فهرست مطالب

  • سال پنجم شماره 1 (بهار و تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/03/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سیدعلی فاطمی، جمال زمانی اشنی* صفحات 1-12
    همواره یکی از اهداف اصلی محققان در تفجوشی لیزری پودرهای فلزی، بهینه سازی پارامترهای فرآیند به منظور نزدیک کردن خواص قطعه تولیدی به ماده خام اصلی بوده است. به منظور تولید قطعات چند لایه کاملا چگال، ابتدا لازم است تا بهینه سازی پارامتر ها، برای تک لایه بررسی شود. در این پژوهش، آزمایشها بر روی بستر پودر 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. با حرکت پرتو لیزر بر روی بستر پودر، قطعات دایره ای به قطر 20 میلیمتر تولید شدند. بر اساس پارامترهای ورودی و آزمایشات اولیه تابعی برای بدست آوردن چگالی انرژی تعریف شد. در نتیجه، پارامترهای خروجی بر حسب چگالی انرژی و درصد وزنی پودر مس بررسی شد. نتایج نشان داد، نمودار تاثیر چگالی انرژی و درصد مس بر روی متغیرهای خروجی دارای یک نقطه زینی است. این نقطه نشان دهنده تبدیل فاز از تف جوشی به ذوب کامل است. شرایط بهینه برای تولید قطعات با نمونه سازی سریع در حالتی است که استحکام، صافی سطح، دقت ابعادی در بالاترین حد ممکن باشد درحالی که انقباض ناشی از حجم مذاب، گویی شدگی، تنش حرارتی حداقل باشد. بررسی ها نشان داد که بهترین شرایط در حالتی است که چگالی انرژی بین 120-140 و درصد مس بین 18-22 تنظیم شود.
    کلیدواژگان: نمونه سازی سریع، پودر فلز، تفجوشی لیزری مستقیم پودر فلز، ذوب پودر از طریق ذوب لیزری
  • امیرحسین سخایی، محمد کاظمی نصرآبادی*، عبدالحسین جلالی آقچای، ابوذر بریمانی ورندی صفحات 13-27
    جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای زیر مجموعه ای از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی خطی است که برای ایجاد اتصال نقطه ای در ورق های نازک با جنس های مختلف بدون ذوب فلز پایه مورد استفاده قرار گرفته است. طرح باکس - بنکن بر اساس روش رویه پاسخ، به منظور مدل سازی و بهینه سازی پارامترها در فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان و بکارگیری طرح باکس - بنکن به منظور بررسی اتصالات ایجاد شده با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در ورق های آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 جهت دستیابی به بیش ترین نیروی شکست و مطالعه حالت شکست در اتصالات است. بدین منظور سه پارامتر پیوسته (سرعت دورانی، عمق نفوذ و سرعت پیشروی عمودی ابزار) در سه سطح و یک پارامتر گسسته (جنس صفحه پشتیبان) در دو سطح تعریف شده اند. به منظور بررسی تاثیر جنس صفحه پشتیبان از آلیاژ آلومینیوم 7178 و آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V استفاده شد. محدوده پارامترهای پیوسته با استفاده از آزمایش های تجربی و نتایج تحقیقات سایر محققان تعیین شد. نتیجه آزمایش ها با استفاده از رابطه چند جمله ای مرتبه دوم پیش بینی شد. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل آماری، میزان تاثیر پارامترهای فرآیند بر نیروی شکست اتصال به ترتیب عبارت است از: عمق نفوذ ابزار، جنس صفحه پشتیبان، سرعت پیشروی عمودی ابزار و سرعت دورانی ابزار. شکست از ناحیه اغتشاش (شکست برشی)، شکست از منطقه تو رفتگی شانه و شکست از ناحیه مجاور با تو رفتگی شانه پس از آزمایش کشش در اتصالات مشاهده شد. بیش ترین استحکام اتصال در حالت شکست از ناحیه مجاور با شانه ابزار بدست آمد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای، بهینه سازی با روش باکس، بنکن، جنس صفحه پشتیبان، نیروی شکست، حالت شکست اتصالات
  • حسین محمدی نجف آبادی، حسن مسلمی نایینی*، رسول صفدریان، داود اکبری، محمدمهدی کسایی، بهنام عباس زاده صفحات 28-36
    شکل دهی غلتکی سرد یک فرآیند شکل دهی پیچیده است که در آن کیفیت محصولات به شدت وابسته به پارامترهای فرآیند است. عیب چین خوردگی لبه ورق یکی از عیوب رایج در فرآیند شکل دهی غلتکی سرد مقاطع عریض می باشد. چین خوردگی لبه باعث بروز مشکلاتی از قبیل کاهش کیفیت ابعادی، سایش غلتک های شکل دهی به دلیل تماس با لبه چین خورده و توزیع غیریکنواخت نیروهای شکل دهی در طول خط تولید می شود. بدین منظور برای بررسی عیب چین خوردگی در این پژوهش از شبیه سازی اجزای محدود و آزمایش های تجربی استفاده شد. ابتدا برای تایید نتایج شبیه سازی، یک مدل دقیقا مطابق با آزمایش های تجربی متشکل از یک ایستگاه نگه دارنده و یک ایستگاه شکل دهی برای تولید یک پروفیل ذوزنقه ای ایجاد شد. سپس با شبیه سازی این فرآیند در نرم افزار اجزای محدود آباکوس و مقایسه توزیع کرنش طولی در نزدیکی لبه ی بال با کرنش های تجربی، مدل عددی صحت سنجی شده است. پس از صحت سنجی مدل عددی، از آن برای شبیه سازی مقطعی مشابه و دارای دو کانال در راستای عرضی و در سه ایستگاه شکل دهی استفاده و تاثیر پارامترهای جنس ورق (تنش تسلیم و توان کارسختی)، ضخامت ورق و فاصله ی بین ایستگاهی بر عیب چین خوردگی لبه بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش تنش تسلیم عیب چین خوردگی افزایش و با افزایش توان کارسختی، ضخامت ورق و فاصله بین ایستگاهی، عیب چین خوردگی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی سرد، عیب چین خوردگی لبه، شبیه سازی اجزای محدود، مقاطع عریض
  • سید جلال همتی *، حامد عباسی نژاد صفحات 37-44
    یکی از روش های شکل دهی ورق های فلزی دارای انحنای دوبل، فرآیند گرمایش خطی است. در این فرآیند با گرم کردن ورق در راستای خطوط از پیش تعیین شده، به طور تدریجی به آن شکل می دهند. در گذشته عمدتا از مشعل گازی به عنوان منبع گرمایش استفاده شده است. چون برای کنترل دقیق تغییر شکل ورق در طول فرآیند، شار حرارت ناشی از منبع باید قابل کنترل باشد و این کار با مشعل آسان نیست یکی از جایگزین های مناسب، کویل القایی به عنوان منبع گرمایش است. در این پژوهش به ارزیابی تجربی فرآیند گرمایش خطی القایی ورق های فولادی پرداخته شده است. با توجه به هزینه بر بودن آزمون های تجربی، پس از انتخاب متغیرهای موثر، آزمون ها به روش تاگوچی طراحی شده اند. ضخامت ورق، شدت جریان عبوری از کویل و سرعت حرکت کویل روی ورق، متغیرهای مورد مطالعه بوده اند. خیز و اعوجاج زاویه ای ورق نیز به عنوان خروجی های فرآیند در نظر گرفته شده اند. از بین این متغیرها، ضخامت ورق بیشترین تاثیر را بر میزان خیز و اعوجاج زاویه ای ورق دارد. شدت جریان در مرتبه دوم اهمیت است. در بازه در نظر گرفته شده برای سرعت کویل، ضمن تایید تاثیر این متغیر بر خروجی های فرآیند، تغییرات چندانی در مقدار آن ها ملاحظه نشده است.
    کلیدواژگان: شکل دهی ورق های فولادی، فرآیند گرمایش خطی، گرمایش القایی
  • فرید بهاری سامبران، رضا اسلامی فارسانی*، حسین ابراهیم نژاد خالجیری صفحات 45-54
    در تحقیق حاضر تاثیر افزودن نانوذرات رس اصلاح شده/اصلاح نشده، با درصدهای وزنی مختلف بر رفتار خمشی کامپوزیت های لایه ای آلومینیوم 2024- T3-رزین اپوکسی/الیاف بازالت بررسی شد. ابتدا به منظور ایجاد برهمکنش مناسب بین نانوذرات رس و زمینه اپوکسی، عملیات اصلاح سطحی با عامل کوپلینگ سیلان بر روی نانوذرات رس انجام شد که در ادامه، ایجاد گروه های عاملی بر روی سطح نانوذرات رس توسط آزمون طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) ثابت شد. نانوذرات رس اصلاح شده با درصدهای وزنی 0، 1، 3 و 5 به اپوکسی افزوده شد و سپس جهت پخش و توزیع مطلوب تر آن در زمینه از دستگاه همزن مکانیکی و آلتراسونیک استفاده شد. همچنین به منظور برهمکنش و چسبندگی بهتر بین زمینه و ورق آلومینیومی، عملیات مکانیکی و شیمیایی بر روی آلومینیوم انجام شد. در ادامه مخلوط های حاصل همراه با الیاف بازالت بافته شده و لایه های آلومینیوم در ساخت کامپوزیت لایه ای مورد استفاده قرار گرفت. نمونه های ساخته شده جهت بررسی تاثیر افزودن نانوذرات رس تحت آزمون خمش سه نقطه ای قرار گرفتند که حداکثر تاثیر نانوذرات اصلاح شده بر افزایش استحکام خمشی و انرژی شکست در 3 درصد وزنی آن اتفاق افتاد. این خواص در مورد نمونه حاوی 3 درصد وزنی نانوذرات رس اصلاح نشده نسبت به نمونه مشابه اصلاح شده تضعیف شد. علاوه بر این مدول خمشی با افزایش نانوذرات رس به صورت پیوسته افزایش یافت. همچنین به منظور بررسی مکانیزم شکست بخش پلیمری از میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی (FESEM) استفاده شد. تصاویر میکروسکوپی بیانگر این بودند که افزودن نانوذرات رس باعث بهبود برهمکنش بین زمینه و الیاف بازالت شده و منجر به بهبود خواص خمشی می شود
    کلیدواژگان: چند لایه های الیاف، فلز، نانوذرات رس، الیاف بازالت، اصلاح سطحی، آزمون خمش
  • کریم جمالی، داود اکبری*، محمد گلزار، رضا نعیمی مرندی صفحات 55-62
    در این مقاله به توسعه آزمون غیر مخرب حرارت نگاری مادون قرمز مدوله شده در عیب یابی مواد مرکب به وسیله فیلتر آشکار ساز لبه و ریخت شناسی توصیفی پرداخته شده -است. در حرارت نگاری مادون قرمز مدوله شده به منظور تحریک نمونه، شار حرارتی به صورت متناوب به سطح قطعه اعمال شده و پاسخ حرارتی به وسیله تبدیل فوریه پردازش و تصاویر دامنه و فاز استخراج می شوند. پس زمینه غیر یکنواخت مشاهده شده در تصاویر حاصل، اغلب قدرت تشخیص را پایین آورده و در برخی موارد موجب عدم شناسایی ناحیه معیوب می گردد؛ لذا برای بهبود ارزیابی این روش، فیلتر آشکار ساز لبه و ریخت شناسی توصیفی بر روی تصاویر اعمال می گردد. بررسی عددی در فرکانس های مختلف بر روی نمونه ایجاد شده با نقص های کنترل شده زیر سطحی در ابعاد و عمق های مختلف انجام و تصاویر حاصل پردازش شد. از تحلیل نتایج حاصل از پردازش تصاویر برای تشخیص و تعیین دقیق موقعیت عیوب استفاده و مشاهده شد که روش ارائه شده قابلیت تشخیص نقص را بالا برده و احتمال از دست دادن عیب را در فرکانس های مورد بررسی کاهش می دهد
    کلیدواژگان: آزمون غیر مخرب، حرارت نگاری، مدولاسیون، آشکار ساز لبه، ریخت شناسی توصیفی
|
  • Seyed Ali Fatemi, Jamal Zamani Ashany* Pages 1-12
    One of the main goals of researchers in the laser sintering process of metal powders is optimization of process parameters in order to reach the properties of manufactured parts to the raw material properties. In order to produce fully dense multi-layer parts, it is necessary to optimize the process parameters of a mono-layer part. In the present study, experiments have performed on a powder bed with the thickness of 5mm. The fabricated parts have been produced by a single laser scanning of the powder bed. By moving the laser beam on the powder bed, circular pieces with a diameter of 20 mm have been produced. Based on preliminary experiments and according to the input parameters, a function has defined for energy density. Therefore, output parameters have investigated based on weight percent of Cu and energy density. Results show that there is a saddle point in the diagram of the effect of energy density and the weight percent of Cu on output parameters. This point shows the transmission of sintering to complete melting. Optimal condition of manufacturing parts by rapid prototyping is the condition which strength, surface finish and dimensional accuracy are at the highest possible level while shrinkage, balling and thermal stresses are at the lowest possible level. The results show that the best condition is while the energy density sets between 120-140 W/m2 and the weight percent of Cu sets between 18-22 %.
    Keywords: Rapid prototyping, metal powder, direct metal laser sintering, powder metal laser re, melting
  • Amir Hossein Sakhaie, Mohammad Kazemi Nasrabadi*, Abdolhossein Jalali Aghchai, Abozar Barimani Varandi Pages 13-27
    Friction stir spot welding (FSSW) process is one of the friction stir welding (FSW) processes which is used for spot joining of thin sheets with different materials without melting of base metals. Box-Behnken design of response surface methodology (RSM) has been used for modelling and optimizing of parameters in different processes. The aim of this study was investigation of the effect of backplate material on the maximum failure load and failure mode in FSSW of AA7075-T6 sheets by using Box-behnken design. Three continuous parameters including rotational speed, plunge depth and plunge speed in three levels and one discrete parameter (backplate material) in two levels were considered. AA7178 and Ti6Al4V were used as backplate sheets. Continuous parameters limits were defined according to experimental tests and previous studies. The results of experimental tests were predicted by second order polynomial. According to statistical results, plunge depth, backplate material, plunge speed and rotational speed affected on the failure load respectively. Shear failure, tensile/shear failure and tensile failure mode were observed after tensile test. Maximum failure load was obtained in tensile failure mode.
    Keywords: Friction stir spot welding, Optimization by Box, Behnken design, Backing plate material, Failure load, Failure mode of joints
  • Hossein Mohammadi Najafabadi, Hasan Moslemi Naeini *, Rasoul Safdarian, Davood Akbari, Mohammad Mehdi Kasaam Abbaszadeh Pages 28-36
    The Cold roll forming is a complex forming process which quality of its products is highly dependent on the process parameters. The edge wrinkling defect is one of the common defects in the cold roll forming process of wide profiles. Edge wrinkling leads to several problems such as decrease in dimensional quality¡ wearing of forming rolls due to contact with the buckled edge and non-uniform distribution of forming forces through the production line. In order to investigate the edge wrinkling defect in this study¡ the finite element simulation and experimental tests were used. At first¡ for validation of simulation results¡ one model in exact in accordance with experimental set up and with one holding station and one forming station to produce one trapezoidal profile was created. Then by simulating this process in Abaqus software and comparing the longitudinal strain in simulation and experimental results¡ the numerical model was validated. After verifying the numerical model¡ it was used for simulating a similar profile with two channels in transversal direction and in three forming stations and then the effect of sheet material (yield stress and work hardening exponent)¡ strip thickness and distance between the roll stands are investigated on the edge wrinkling defect of products. Results of this study show that wrinkling increases with the yield stress increase¡ but decreases with increase in work hardening exponent¡ strip thickness and distance between the roll stands.
    Keywords: Cold roll-forming, Edge wrinkling defect, Finite element simulation, wide profiles
  • Seyed Jalal Hemmati*, Hamed Abbas Negad Pages 37-44
    One of the methods for shaping double-curved metallic plates is the line heating process. In this process, they are gradually shaped by heating the plates in the direction of predetermined lines. In the past, mainly gas torches have been used as heating sources. Since the heat flux of the source should be controlled for accurate control of plate deformation during the process and this is not easy with the torch, one of the suitable alternatives is the induction coil as a heating source. In this research, an experimental evaluation of the linear heating induction process of steel plates has been dealt with and studied. Considering the cost of the experimental tests, they were designed by Taguchi method after selecting the effective variables. Thickness of the plate, intensity of the current passed through the coil and velocity of the coil were the studied variables. Deflection and angular distortion of the plate are also considered as the process outputs. Among these variables, thickness of the plate has the greatest impact on the deflection and angular distortion of the plate. Intensity of the current is important in the second order. In the intended range for coil velocity, no significant changes were made in their amount while confirming the impact of this variable on process outputs
    Keywords: Steel plate forming, Line heating process, Induction heating
  • Farid Bahari-Sambran, Hossein Ebrahimnezhad-Khaljir Pages 45-54
    In this study, the effect of different weight percent of modified/unmodified nanoclay particles on the flexural properties of fiber metal laminates (FMLs) made of basalt fibers/epoxy-2024-T3 aluminum sheets was investigated. As a first step, the surface of nanoclay was modified by silane coupling agent which the creation of functional groups on the surface of nanoclay particles was confirmed by Fourier transform infrared (FT-IR) analyses. The modified nanoclay with different weight percent of 0, 1, 3 and 5 was added into the epoxy and then for better distribution and dispersion of nanoparticles in the matrix, the mechanical and ultra-sonication machines were used. Also, for better interaction and adherence between matrix and aluminum sheets, the mechanical and chemical treatment were conducted. Then the mixture of epoxy and nanoclay with woven basalt fibers and aluminum sheets were used to fabricate FMLs. To survey the effect of nanoparticles on mechanical properties, the 3-point bending test was used. The results show that the maximum effect of adding nanoclay on flexural strength and absorbed energy was in 3 wt.% of modified nanoclay, these properties of FMLs, conaining 3 wt.% unmodified nanoclay was weakend in compareson similar specimen, containing modified nanoclay. Furthermore, the flexural modulus was increased by increasing the weight percent of nanoparticles. Also, to investigate the fracture mechanism of polymeric part, the field emission scanning electron microscope (FESEM) was used. The microscopic images were revealed that adding nanoclay are caused improvement of interaction between matrix and basalt fibers, consequently, are caused improving the flexural properties.
    Keywords: Fiber metal laminates, Nanoclay, Basalt fibers, Surface modification, Flexural test
  • Karim Jamali, Mohammad Golzar, Reza Naeimi Marandi Pages 55-62
    In this paper, development of modulated IR thermography non-destructive test has been addressed to detect and evaluate artificial subsurface defects in composite materials by an edge detection filter and a morphological attribute profile. At modulated IR thermography, In order to stimulate the test specimen, the heat flux is applied periodically over the surface of the specimen and the thermal response is decomposed by the Fourier transform method to extract its amplitude and phase images. The non-uniform backgrounds in the obtained images often reduce detection ability. In order to improve the evaluation of this method, an edge detection filter and a morphological attribute profile were applied to the images. Finite element analyses were applied for different frequencies on the model that were simulated with common controlled defects in composite materials. The results of image processing were used in order to locate the defects and it was observed that this method increases the defect detection ability and decreases the possibility of losing the defects in these frequencies.
    Keywords: Non, destructive test, Thermography, Modulation, Edge detection, Morphological attributes