فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال ششم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/02/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد گیوی، امیرحسین قاسمی، محمود عباسی* صفحات 1-11
    فرآیند پردازش اصطکاکی اغتشاشی روش پردازش سطحی است که برای بهسازی ریزساختار و بهبود خواص مکانیکی سطح فلز مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق، قطعه کار عمود بر جهت پردازش در حین پردازش اصطکاکی اغتشاشی، ارتعاش مکانیکی می یابد. پیشروی طولی و حرکت چرخشی شانه ابزار با حرکت ارتعاشی قطعه کار همراه است. این فرآیند، تحت عنوان "پردازش اصطکاکی اغتشاشی ارتعاشی" نامگذاری شد. اثرات فرآیندهای پردازش اصطکاکی اغتشاشی و پردازش اصطکاکی اغتشاشی ارتعاشی روی ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 5052 شامل نانوذرات SiC بررسی شد. نتایج نشان می دهد که حضور ارتعاش در حین پردازش اصطکاکی اغتشاشی منجر به کاهش اندازه دانه در منطقه اغتشاش و افزایش همگنی توزیع ذرات می شود. نتایج نشان می دهد که استحکام و درصد افزایش طول نمونه های پردازش اصطکاکی اغتشاشی شده کمتر از این مقادیر برای نمونه های پردازش اصطکاکی اغتشاشی ارتعاشی شده هستند. این خواص به افزایش یافتن کرنش ماده در منطقه اغتشاش با اعمال ارتعاش نسبت داده می شود که سبب می شود تبلور مجدد در حین پردازش اصطکاکی اغتشاشی افزایش یابد. نتایج نشان می دهد که خواص حاصل از پردازش اصطکاکی اغتشاشی ارتعاشی با افزایش فرکانس ارتعاش بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: پردازش اصطکاکی اغتشاشی ارتعاشی، ذرات نانوپودر SiC، کامپوزیت سطحی، ریزساختار، خواص مکانیکی
  • منصور صادقی نسب، محمدرضا خانزاده قره شیران*، عباس سعادت صفحات 12-23
    در این مقاله اثر عنصر تیتانیوم بر ریزساختار و خواص مکانیکی پوشش سخت پودری Fe-Ni-C-W موردبررسی قرار گرفت. روکش الکترودهای مورد استفاده توسط ترکیبی از پودرهای آهن، فرو بور، فرو نیکل، فروتیتانیوم، تنگستن و گرافیت ساخته شد. مفتول مورد استفاده از الکترود 6013 به دست آمد. بررسی نتایج ریزساختاری نشان داد که ریزساختار فلز جوش نمونه 1 شامل زمینه مارتنزیت سوزنی، مناطق آستنیت باقیمانده و کاربیدها بود در حالی که ریزساختار فلز جوش نمونه 2 شامل زمینه آستنیتی (آستنیت معمولی) به همراه مناطق مارتنزیتی و آستنیت باقیمانده و همچنین کاربیدها بود. نتایج آنالیز EDS نشان داد که کاربیدها متشکل از کاربیدهای تیتانیوم و کاربیدهای تنگستن هستند. همچنین برخی از کاربیدهای تنگستن در اطراف کاربیدهای تیتانیوم به وجود آمده است. نتایج آنالیز XRD نشان داد که فازهای موجود در فلز جوش نمونه 1 و 2 شامل آستنیت، مارتنزیت، کاربید تیتانیوم، کاربید تنگستن و اکسید تیتانیوم بود. نتایج حاصل از آزمون ریز سختی سنجی ویکرز نشان داد که در فلز جوش نمونه 1 میانگین سختی مناطق آستنیتی برابر HV 714 و میانگین سختی مناطق مارتنزیتی برابر HV 804 است. همچنین در فلز جوش نمونه 2 میانگین سختی مناطق آستنیتی برابر HV 334 بوده و میانگین سختی مناطق مارتنزیتی برابر HV 565 می باشد. نتایج حاصل از آزمون سختی سنجی راکول C نشان داد که میانگین سختی فلز جوش نمونه 1 برابر RC 42 و میانگین سختی فلز جوش نمونه 2 برابر RC 49 است
    کلیدواژگان: روکش کاری جوشی، کاربید تیتانیوم، سختی سنجی
  • مسعود آزاد، امین الله محمدی*، علیرضا فدایی تهرانی صفحات 24-31
    امروزه استفاده از نانوذرات فلزی در صنایع مختلف به اندازه ای گسترش یافته است که لزوم یافتن روش های نوین در زمینه ی تولید نانوذرات به یک چالش تبدیل شده است. یکی از روش های نسبتا جدید در زمینه ی تولید نانوذرات، روش تخلیه ی الکتریکی در محیط مایع می باشد که به دلیل ارزان بودن فرآیند و سازگار بودن با محیط زیست، نسبت به سایر روش های تولید نانوذرات، بیشتر مورد استقبال قرار گرفته است. در این پژوهش با طراحی و ساخت سیستم تولید ارتعاشات فراصوتی و همراه نمودن آن با فرآیند تخلیه الکتریکی، اقدام به تولید نانوذرات مس در محیط مایع دی الکتریک آب دی یونیزه خالص شده است. تاثیر پارامترهای مختلف ماشین کاری نظیر: شدت جریان، زمان روشنی و خاموشی جرقه و اثر ارتعاشات فراصوتی بر روی اندازه ی ذرات تولیدی، نرخ تولید، پایداری ذرات معلق در مایع و درصد فراوانی ذرات بررسی شده است. به منظور مشخصه یابی ذرات تولیدی، از آزمون های طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) برای تشخیص خلوص نانوذرات، آزمون تفرق دینامیکی نور (DLS) برای تعیین درصد فراوانی و همچنین میانگین اندازه ی ذرات محلول در مایع دی الکتریک، و در نهایت برای تعیین اندازه ی ذرات تولید شده، از تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی (FESEM) استفاده شده است. طبق نتایج به دست آمده، خلوص نانو ذرات مس تولید شده بیشتر از 95% می باشد. با اعمال ارتعاشات فراصوتی، پایداری ذرات افزایش یافته و زمان ته نشین شدن ذرات تا بیشتر از 5 ماه افزایش یافته است. همچنین درصد فراوانی ذرات کوچکتر از 100 نانومتر، بیشتر از 70% شده است.
    کلیدواژگان: نانو ذرات، تخلیه الکتریکی، ارتعاشات فراصوتی، مشخصه یابی
  • محمدرضا شافعی، مجید الیاسی*، مرتضی حسین زاده، حامد آقاجانی درازکلا صفحات 32-41
    هدف از این مقاله، بررسی اثر اضافه شدن کانال میانی در فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) بر روی خواص مکانیکی و ریزساختار مس خالص است. به این منظور، سه قالب با زوایای داخلی 65، 75 و 90 درجه طراحی و ساخته شد و نمونه های مسی درون تمامی این قالب ها طی 4 پاس اکستروژن مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار مس نشان داد که با افزایش تعداد پاس اکستروژن، ساختار فلز مس در تمامی قالب ها از ابعاد میکرومتری به ابعاد نانومتری تبدیل شد. بیشترین کاهش ریز ساختار فلز مس مربوط به قالب با زاویه 65 درجه بود و کمترین آن نیز به قالب 90 درجه تعلق داشت. بررسی سختی قطعه کار نشان داد که مقدار سختی در سطح خارجی قطعه کار به دلیل اعمال نیرو و کرنش برشی بیشتر توسط بدنه قالب بر روی قطعه کار، افزایش چشمگیری نسبت به نمونه اولیه داشت سختی نمونه مسی پس از پاس چهارم در قالب های 90، 75 و 65 درجه به ترتیب 131، 138 و 141 برینل اندازه گیری شد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که با کاهش زاویه کانال قالب از 90، 75 و 65 درجه، استحکام کششی نهایی قطعات نهایی اکستروژن شده، به ترتیب 23، 29 و 31 درصد نسبت به ماده خام افزایش داشت.عمر خستگی نمونه ایکپ شده در قالب با زاویه 65 درجه بهبود 17 برابری داشت. همچنین قطعات ایکپ شده در قالب با زاویه 90 و 75 درجه بهبود عمر 14 و 15 برابری داشتند.
    کلیدواژگان: اکستروژن با کانال های هم مقطع زاویه دار، کانال واسط، مس، خواص مکانیکی، ریزساختار
  • شهروز یوسف زاده، پرویز کحال*، محمد کشفی صفحات 42-52
    ریخته گری با مدل فومی فدا شونده یکی از روش های جدید ریخته گری است که به علت برخورداری از ویژگی های خاص تولید، موردتوجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. به دلیل خواص مطلوب این روش کاربرد آن روز به روز درحال توسعه می باشد. کنترل آسان پارامترهای فرآیند ریخته گری با مدل فومی فدا شونده منجر به تولید ریخته گری بدون عیب قطعات پیچیده می شود. در این پژوهش، ابتدا پارامترهای اثرگذار از قبیل چگالی فوم، دمای ذوب ریزی و ویسکوزیته پوشان در فرآیند ریخته گری با مدل فومی فدا شونده شناسایی و در سطوح مختلف انتخاب گردیده است. سپس به کمک طراحی آزمایش تاگوچی، آزمایش ها به گونه ای طراحی گردیده که تاثیر هر یک از پارامترهای اثرگذار روی کیفیت سطح، درصد تخلخل و سختی نمونه ها بررسی شدند. نتایج نشان داد که بهترین حالت برای دستیابی به کمترین مقدار تخلخل، کمترین عیوب ظاهری و بالاترین سختی مربوط به ویسکوزیته پوشان 20 پاسکال ثانیه، دمای ذوب ریزی 740 درجه سلسیوس و چگالی فوم 20 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد.
    کلیدواژگان: ریخته گری با مدل فومی فدا شونده، آلیاژ A356، دمای ذوب ریزی، تخلخل، چگالی فوم
  • سهیل میرزا احمدی، داوود افشاری*، زهیر بارسوم صفحات 53-60
    هدف از این مطالعه بررسی نحوه تاثیر خواص مکانیکی و حرارتی آلیاژ منیزیم AZ61 بر روی نتایج حاصل از مدل المان محدود جوش نقطه ای مقاومتی می باشد. جوش نقطه ای مقاومتی فرآیندی پیچیده و شامل پدیده های مختلف از قبیل مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و متالورژیکی می باشد که شبیه سازی این فرآیند را سخت و مشکل ساخته است. در مطالعات مختلف جهت افزایش دقت مدل المان محدود این فرآیند توصیه به استفاده از خواص وابسته به دمای ورق شده است. اما دستیابی به این خواص همیشه امکان پذیر نبوده و تست های تجربی اندازه گیری آن بسیار پرهزینه و زمانبر می باشد. در این مطالعه خواص حرارتی-مکانیکی و پارامترهایی چون رسانایی تماسی الکتریکی و حرارتی ورقهای جوش نقطه ای داده شده به صورت تجربی اندازه گیری شده و در مدل المان محدود کوپل الکتریکی-حرارتی-مکانیکی جهت پیش بینی توزیع تنش های پسماند و اندازه دکمه جوش مورد استفاده قرار گرفته است. خواص حرارتی-مکانیکی، رسانایی تماسی الکتریکی و حرارتی در سه سطح ثابت، خطی و وابسته به دما برای بررسی تاثیر آن ها بر روی دقت مدل المان محدود در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد تعریف کلیه خواص اتصال بصورت وابسته به دما در مدل المان محدود ضروری نبوده و تنها خواص: رسانایی حرارتی، مقاومت ویژه الکتریکی و رسانایی تماسی الکتریکی برای افزایش قابلیت اعتماد مدل باید وابسته به دما تعریف شوند. همچنین برای بهبود دقت مدل توصیه می شود خواص تنش تسلیم و مدول الاستیسیته بصورت خطی در نظر گرفته شده و سایر پارامترها را می توان بصورت ثابت در مدل المان محدود تعریف کرد.
    کلیدواژگان: جوش مقاومتی نقطه ای، آلیاژ منیزیم AZ61، مدل المان محدود، رسانایی تماسی الکتریکی، رسانایی تماسی حرارتی
|
  • Mohammad Givi, Amir Hossein Ghasemi, Mahmoud Abbasi * Pages 1-11
    Friction stir processing (FSP) is a surface processing method to modify the microstructure and enhance the mechanical properties of metal surface. In the current research, the work specimen is vibrated normal to processing line during FSP. Transverse and rotation movements of shoulder are accompanied with vibration motion of specimen. This new process is entitled FSVP (friction stir vibration processing). The effects of FSP and FSVP processes on microstructure and mechanical properties of Al5052 alloy matrix composite incorporated SiC nanoparticles are analyzed. The results show that the presence of vibration during FSP leads to the grain size decrease in the stir zone and it enhances the homogeneity of particles distribution. The results indicate that strength and ductility of FS processed specimens are lower than those processed by FSVP. These are related to increased deformation and strain of soft material in the stir zone as vibration is applied which promotes the dynamic recrystallization during FSP. The results also imply that the characteristics of FSV processed specimens improve as vibration frequency enhances.
    Keywords: Friction stir vibration processing, SiC nano particles, Surface composite, Microstructure, Mechanical properties
  • Mansour Sadeghinasab, Mohammadreza Khanzadeh Gharahshiran *, Abbas Saadat Pages 12-23
    In this paper, the effect of titanium element on microstructure and mechanical properties of Fe-Ni-C-W powder hardfacing coating was investigated. Electrode coatings were made by a combination of iron, ferro-boron, nickel, ferro-titanium, tungsten and graphite powders. The electrode core was obtained from the E6013 electrode. The results of microstructural analysis showed that the microstructure of the weld metal of specimen 1 included the matrix of needle-like martensitic, residual austenite regions and carbides, while the microstructure of the weld metal of sample 2 consisted of austenite matrix with martensitic and residual austenite regions as well as carbides. The results of the EDS analysis indicated that the carbides consist of titanium carbides and tungsten carbides. There are also some tungsten carbides around titanium carbides. The results of XRD analysis showed that the phases present in the weld metal of samples 1 and 2 were austenite, martensite, titanium carbide, tungsten carbide and titanium oxide. The results of the Vickers microhardness test showed that in the weld metal of sample 1, the average hardness of the austenitic regions is 714 HV and the average hardness of the martensite regions is 804 HV. Also in the weld metal of sample 2, the average hardness of austenite regions is 334 HV and the average hardness of the martensite regions is 565 HV. The results of the Rockwell C hardness test showed that the average hardness of sample 1 weld metal is 42 RC and the average hardness of sample 2 weld metal is 49 RC.
    Keywords: Welding coating, Titanium Carbide, Hardness testing
  • Masoud Azad, Aminollah Mohammadi *, Alireza Fadaei Tehrani Pages 24-31
    Todays, since using metallic nanoparticles has been developed in various industries, achieving new methods to produce them is considered as an important issue. Comparing to other nanoparticle production methods, the dielectric discharge process has been emphasized due to its low cost and environmental compatibility. In this study, the ultrasonic-assisted electrical discharge process is designed and manufactured in order to produce copper nanoparticles in di-ionized fluid. The different machining parameters effect, as current intensity, pulse on/off time, and the ultrasonic vibrations on the produced particle size, material removal rate, suspensive particle stability in the fluid, and the particle abundance percentage is investigated. Characterizing the produced nanoparticles is done by different methods. Determining the purity of nanoparticles, percentage of abundance and the average particle size in the dielectric fluid and the produced particle size has been done by applying Energy Dispersive Analysis by X-ray (EDAX), Dynamic Light Scattering (DLS) and Field Emission Scanning Electronic Microscope (FESEM) image, respectively. Based on the results, the produced nanoparticles purity was more than 95%. By using ultrasonic vibration, the nanoparticles stability significantly was increased and the sedimentation time was more than 5 months. Moreover, the average particle size in more than 70% was less than 100 nm.
    Keywords: Nano-particles, Electrical Discharge, Ultrasonic Vibration, Characterization
  • Mohammaad Reza Shafeie, Majid Elyasi *, Morteza Hosseizadeh, Hamed Aghajani Derazkola Pages 32-41
    The aim of this article is to investigate the effect of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) intermediate on the mechanical and microstructure properties of pure copper. For this purpose, three molds with internal angles of 65, 75 and 90 degree were designed and made and copper samples were examined for all these molds during 4 passes of extrusion. The results of the investigation of copper microstructure showed that by increasing the number of extrusion passes, the structure of copper in all molds was changed from micrometer to nanometer. The greatest reduction in the microstructure of the copper metal was related to the mold with a 65 degree internal channel angle and the lowest was 90 °. The hardness changes of the workpiece showed that significant increase compared to the neat sample due to the more applied force and shear strain by the mold body. After the fourth pass extrusion measured hardness at 90, 75 and 65 degrees, where 141, 138 and 131 HB, respectively. The results of the tensile test showed that by decreasing the angle of the mold channel from 90, 75 and 65 degrees, the ultimate tensile strength of the final extruded parts increased by 23, 29 and 31 percent, respectively, relative to the raw material. The fatigue life of the ECAPed sample in the mold with an angle of 65 degrees had a 1700% improvement. ECAPed parts with a 90- and 75-degree angle improved lifetime by 1400 and 1500% times, respectively.
    Keywords: Equal Channel Angular Pressing, Intermediate Canal, copper, Mechanical properties, Microstructure
  • Shahrouz Yousefzadeh, Parviz Kahhal *, Mohammad Kashfi Pages 42-52
    Lost Foam Casting (LFC) is one of the new methods of casting developed in recent years in many industries. This casting method enjoys many advantages competing with traditional casting methods. Take control of process parameters in LFC lead to the production of complex and high-quality specimens. The objective of the present study is the effective parameters optimization in lost foam casting using Taguchi method based on experimental results. At the first stage, the effective casting parameters such as foam density, melting temperature and coating viscosity are selected as optimization design variables. On the second stage required samples are fabricated in three different levels. In addition, the effects of considered parameters are studied on the surface quality, porosity and stiffness of the samples by Taguchi method. The results showed that the lowest porosity, maximum hardness and the best surface quality are determined for the coating viscosity 20 Pa.s, the melting temperature 740°C and foam density 20 kg/m3.
    Keywords: Lost foam casting, Alloy A356, Melting point, porosity, Foam Density
  • Soheil Mirzaahmadi, Davood Afshari *, Zuheir Barsoum Pages 53-60
    The main purpose of this study is investigation the effects of mechanical and thermal properties on accuracy of finite element model in resistance spot welding of AZ61 Mg alloy. In this study temperature dependent thermo-mechanical properties of AZ61 Magnesium alloy sheets and also thermal and electrical contact conductance (TCC and ECC) have been experimentally determined to use in a coupled electrical-thermal-mechanical finite element (FE) model in order to predict distribution of residual stresses and nugget size in resistance spot welding (RSW) process. The thermo-mechanical properties, TCC and ECC have been employed in FE model as: constant, linear and temperature dependent to investigate the effects of these parameters on accuracy of the FE model. In addition, different welding parameters such as welding current, welding time and electrode force have been used in FE model to achieve different nugget size. The results showed that thermal conductivity, electrical resistivity and ECC have significant effect on nugget size and also yield stress and elastic modulus have important influence on distribution of residual stresses. Therefore, the thermal conductivity, electrical resistivity and ECC for prediction of nugget size and also the yield stress and young modulus for prediction of distribution of residual stresses should be assumed to be temperature dependent and linear, respectively. Moreover, remaining thermo-mechanical properties can be taken as constant.
    Keywords: Resistance spot welding, Finite element model, AZ61 Mg alloy, ECC, TCC