فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال سوم شماره 3 (پاییز 1395)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال سوم شماره 3 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رضوان عابدینی، امیر عبدالله*، یونس علیزاده، وحید فرتاش وند صفحات 1-12
    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.
    کلیدواژگان: فشردن محوری داغ، چگالش پودر، ارتعاشات فراصوت، AA1100، Ti-6Al-4V
  • حمیدرضا بدخشیان، محمد سروش مرکانی، بیژن ملایی داریانی، علی پرویزی * صفحات 13-19
    به منظور بهبود مقاومت بدنه و کاهش مصرف سوخت، در سال های اخیر، صنعت اتومبیل سازی بطور گسترده از فولادهای پراستحکام پیشرفته برای تولید اجزای مختلف بدنه خودرو استفاده می نماید. از سوی دیگر، استحکام بالاتر این نوع فولادها در مقایسه با فولادهای کشش عمیق مرسوم باعث شده تا به منظور شکل دهی ورق، فشار بالاتری به سطوح ابزار و قطعه کار اعمال شود. این مساله سبب کاهش طول عمر ابزار شده است. گالینگ، حالتی از خوردگی چسبندگی، به عنوان یکی از مهمترین عوامل افزایش هزینه های نگهداری قالب و همچنین افزایش نرخ اسقاط مورد توجه قرار گرفته است. این تحقیق، به منظور مطالعه سایش گالینگ روی قالب تولیدی درب خودروی پژو 405 حین کار با DC04، انجام گرفته است. با استفاده از آزمون ارائه شده توسط استانداردهای بین المللی برای سنجش سایش گالینگ، مقاومت به سایش گالینگ در ورق های کشش عمیق مرسوم و ورق پراستحکام پیشرفته مقایسه شده است. اثر عوامل مختلف از جمله ترکیب شیمیایی ورق، عملیات حرارتی و فرآیند نورد ورق، فشار ورق گیر، سختی و زبری قالب روی سایش گالینگ تعیین شده است. در پایان، راه حل های مناسب برای کاهش سایش در ابزار نظیر تغییر نسبت وزنی عناصر به کار رفته در ورق اولیه، پوشش دهی ابزار شکل دهی و تغییر در نیروی ورق گیر پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: شکل دهی ورق های فلزی، بدنه خودرو، سایش قالب، خوردگی چسبندگی، گالینگ
  • مجید علی طاولی*، نصیر نمازی، ابوالفضل درویزه، هاشم بابایی، فرید عبدلی کمالی، رضا رجبیه فرد صفحات 20-28
    مقاله حاضر به بررسی تجربی و مدل سازی عددی اثر بارگذاری دینامیکی بر چگالی، استحکام و ریزساختار قطعات خالص و مرکب تولیدشده از پودر آهن می پردازد. آزمون های تجربی بر روی پودرها توسط سامانه چکش پرتابه ای انجام شده است. به منظور ارزیابی استحکام قطعات تولیدی، از آزمون فشار قطری استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی اثر بارگذاری ضربه ای بر ریزساختار قطعات متراکم شده، تصاویر متعددی از ریزساختار نمونه ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی تهیه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش فشار تراکم، چگالی و استحکام قطعات خالص در سه محدوده فشارهای پایین، متوسط و بالا با نرخ های متفاوت، افزایش می یابد. همچنین نتایج حاصل از تراکم پودر مرکب آهن و سرامیک با درصد های وزنی متفاوت نشان می دهد که افزودن بیش از 5 درصد وزنی پودر سرامیک، چگالی قطعات مرکب حاصل را به شدت کاهش می دهد. بررسی تصاویر حاصل از ریزساختار قطعات، نشان می دهد در روش تراکم دینامیکی، عبور امواج تنش فشاری از میان ستون پودر، باعث تغییر شکل پلاستیک آن ها و ایجاد اتصال بین ذره ای از نوع قفل شدگی مکانیکی در یک ساختار کاملا یکنواخت می گردد. علاوه بر این، با استفاده از روش تحلیل ابعادی و الگوریتم ژنتیک، یک رابطه ریاضی جهت پیش بینی چگالی قطعات خالص تولیدشده ارائه گردیده است. در این روش پس از تشکیل اعداد بدون بعد بر مبنای روش تحلیل ابعادی، این اعداد به عنوان ورودی روش الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار می گیرند. مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط این رابطه با مقادیر تجربی نشان می دهد که نتایج حاصل از این مدل، از انطباق بسیار مناسبی با نتایج تجربی برخوردار هستند.
    کلیدواژگان: تراکم دینامیکی پودر، پودر آهن، چکش پرتابه ای، بارگذاری ضربه ای، الگوریتم ژنتیک
  • بهزاد جباری پور *، مهرداد مطلب پور علیشاهی صفحات 29-39
    ترکیبات بین فلزی تیتانیوم آلومیناید جزو گروه اندکی از مواد هستند که قابلیت کاربرد سازه ای مطلوب در دمای بالا که در آن ها استحکام ویژه (نسبت استحکام به چگالی) و سفتی ویژه (نسبت مدول الاستیسیته به چگالی) بسیار مهم است، را دارند. در این تحقیق برخی مشخصات خروجی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی این ترکیب بین فلزی، مانند نرخ براده برداری، زبری و توپوگرافی سطح ماشینکاری شده بررسی می شود. آزمایشات ماشینکاری به روش عاملی کامل طراحی شده اند به طوری که دو پارامتر اصلی جریان پالس در پنج سطح و زمان روشنی پالس در چهار سطح تغییر داده می شوند و سایر پارامترهای ورودی ثابت نگه داشته می شوند. نتایج نشان می دهد که در جریان های کمتر (3 و 6 آمپر)، علیرغم افزایش زمان روشنی پالس، تغییر محسوسی در نرخ براده برداری از قطعه کار مشاهده نمی گردد و نرخ براده برداری به ازای این دو جریان بسیار ناچیز می باشد و بیانگر این است که فرآیند پرداخت کاری تیتانیوم آلومیناید دشوار و زمان بر می باشد ولی در جریان های بیشتر (12، 24 و 64 آمپر) چنین شرایطی وجود ندارد و فرآیند خشن کاری این ماده به صورت بهینه انجام پذیر است. در جریان بالاتر از 24 آمپر به دلیل وقوع پدیده آرک، شیب افزایش نرخ براده برداری کاهش می یابد. با افزایش جریان پالس، عموما طول ترک ها بر روی سطح ماشینکاری شده بیشتر می شود و عرض دهانه ترک های سطحی در جریان های بالاتر، افزایش می یابد. همچنین به دلیل وقوع پدیده آرک بر روی سطح ماشینکاری شده به ازای مقادیر زیاد انرژی تخلیه الکتریکی، زبری و توپوگرافی سطح بسیار متفاوت از سایر جریان-ها و زمان های روشنی پالس است
    کلیدواژگان: ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید، ماشینکاری تخلیه الکتریکی، نرخ براده برداری، زبری سطح، توپوگرافی سطح
  • سینا قائمی خیاوی، اسماعیل عماد الدین* صفحات 40-47
    پیچش فشار بالا یکی از کارآمدترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید در تولید مواد حجیم نانوساختار می باشد. در پژوهش حاضر به بررسی رفتار تغییرشکل دیسک های بدست آمده از فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده پرداخته شده است. جنس دیسک های مورد آزمایش آلیاژ آلومینیوم 5452 می باشد. مرز بین منطقه ی چسبنده و منطقه ی لغزنده در سطوح دیسک های تحت فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده، شعاع بحرانی (r*) معرفی شده است. در مجاورت آن، مقادیر میکروسختی و کرنش موثر اعمالی نسبت به سایر مناطق دیسک بیشتر است. پارامترهای تعداد دور و فشار اعمالی مهمترین پارامترهای فرآیند پیچش فشار بالا هستند. به منظور بررسی تاثیر آن ها بر روی r* دیسک های بدست آمده بعد از فرآیند پیچش فشار بالا، شبیه سازی فرآیند مطابق با شرایط آزمایش عملی انجام شده در پژوهش قبلی، توسط نرم افزار آباکوس در دمای اتاق انجام گرفت. مقادیر r* محاسبه گردید. مشاهده شد، با افزایش تعداد دور و فشار اعمالی به دیسک های مورد نظر، مقادیر r* افزایش می یابد. به منظور بررسی بیشتر خواص دیسک های بدست آمده در فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده، شبیه سازی فرآیند تحت فشار اعمالی 7/2 گیگاپاسکال و تعداد دورهای 1، 2، 3... و10 انجام شد. با توزیع کرنش موثر پلاستیک بدست آمده از شبیه سازی، رفتار تغییر شکل پلاستیک ماده در تعداد دورهای بیشتر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و به طور خاص به بررسی دقیقترr* از طریق آزمایش تجربی و شبیه سازی فرآیند پیچش فشار بالای مقید نشده پرداخته شد.
    کلیدواژگان: پیچش فشار بالا، تغییر شکل پلاستیک شدید، کرنش موثر پلاستیک، شعاع بحرانی (r*)
  • داریوش عبدالهی، سیدمحسن صفوی* صفحات 48-57
    امروزه در صنایع مختلف سعی بر این است تا از به کارگیری انسان تا حد امکان کاسته شود چراکه این امر مستلزم صرف زمان و هزینه‏ی زیاد، نیاز به مهارت بالا و احتمال وجود خطای انسانی می باشد. به همین منظور جهت حذف پرداخت دستی، این مقاله به بررسی پرداخت قالب فورج با سطح انحنادار که با فرآیند ماشین کاری با تخلیه الکتریکی تولید شده، توسط روش ماشین کاری با جریان سایشی پرداخته است. این قالب ها معمولا به صورت دستی پرداخت می شوند. روش ماشین کاری با جریان سایشی به طور معمول برای صیقل کاری نواحی از قطعه کار به کار می رود که در راستای جریان سایشی باشند. به همین منظور برای توزیع جریان در انحنای قالب از قطعه ی واسطه ای برای ایجاد گذرگاه استفاده شده است. شبیه سازی دو فازی(سیال - جامد) جریان در دو بعد نشان می دهد که مجموع فشار در هر نقطه در یک کورس کامل(کورس رفت و کورس برگشت) تقریبا برابر مقدار ثابتی است که با توجه به رابطه ی مستقیم میزان براده برداری در فرآیند با میزان فشار، می توان پرداخت یکنواختی را انتظار داشت. آزمایش های صورت گرفته نیز صحت شبیه سازی را اثبات می کنند. آزمایش های تجربی نشان داد که هرچه اندازه ی دانه های ساینده بزرگتر باشد، میزان براده برداری نیز بیشتر است. همچنین با افزایش تعداد کورس و غلظت ساینده، نرخ براده برداری نیز افزایش می یابد. دقت ابعادی نیز در این فرآیند حفظ شده است.
    کلیدواژگان: صیقل کاری، ماشین کاری با جریان سایشی، شبیه سازی
|
  • Rezvan Abedini, Amir Abdullah*, Yunes Alizadeh, Vahid Fartashvand Pages 1-12
    Hot 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
  • Hamidreza Badakhshian, Mohammad Shoroush Merkani, Bijan Mollaei Dariani, Ali Parvizi * Pages 13-19
    In order to increase the strength of vehicles body as well as reduce the fuel consumption, usage of Advanced High Strength Steels (AHSS) as raw materials for producing car body parts has been increased significantly in the automotive industries during the recent years. From the other aspect, higher strength of these steel types in comparison to common deep drawing steels leads to higher contact pressure on tools faces (dies) and work pieces (steel sheets). This issue has caused lower tool life. Galling, as a state of adhesion corrosion, is one of the main reasons that increases the die maintenance costs and tool scrap rate. In this study, the galling wear of Peugeot 405 door production die has been investigated in which DC04 steel sheets are formed. Considering the international standard tests for galling wear and professional metal forming software, galling resistance of common deep drawing steels are compared with the advanced high strength steels. The effects of different parameters including chemical composition of sheet, heat treatments and rolling process, blank holder pressure, and hardness and roughness of die on galling wear are determined. At last, the proper solutions for decreasing the wear of the die including changing the chemical composition of initial blank, coating the forming tools, and changing blank holder pressure are proposed.
    Keywords: Sheet Metal forming, Automotive structure, Wear of the die, Adhesive wear, Galling
  • Nasir Namazi, Majid Alitavoli *, Abolfazl Darvizeh, Hashem Babaei, Farid Abdoli Kamali, Reza Rajabiehfard Pages 20-28
    Experimental investigation and numerical modelling of dynamic loading effect on the density, strength and microstructure of the pure and composite parts fabricated from iron powder has been studied in the present paper. Experimental tests have been performed using drop hammer apparatus. Diametral compression test has been used to evaluate the strength of fabricated parts. Also, numerous micrographs have been provided using scanning electron microscopy to investigate the influence of impact loading on the microstructure of compacts. The obtained results show that with increasing compaction energy, density and strength of pure parts increase in three ranges of low, medium and high pressures with different rates. Also, the obtained results by compaction of iron powder with different ceramic powder contents under equal pressure reveal that adding more than 5 percent of ceramic content, sharply decreases the density of composite parts. Examination of graphs taken from the microstructure of compacts reveals that propagation of compressive stress waves through the powder column, causes plastic deformation of particles and forms mechanical inter-locking on a completely uniform structure. Furthermore, a mathematical expression has been presented using dimensional analysis along with genetic algorithm method to predict the values of density of produced pure parts. In this method, after constructing dimensionless numbers based on dimensional analysis approach, these numbers have been used as the inputs of genetic algorithm modelling method. Comparison of the values predicted by this equation with those obtained by experimental values, shows that the results obtained by this model, agree with experimental results surprisingly.
    Keywords: Dynamic Powder Compaction, Iron Powder, Drop Hammer, Impact Loading, Genetic Algorithm
  • Behzad Jabbaripour *, Mehrdad Motallebpouralishahi Pages 29-39
    Titanium aluminide intermetallic compounds are a small group of materials that can be used at high temperature structures where the specific strength (strength to density ratio) and specific stiffness (elastic modulus to density ratio) are very important. In this study, some output characteristics of electrical discharge machining (EDM) process; including material removal rate (MRR), surface roughness and topography are investigated for this material. The DOE method of full factorial is used for planning the machining tests that two main input parameters of pulse current and pulse on time are changed in five and four different levels, respectively and other input machining parameters are kept constant during tests. The results show that in lower currents (3 and 6 A), despite the increase in pulse time, there is no significant change in MRR and the MRR for these two currents is negligible, indicating that finishing process of titanium aluminide is difficult and time consuming, but there is no such situation in more currents (12, 24 and 64 A) and the roughing process of this material is optimally carried out. For the currents above the 24 A, the gradient of MRR increase, is decreased because of arc appearance. In the states of higher electrical currents, the lengths of cracks on the machined surface are increased and the widths of cracks are growing. While arc is occurred for the higher electrical discharge energy, the surface roughness and topography are intensively different from the other current and pulse on time conditions.
    Keywords: Titanium Aluminide Intermetallic Compound, Electrical Discharge Machining, Material Removal Rate, Surface Roughness, Surface Topography
  • Sina Ghaemi Khiavi, Esmaeil Emadoddin* Pages 40-47
    High pressure torsion is an effective Severe Plastic Deformation method for producing nanostructured bulk materials. In this research, deformation behavior of Aluminum 5452 alloy disks obtained from unconstrained high pressure torsion has been studied. There is a region between adhesive zone and sliding zone defined as critical radius (r*) on vicinity of which, microhardness and effective applied strains (PEEQ) are more than those of other regions. Since Number of Turns and Applied Pressure are the most important parameters of HPT process, for studying their effects on r* of disks, in this research the process was simulated by applying conditions of previous experimental research. For this end, ABAQUS software was used and r* values were calculated and recorded. It was observed that by increasing N and applied P, r* values increase. For better studying the properties of disks obtained from unconstrained HPT process, the process was simulated under applied pressure of 2.7 GPa and 1, 2, 3 … and 10 turns. Eventually by using PEEQ distribution obtained from software, deformation behavior of disks in higher turns was analyzed, and specially the r* of unconstrained HPT that obtained from experimental tests and simulation, was examined.
    Keywords: High Pressure Torsion (HPT), Severe Plastic Deformation, Equivalent Plastic Strain, Critical radius (r*)
  • Dariush Abdollahi, Seyed Mohsen Safavi * Pages 48-57
    Nowadays in different industries, researchers perform many attempts to reduce manpower because it is time consuming and needs high cost, high skill, and involves more human error. For this reason, for eliminating of the manual finishing, this article investigates finishing of special curvature based forging die manufactured by EDM process, the finishing process is performed by abrasive flow machining. These dies usually are finished manually. Abrasive flow machining is used for polishing of points of workpiece, which are in the direction of abrasive flow. This is the reason that, for flow distribution in die curvature an intermediate piece is used in other to provide a passage. Two phase simulation(fluid/solid) of flow in two dimensions shows that the total pressure at each point in complete cycle (piston stroke) is equal to a constant value since a direct relation exists between the amount of material removal in the process and the pressure amount, a uniform polishing could be expected. Performed experiments assert correctness of simulation. Empirical tests showed that the abrasive grain size is larger, the material removal rate is also higher. Also, by increasing the number of courses and concentrations of abrasive, material removal rate is also increasing. Dimensional accuracy has been maintained in this process.
    Keywords: Finishing, Abrasive Flow Machining, Simulation