژ تیتانیم، گره ارتعاشی، شکم ارتعاشی، آزمون فشارSuperimposing high power ultrasonic vibration on metal forming processes changes the mechanical behavior of the material and reduces its flow stress. These phenomena improve the ductility of material and reduce forming forces. To investigate the influence of ultrasonic vibration on various materials, standard compression and tensile tests under ultrasonic vibration could be performed. This research investigates the compression behavior of Ti-6Al-4V alloy under superimposed ultrasonic vibration. For this purpose, a special set-up was designed, fabricated and tested. Ultrasonic vibration is transmitted from the ultrasonic transducer to the booster and then guided by horn (punch) to apply to test sample. Horn geometry, vibrational mode shape and ultrasonic power were selected as input variables. The effect of specimen position in system vibrational mode shape was studied by using different ultrasonic transmitters, which allowed the specimen to place at node and anti-node positions. It is found that ultrasonic vibrations reduced the formability of this alloy. Acoustic hardening phenomena do not observe in this material. Also, flow stress of the material reduced under ultrasonic vibration up to 17.63% which has direct relation to ultrasonic power. In addition, the most efficiency was observed when the specimen placed in the node position.Keywords: Ultrasonic Vibration, Titanium Alloy, Node Position, Anti-node Position, Compression Test
-
شناسایی عیب های پیزوالکتریک و ترنسدیوسرهای فراصوتی براساس امپدانس الکترومکانیکی یکی از روش های پایش سلامت آن ها می باشد. در یک پیزوالکتریک سالم، امپدانس الکترومکانیکی براساس خصوصیات، شکل و ابعاد پیزوالکتریک تعیین می شود. با هدف شناسایی و پیش بینی خرابی پیزوالکتریک ها، در این مقاله، یک رویه عملی و موثر برای ارزیابی کیفیت و سلامت پیزوالکتریک های مورد استفاده در ترنسدیوسرهای التراسونیک توان بالا ارایه شده است. مبنای این رویه ، بررسی تغییر مشخصات امپدانس الکتریکی قطعه پیزوالکتریک است که مطابق استاندارد قابل اندازه گیری است. این رویه برای محققان و سازندگان محصولات پیزوالکتریک قابل استفاده است. نتایج آزمون های تجربی نشان داده است که با تحلیل نمودار امپدانسی پیزوالکتریک ها به خوبی می توان خرابی و عیب در آن ها را شناسایی نمود؛ حتی قبل از آن که با چشم قابل رویت باشند. همچنین مقایسه کیفیت سازندگان مختلف پیزوالکتریک و بررسی میزان افت عملکرد یک پیزو کارکرده سالم نسبت به یک پیزو نو قابل بررسی می باشد.
کلید واژگان: سرامیک پیزوالکتریک، آزمون امپدانس الکترومکانیکی، ترنسدیوسر ساندویچی پیزوالکتریک، پایش سلامتIdentifying piezoelectric defects and ultrasonic transducers failure based on electromechanical impedance is one of the methods to assess their health. In a healthy piezoelectric, the electromechanical impedance is determined based on the piezoelectric properties, shape and size. In order to identify and predict the failure of piezoelectric, in this paper, a practical and effective method for evaluating the quality and health of piezoelectric used in high power ultrasonic transducers is presented. The basis of this procedure is to study the change in electric impedance characteristics of the piezoelectric disc, which can be measured according to the standard. This method can be used by researchers and manufacturers of piezoelectric. The results of experimental tests have shown that by analyzing the impedance diagram of piezoelectric, it is possible to identify faults and defects in them; even before they are visible to the naked eye. It is also possible to compare the quality of different piezoelectric manufacturers and to evaluate the performance of a healthy worked piezoceramic compared to a new component.
Keywords: Piezoelectric Ceramic, Impedance Analysis Method, Sandwich Piezoelectric Transducer, Health Monitoring -
تعلیق فراصوت به دلیل عدم وابستگی به جنس و خواص ماده، جهت امکان تعلیق، برای طیف گسترده ای از ذرات قابل استفاده است و پتانسیل بالایی در انتقال و جابجایی ذرات به صورت کنترل شده دارد. عامل ایجاد تعلیق و جداسازی، نیروی اکوستوفرتیک است که دو پارامتر ضریب کنتراست به دلیل تعیین جهت حرکت ذرات به سمت گره یا شکم و پارامتر حجم ذره به دلیل افزایش نیروی آکوستوفرتیک و در نتیجه افزایش سرعت حرکت ذرات در محیط سیال، نقش موثرتری در این فرآیند ایفا می کنند. در این مقاله با حل همزمان معادلات موج و فشار آکوستیک در محیط سیال و ردیابی ذرات در جریان سیال از یک ورودی، شبیه سازی انجام گردید. سپس با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی، مجموعه آزمایشگاهی به منظور تست، طراحی و ساخته شد. بر اساس نتایج حاصل از آزمون های تجربی، تطابق خوبی بین خروجی نتایج شبیه سازی و داده های تجربی مشاهده شد و ذرات پلی استایرن و ای بی اس در محیط آب به حالت تعلیق درآمده و افزایش حجم ذرات منجر به سرعت بیشتر گردید.کلید واژگان: تعلیق فراصوت، آکوستوفرتیک، امواج ایستا، تعلیق در آب، ذرات شناورUltrasonic suspension can be used for a wider range of particles due to its independence from the material and its properties, For the possibility of suspension, and has a high potential for the transfer and movement of particles in a controlled manner. Suspension and separation of particles are due to acoustic force. Two parameters namely acoustic contrast factor and volume of particle are more effective in magnitude of this force. The first determines the direction of particle movement towards the node or antinode and increasing the volume of particles causes to increase acoustic force and thus increasing the velocity of particles in the fluid medium. In this paper, simulations were performed by solving the equations of wave and acoustic pressure in a fluid medium and tracking particles in the fluid flow from the inlet. Then, using the simulation results, a laboratory set-up was designed and fabricated. According to results, a good agreement was observed between the simulation and experiment data. Polystyrene and ABS particles were suspended in water and the velocity of larger particles increased.Keywords: Ultrasonic suspension, Acoustophoretic, Static waves, Suspension in water, particle levitation
-
جوشکاری فراصوتی به عنوان یک فناوری نو در بسیاری از صنایع جایگزین روش های معمول اتصال نظیر جوشکاری، بریزینگ، دوخت و... شده است. در این فناوری انرژی فراصوتی توسط ترانسدیوسر (مبدل) فراصوتی تولید و از طریق بوسترو هورن به ناحیه اتصال منتقل می شود. انرژی فراصوتی در ناحیه اتصال منتشر و جذب شده و ایجاد حرارت می نماید. اعمال هم زمان نیرو / فشار و ایجاد حرارت موجب اتصال قطعات درگیر با یکدیگر می گردد. در این فرایند پارامترهای متعدد نظیر توان، فرکانس، نیرو / فشار، زمان، جنس و شکل مواد و... بر خصوصیات اتصال و نمونه حاصل تاثیرگذار هستند. در این مقاله با هدف آشنایی محققان با اصول و کاربردهای پیرامون این فناوری، به مرور تحقیقات علمی و صنعتی در زمینه جوشکاری فراصوتی پرداخته شده است. با توجه به کاربرد عمده و مکانیزم های متفاوت تاثیرگذار، این مقاله به دو بخش اصلی جوشکاری فلزات و پلاستیک ها تقسیم بندی شده است. با توجه به اهمیت و کاربرد موضوع، اصول و روش های اعمال ارتعاشات فراصوتی، مکانیزم های متفاوت تاثیرگذاری فراصوت، پارامترهای فرایند اتصال فراصوتی و کاربردهای مهم این فناوری مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت دورنمایی از کاربرد ارتعاشات توان بالای فراصوتی در فناوری های نوین ساخت و اتصال در آینده صنعت ارایه شده است.
کلید واژگان: جوشکاری فراصوتی، پارامترهای فرایند، جوشکاری فلزات، جوشکاری پلاستیک، ارتعاشات مکانیکیUltrasonic welding as a new technology in many industries has replaced the usual methods of joining such as welding, brazing, sewing and etc. In this technology, ultrasonic energy is generated by the ultrasonic transducer and transmitted to the joining area through the booster and horn. Ultrasonic energy is dissipated and absorbed in the joining area and generates heat. Simultaneous application of static force / pressure and heat causes the involved parts to join with each other. In this process, various parameters such as power, frequency, static force / pressure, time, material and shape of parts and etc affect the joining properties and the resulting sample. In this paper, with the aim of acquainting researchers with the principles and applications of this technology, scientific and industrial research in the field of ultrasonic welding has been reviewed. Due to the major application and different effective mechanisms, this paper is divided into two main parts of metal welding and plastic welding. Considering the importance and application of the subject, the principles and methods of applying ultrasonic vibrations, different mechanisms of ultrasonic, the parameters of the ultrasonic welding process and the important applications of this technology have been studied. Finally, a perspective on the application of high power ultrasonic vibrations in new manufacturing and joining technologies in the future of the industry is presented.
Keywords: Ultrasonic Welding, Process parameters, Metal Welding, Plastic Welding, Mechanical Vibrations -
فرایند فشردن داغ پودر با هدف تولید قطعات با خصوصیات مشابه مواد اولیه کار سرد شده انجام می گیرد. مهمترین مشکل در فرایند متالورژی پودر وجود تخلخل، عدم یکنواختی خصوصیات در نقاط مختلف قطعه، عدم پایداری هندسی و ابعادی و کاهش استحکام قطعات تولیدی می باشد که ناشی از اصطکاک ذرات پودر با یکدیگر و ذرات پودر با جداره قالب است. دستیابی به قطعات با چگالی بالا و ساختار همگن بزرگترین هدف در ساخت قطعات متالورژی پودر می باشد. از اینرو تلاش ها برای دستیابی به حداکثر چگالی به همراه توزیع یکنواخت چگالی مورد توجه محققین قرار گرفته است. به منظور نیل به این هدف یکی از راه حل ها استفاده از فرایندهای کمکی نظیر اعمال ارتعاشات فراصوت می باشد که می تواند منجر به بالا رفتن نرخ چگالش فرایند و در نتیجه افزایش چگالی و استحکام قطعه گردد. در راستای ارزیابی این ایده، در این مقاله اثر اعمال ارتعاشات طولی فراصوت در فشرده سازی پودر فلزات آلومینیوم AA1100 و آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V در شرایط دما و تنش ثابت و همچنین برهم کنش آن با پارامترهای مستقل دیگر نظیر دما و نوع ذرات پودر توسط انجام آزمون های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چیدمان آزمون فشردن داغ پودر به کمک ارتعاشات فراصوت شامل تجهیزات اعمال نیروی استاتیک و ارتعاشی فراصوت طراحی و ساخته شده است. نتایج نشان داده اند که اعمال ارتعاشات فراصوت به سنبه موجب دستیابی به چگالی بالاتر می شود. همچنین دما اثر متفاوت بر تاثیرگذاری فراصوت در دو نوع پودر داشته است.کلید واژگان: فشردن محوری داغ، چگالش پودر، ارتعاشات فراصوت، AA1100، Ti-6Al-4VHot pressing of metal powders is used in production of parts for similar properties to wrought materials. Since residual porosity, inhomogeneous properties, dimensional and geometrical instability and therefore reduction in mechanical strength are the main problems in powder metallurgy components which are due to friction between powder particle interfaces and powder compact and die walls. Because of this, access to parts with high density and homogeneous structure is the great object in powder metallurgy. One of the remedies can be employment of ultrasonic vibrations which is thought to result in increased rates of densification and therefore higher efficiency of the process in increase of part density and strength. To evaluate this solution, this paper deals with the effects of high power longitudinal ultrasonic vibrations on the densification of AA1100 aluminum and Ti-6Al-4V titanium alloy powder under constant applied stress and different temperatures. The effects of powder type and process temperature on the densification behavior and ultrasonic efficiency are discussed. For experimental tests, setup of ultrasonic assisted hot pressing of powders were designed and fabricated. The results show that applying ultrasonic vibrations leads to obtaining higher relative density. In addition, it is found that the effect of ultrasonic vibrations is greater for Ti-6Al-4V powders. However, the temperature has different effects on the ultrasonic vibrations efficiency in two types of powders.Keywords: Vertical hot pressing, Powder densification, Ultrasonic vibration, Experimental tests, AA1100, Ti-6Al-4V
-
شکل دهی فلزات یکی از روش های سنتی ساخت قطعات می باشد که در آن ماده به شکل ساده با تغییرشکل پلاستیک به صورت قطعات صنعتی در می آید. کاهش نیروهای شکل دهی و دستیابی به قطعات با کیفیت بهتر همیشه یکی از اهداف مورد نظر محققان و صنعتگران بوده است. به منظور نیل به این هدف، در کنار روش های سنتی مانند افزایش دمای قطعه، روش های نوین نظیر اعمال ارتعاشات توان بالای فراصوت نیز به کمک آمده اند. در این روش ارتعاشات توسط ترانسدیوسر فراصوت تولید شده و به ناحیه تغییر شکل و تماس بین ابزار (یا قالب) و قطعه کار اعمال می شود. نتایج نشان می دهند که اعمال ارتعاشات مکانیکی فرکانس بالا با دامنه میکرونی موجب کاهش نیروهای شکل دهی، افزایش دقت ابعادی و عمر ابزارها و در نتیجه افزایش نرخ تولید و بهره وری می شوند. با توجه به اهمیت و کاربرد موضوع، در این مقاله به معرفی فرایند اعمال ارتعاشات فراصوت و پدیده های در پی آن پرداخته شده است. بر این اساس، اصول علمی و تکنولوژیکی اعمال ارتعاشات فراصوت در کنار تاثیر آن بر فرایند و عوامل و مکانیزم های در ارتباط با آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. همچنین راهکارهای پیشبرد این فناوری در صنعت امروز و تجاری سازی آن به همراه خلاصه ای از مزایا و محدودیت های این فرایند در شکل دهی فلزات ارائه گردیده است.کلید واژگان: شکل دهی فلزات، ارتعاشات فراصوت، تغییرشکل پلاستیک، ترانسدیوسر فراصوتMetal forming is a conventional manufacturing process that a material with simple form is subjected to plastic deformation and emerged to industrial end products. Reduction of forming forces and improving of products quality have been a promising object for investigators and artisans. To accede this purpose, primary methods such as increasing material temperature and modern methods such as use of high power low amplitude ultrasonic vibrations were introduced. In ultrasonic assisted forming, high power ultrasonic transducer produces low amplitude high frequency mechanical vibrations which transmitted to material subjected to deformation and contacting surfaces of tool/workpiece. Results show reduction of forming forces and tool wear as well as improving surface integrity and dimensional stability that lead to increasing production rate and process efficiency. By regarding to importance and capability of ultrasonic assisted metal forming, this paper is concerned with application of ultrasonic vibration on metal forming processes. To this purpose, fundamental and mechanisms of application of high power ultrasonic were introduces and discussed. Also, industrial future of this technology as well as its advantages, range of application and its restriction were mentioned.Keywords: Metal Forming, Ultrasonic Vibration, Plastic Deformation, Ultrasonic Transducer
-
امواج فراصوتی به صورت گسترده در حوزه های مختلف نظیر پزشکی، بازرسی غیرمخرب، رباتیک و فرایندهای تولید مورد استفاده قرار می گیرد. در یک تکنیک جدید از فراصوت به عنوان نیروی تابشی استفاده می شود که به آن ویبروآکوستوگرافی می گویند. در این روش کشسانی نگاری (الاستوگرافی)، پاسخ جسم به تنش تابشی دینامیکی با فرکانس کم تولید شده توسط پرتو فراصوتی ضبط می شود. تابش دینامیکی در اثر اندازه حرکت موج گذرا به یک جسم یا محیط انتشار ایجاد می شود. در ویبروآکوستوگرافی، این تنش توسط دو پرتو فراصوت مونوکروماتیک متمرکز با اندکی اختلاف فرکانس ایجاد می شود. در پاسخ، جسم قرارگرفته در ناحیه کانونی سیستم میدان آکوستیک ثانویه ایجاد می کند. این سیگنال های آکوستیک حاوی اطلاعاتی درباره دینامیک جسم می باشند که توسط هیدروفن ضبط می شوند. بر اساس تئوری، فشار سیگنال های آکوستیکی به وجود آمده متناسب با بزرگی شکل مودها در نقطه کانونی پرتو فراصوت می باشد. این فناوری نوین می تواند در ارزیابی شکل مودهای ارتعاشی اشیای کوچک و تصویربرداری صنعتی و پزشکی استفاده شود. در این مقاله به بیان اصول پایه ویبروآکوستوگرافی پرداخته شده و برخی از کاربردهای این روش تشریح شده است.
کلید واژگان: فراصوت، ویبروآکوستوگرافی، تصویربرداری، نیروی تابشی -
امروزه کاربرد فناوری التراسونیک در وسائل با کاربری جدید نظیر موتورها و محرک ها توجه محققان و صنعتگران بسیاری را به خود جلب کرده است. جابه جایی میکرو و نانوپودرها با استفاده از امواج التراسونیک روشی جدید و نویدبخش برای استفاده در صنایع گوناگون همچون روش های نمونه سازی سریع و صنایع دارویی است. در این مقاله کاربرد امواج التراسونیک در جابه جایی پودر با دقت بالا تشریح شده است. جابه جایی پودرها با التراسونیک دارای تجهیزاتی نسبتا ساده است و می تواند در صنایع گوناگون، که نیازمند تغذیه دقیق میکرو/نانوپودر می باشند، مورد استفاده قرار گیرد.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.