فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال ششم شماره 7 (دی 1398)
  • سال ششم شماره 7 (دی 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمید نوروزی داینی، بهنام معتکف ایمانی* صفحات 1-11

    جبران خطا بصورت نرم افزاری در ماشین ابزارهای CNC یک راه حل موثر و کم هزینه برای افزایش دقت ماشینکاری می باشد. در مقاله پیش رو، هدف اصلی توسعه یک روش اندازه گیری، مدلسازی و جبران خطاهای هندسی برای میز دورانی ماشین ابزار CNCچهار محور برپایه روش ماتریس انتقال همگن (HTM) است. پس از طراحی مدل پارامتریک خطا، داده های عملی از آزمایشات بدست آمده و برای تخمین پارامترهای مجهول مدل استفاده می شوند. بدین ترتیب آزمایشات داده برداری با استفاده از مکانیزم اندازه گیری BallBar با توجه به استاندارد ISO 230-7 در نقاط مختلف فضای کاری ماشین ابزار چهار محور انجام می شود. مکانیزم BallBar انحرافات حرکتی ابزار در یک مسیر دایره ای شعاع ثابت در جهات مختلف اندازه گیری می کند. جایگذاری داده های آزمایش در مدل خطای پیشنهادی و استفاده از روابط ماتریسی و محاسباتی منجر به تکمیل فرآیند مدلسازی خطا می شود. در نهایت خطاهای هندسی در زوایای مختلف میز دورانی از مدل خطا استخراج و در نمودارهای مشخصی رسم می شوند. از جمله دستاوردهای نوآورانه این پژوهش، ارائه یک مدل خطای جدید و روش صحت سنجی مدل خطا جهت بررسی میزان تطابق نتایج خطاهای اندازه گیری عملی و تئوری می باشد. جبران سازی مسیرحرکت ابزار بر پایه روش صحت سنجی انجام گرفته و دقت حرکت تا حد زیادی بهبود می یابد. بعلاوه روش جبران خطای نصب تجهیزات و نحوه حرکت مکانیزم BallBar روی ماشین ابزار چهار محور ارائه شده در این پژوهش، باعث افزایش صحت و دقت نتایج اندازه گیری می شود.

    کلیدواژگان: مکانیزم BallBar، فرز CNC چهار محور، ماتریس انتقال همگن، خطاهای هندسی، اندازه گیری خطا
  • داود رحمت آبادی، مسلم طیبی، بهنام نورمحمدی خیارک، رامین هاشمی* صفحات 12-23
    در دودهه اخیر، توسعه کامپوزیت های لایه ای و همچنین روش های تولید آن ها به یک موضوع جذاب برای محققین تبدیل شده است. فرآیند پیوند نوردی، یک جوش حالت جامد برای ایجاد پیوند بین گستره وسیعی از فلزات با استفاده از یک نورد ساده است. در این تحقیق، کامپوزیت چندلایه آلومینیوم 5052-منیزیم AZ31B با استفاده از فرآیند پیوند نوردی تولید و شکل پذیری آن مورد بررسی قرار گرفت. عملیات نورد با اعمال کاهش ضخامت 70% در دمای اتاق انجام شد. شکل پذیری کامپوزیت آلومینیوم/منیزیم با استفاده از آزمایش اتساع با سنبه نیم کروی در بارگذاری های متفاوت انجام و نمودار حدشکل پذیری ترسیم شد. نمودارهای حدشکل پذیری کاربردی ترین روش برای به دست آوردن شکل پذیری ورق است که کرنش های حدی قبل از شکست و گلویی را مشخص می کند. علاوه بر شکل پذیری، خواص مکانیکی و سطح مقاطع شکست نیز با استفاده از آزمون کشش، میکروسختی، میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به شکل پذیری کم منیزیم و تولید کامپوزیت آلومینیوم/منیزیم در دمای اتاق، سطح منحنی حد شکل پذیری مطلوب و مناسب بوده که علت آن عدم جدایش بین فصل مشترک های آلومینیوم و منیزیم و جبران تردی منیزیم با شکل پذیری بالای آلومینیوم است. همچنین نتایج خواص مکانیکی نشان داد که به دلیل کارسرد و افزایش چگالی نابه جایی، استحکام و میکروسختی کامپوزیت چندلایه آلومینیوم/منیزیم نسبت به آلومینیوم اولیه به ترتیب 149.5% و 80% بهبود یافت. تصاویر سطح مقطع شکست نشان داد که آلومینیوم قبل و بعد از نورد، دارای شکست نرم با اندازه و تعداد میکروحفرات متفاوت است که بعد از نورد اندازه و عمق میکروحفرات کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت آلومینیوم، منیزیم، پیوند سرد نوردی، نمودار حد شکل پذیری و خواص مکانیکی
  • سید علی قرشی، فرهنگ هنرور، سید مرتضی طباطبایی پور* صفحات 24-33
    دما نگاری ارتعاشی یک روش جدید آزمون غیرمخرب است که با استفاده از امواج فراصوتی به عنوان عامل تحریک، عیوب سطحی و یا زیرسطحی را به ارتعاش درآورده و موجب گرم شدن ناحیه عیب می شود. بدین ترتیب ناحیه عیب که گرمتر از سایر قسمت های قطعه است به راحتی با روش دمانگاری شناسایی می شود. سایش لبه های عیب بر روی یکدیگر، رفتار ویسکوالاستیک ناحیه عیب و ارتعاشات غیرخطی در ناحیه عیب از عوامل مهم ایجاد گرادیان دمایی در محل عیب محسوب می شوند. گرادیان دمای ایجاد شده، توسط یک دوربین فروسرخ قابل شناسایی است. در این مقاله در بخش اول، از یک مدل اجزای محدود جهت شبیه سازی پدیده دمانگاری ارتعاشی استفاده می شود. مدل مورد نظر بر روی یک ورق آلومینیومی با عیبی به شکل یک سوراخ کف تخت طراحی می شود. فرکانس تشدید عیب به کمک روابط تئوری ارتعاشات و حل اجزای محدود به همراه الگوریتم مبتنی بر تحلیل فرکانسی مورد بررسی قرار می گیرد و نتایج بدست آمده از این دو روش با نتیجه حاصل از روش تحلیل فرکانس اصلی مقایسه می شود. علاوه بر این در قسمت دوم مقاله، یک موج سینوسی با دامنه مدوله شده شامل فرکانس تشدید عیب (فرکانس سیگنال حامل) و فرکانس مرتبط با طول نفوذ حرارتی (فرکانس سیگنال پیام)، در مدت زمان معین به قطعه اعمال می شود. تصاویر دامنه و فاز حرارتی با استفاده از امواج حرارتی متاثر از گرادیان دمایی ایجاد شده در قطعه به کمک الگوریتم چهار نقطه، به منظور شناسایی و اندازه گیری مکان، اندازه و هندسه عیب تشکیل می شود.
    کلیدواژگان: امواج فراصوتی، دمانگاری، فرکانس تشدید عیب، پردازش تصویر، الگوریتم چهار نقطه
  • سید مرتضی عابدی، سیدمحمدحسین سیدکاشی*، خلیل خلیلی، امیر اشرفی صفحات 34-41
    با توجه به کاربرد روز افزون قطعات لوله ای در صنایع مختلف از جمله خودرو سازی و صنایع نظامی، فرآیند هیدروفرمینگ لوله به علت مزایایی که نسبت به روش های سنتی دارد، بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. قطعه Y-شکل، یک سه راهی نامتقارن است که نیاز به تجهیزات گران قیمت برای کنترل تغذیه محوری نامتقارن دارد. در این مقاله با طراحی قطعه بصورت جفت متقارن و اعمال نیروی محوری یکسان در دو سمت لوله، فرآیند هیدروفرمینگ قطعه Y-شکل اصلاح شده است. سپس فرآیند با استفاده از نرم افزار آباکوس به روش اجزاء محدود به صورت سه بعدی شبیه سازی شده و شرایط بهبود شکل دهی قطعه مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور اطمینان از صحت مدل سازی، مدل تجربی و مدل شبیه سازی با هم مقایسه شدند که تطابق خوبی را نشان می دهد. در ادامه با استفاده از روش طراحی آزمایش، به بررسی تاثیرات پارامترهای طول لوله، فاصله بین دو حفره برآمدگی قالب، میزان فشار داخلی و جابجایی محوری بر روی میزان ارتفاع برآمدگی و درصد نازک شدگی قطعه Y-شکل جفت پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، قطعه Y-شکل، شبیه سازی اجزاء محدود، تحلیل واریانس
  • علی معرف، امین ربیعی زاده* صفحات 42-51
    روش تولید ریزساختار آمورف/فوق ریزدانه به وسیله فرآوری اصطکاکی اغتشاشی زیر آب یک روش نوین می باشد که با استفاده از یک ابزار در حال چرخش، فلز زمینه غوطه ور در آب را به حالت خمیری در می آورد تا ساختار کریستالی در حین تبلور مجدد دینامیکی از حالت منظم خارج و بی شکل شود و یا پس از تبلور مجدد مانع از رشد دانه ها گردد. بدین منظور برای انجام فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر روی مس خالص تجاری و آلیاژ برنج در زیر آب از ابزاری از جنس کاربید تنگستن استفاده شد. بررسی های ریزساختار به کمک میکروسکپ نوری بر روی نمونه های مس خالص تجاری کاهش چشمگیر اندازه دانه را نشان داد. به همین ترتیب سختی سنجی مقطع عرضی و عمود بر راستای فرآیند، افزایش سختی نمونه ها تا 45% بیشتر از فلز پایه را نشان داد. الگوی پراش اشعه ایکس ناحیه فرآوری شده تحت اعمال فرآوری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب در مقایسه با الگوی فلز پایه قله های کوتاه تر و پهن تری را نشان می دهد که در عین حال میزان زمینه الگو افزایش یافته است. مجموع این عوامل بیانگر تشکیل ساختاری آمورف/فوق ریزدانه است. همچنین رفتار سایشی نمونه ها با روش پین روی دیسک مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاصل، کاهش ضریب اصطکاک حداقل تا حدود 48% نسبت به فلز پایه را نشان می دهد. نتایج حاصله از آزمایش های سایش و سختی نشان می دهد که فرآوری اصطکاکی اغتشاشی می تواند مقاومت سایشی و سختی مس خالص تجاری و آلیاژ برنج را به نحو چشمگیری افزایش دهد.
    کلیدواژگان: آلیاژ مس، فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، زیرآب، سایش، پراش اشعه ایکس
  • رسول کریمی، محمد ابونجمی*، سید رضا حسن بیگی صفحات 52-60
    استفاده از روش های سنتی برای تفکیک و جداسازی محصولات سالم از معیوب وقت گیر و هزینه بر بوده و نیاز به آزمون تشخیصی غیرمخرب در کمترین زمان و هزینه با دقت بالا می باشد. تحقیق حاضر در همین راستا و باهدف تشخیص کیفیت درونی محصول کشاورزی غده ای (سیب زمینی واریته بانبا) با آزمون غیرمخرب صوتی در طی دوره انبارمانی با رطوبت 78% به مدت 44روز صورت گرفت. به منظور تشخیص کیفیت درونی محصول در طی دوره انبارمانی از دو آزمون صوتی و آزمون فشار تک محوری (به عنوان آزمون شاهد) استفاده گردید. اثر دو متغیر مستقل زمان نگهداری و جرم نمونه بر نیروی حد تسلیم (به دست آمده از آزمون فشاری) و شاخص سفتی به دست آمده از آزمون صوتی مورد مقایسه قرار گرفت.. نتایج نشان می دهد زمان نگهداری و جرم نمونه های مورد آزمایش بر پارامتر های کیفی در سطح احتمال 1% معنی دار بوده و همچنین میزان همبستگی بین پارامتر شاخص سفتی و نیروی حد تسلیم برابر با 66% و همبستگی بین شاخص سفتی و مدول الاستیسیته برابر با 63% می باشد. نتایج کلی پژوهش بیانگر این است که آزمون صوتی قدرت تشخیص کیفیت درونی سیب زمینی در طی دوره نگهداری 44 روز را دارا می باشد
    کلیدواژگان: آزمون غیر مخرب، شاخص سفتی، سیب زمینی، دوره انبارمانی، سیگنال صوتی
|
  • Hamid Nowruzi Daeni, Behnam Moetakef Imani * Pages 1-11

    Error compensation using software methods is an effective and low-cost solution for increasing machining accuracy in CNC machine tools. In research, the main goals are to develop a method for measuring geometric error, modeling and geometric error compensation for the Rotary table of a 4-axis machine tools by implementing Homogeneous Transformation Matrix (HTM) method. After designing parametric-error model, empirical data is experimentally obtained, required for calculating unknown parameters of the model. Then, data measurement tests were carried out by a BallBar Measurement mechanism according to ISO 230-7 standard on the four-axis CNC milling machine. BallBar mechanism can measure the movement deviations of a constant radius circular path for different directions.After substituting experimental data in the proposed error model, by using matrix and computational relations the complete error model of the process is achieved. Finally, geometric errors for different angles of the rotary table are extracted from the error model and presented. Among achievements of this research, the new error model and the method of verification could be mentioned. Based on the validated model, compensations on the tool path can be carried out in order to reach higher accuracy. In addition, the error compensation method used for equipment installation,and the type of movement selected for BallBar mechanism on the 4-axis machine tool, will elevate the precision and accuracy of results. From the innovative outcomes of the present study, optimum error model and its validation to investigate the consistency of the results in both empirical and theoretical approaches is absolutely worth mentioning.

    Keywords: BallBar Mechanism, CNC Four-axis Milling, Homogeneous Transformation Matrix (HTM), Geometric Errors, Error Measurement
  • Davood Rahmatabadi, Moslem Tayyebi, Behnam Nourmohammadi Khiarak, Ramin Hashemi * Pages 12-23
    In the past two decades, the development of layered composites as well as their manufacturing methods has become a fascinating subject for researchers. The CRB is a solid-state welding to create a bonding between a wide ranges of metals using a simple rolling. In this study, the multi-layered Al5052/MgAZ31B composite was produced by CRB and its formability was studied. Rolling operations were performed by applying a 70% reduction in room temperature. The formability of Al/Mg composite was carried out using stretch test with semi-circular punch in different loading and the forming limit diagram was drawn. FLDs are the most practical method for obtaining sheet formability, which determines the strain before necking and fracture. In addition to formability, mechanical properties and fracture surface of Al/Mg were also studied using a tensile test, microhardness, optical and scanning electron microscopy. Due to low formability of magnesium and the production of Al/Mg composite at room temperature, the surfaces of the FLD is desirable due to the lack of separation between the aluminum/magnesium interfaces and the compensation tightness of magnesium with high formability of aluminum. Also, the results of mechanical properties showed that strength and microhardness of Al/Mg composite compare to initial aluminum improved 149.5% and 80%, respectively, due to the cold working and increasing density of dislocations. The images of the fracture surfaces showed that the aluminum before and after rolling had a ductile fracture with different size, number of dimples that after the rolling the size and depth of the dimples decreased.
    Keywords: Al, Mg composite, cold roll bonding, forming limit diagram, mechanical properties
  • Seyed Ali Ghorashi, Farhang Honarvar, Morteza Tabatabaeipour * Pages 24-33
    Vibro-thermography is an emerging and promising technique that uses ultrasonic elastic waves as an excitation source to detect and evaluate surface and subsurface defects. Friction of the edges of defects, viscoelastic behavior and non-linear vibrations of the defect region are the main sources of heating and the temperature gradient that shows up synchronously with variations of non-linear elastic energy. The temperature gradient in the defect region can be imaged by an infrared camera in order to estimate the location and size of the defects. In this paper, the vibro-thermography is simulated in COMSOL Multiphysics software. Lamb waves are used to excite an aluminum plate containing a flat-bottomed hole. First, the resonance frequency of the defect is found by means of the theory of vibrations and also by finite element method (FEM). An algorithm that incorporates frequency analysis as a function of out-of-plane displacements is used to verify this frequency and the results are compared with the eigenfrequency analysis results. The agreement observed between the theoretical and numerical models is found to be very good. The plate is then excited by an amplitude modulated sine-burst at the local defect resonance (LDR) frequency and a frequency related to the thermal penetration depth. Thermal image processing is carried out on the thermal waves to obtain their amplitude and phase images. By considering a four-point algorithm, the location, size and geometry of the defect is estimated with good accuracy.
    Keywords: Ultrasonic waves, Thermography, defect resonance, thermal image processing, four-point algorithm
  • Seyed Morteza Abedi, S. M. Hossein Seyedkashi *, Khalil Khalili, Amir Ashrafi Pages 34-41
    Due to the increasing use of tubular components in various industries such as automotive and military industries, tube hydroforming process has been widely welcomed due to its advantages over traditional methods. The Y-shaped product is an asymmetric part that requires expensive asymmetric axial feed control equipment for its production. In this paper, by designing the tube in symmetric pairs and applying the same axial force on two sides of the tube, the hydroforming process of the double of Y-shaped is improved. Then, the process is three-dimensionally simulated using the Abaqus software by finite element method and the conditions for the improvement of the shape were investigated. In order to validate the modeling, the experimental product and the simulation model were compared, which showed a good agreement. Using the design of experiment method, the effects of tube length, the distance between the two bulges, internal pressure and axial feeding are investigated on the height of the bulge and the thinning percentage..
    Keywords: Tube Hydroforming, Y- shaped product, Finite element method, Analysis of variance
  • Ali Moaref, Amin Rabiezadeh * Pages 42-51
    Amorphous/ultrafine grained production method using friction stir processing under water is a novel method which uses a rotating tool to knead the base metal, and immediately after that, it is cooled by water to alter the crystalline structure in the next crystallization and change it into amorphous/ultrafine grained structure. In the present study, the applied metal was copper with purity of 99.8 percent. The properties of crystal structure before and after the test were examined. Examinations using optic microscope (OM) showed that the friction stir processing with higher rounds would decrease the tunnel defects and heterogeneity and cavities, and grain size of sample was reduced. Moreover, hardness test was conducted on samples in cross section and perpendicular to the process line. Results showed that making amorphous using friction stir processing can increase the sample hardness to 45 percent compared with the base metal. The structural properties of samples were examined using x-ray diffusion. Results showed that the peaks presented in diffusion pattern were decreased and their width were increased because of a severe change in plastic form and conducting the process under water which prevent the growth of grains and complete re-crystallization of microstructures. The main reason for reduction in peak intensities and increase in their height was the presence of ultrafine grained phase and extra fine granules. Moreover, the friction behavior of samples were examined using pin on disk method, and a reduction in the friction coefficient was found which was 48 percent compared with the base metal.
    Keywords: copper alloy, Friction Stir Processing, underwater, Wear, XRD
  • Rasul Karimi, Mohammad Aboonajmi *, Sayed Reza Hassan Beygi Pages 52-60
    Application of traditional methods for the separation and sorting of healthy products from defective is a tedious and laborious, which needs fast and low cost non-destructive diagnostic system to overcome this problem. The present study was conducted with the aim of determining the internal quality of the tuber agricultural product (potato, Banba variety) with non-destructive sound test during the storage duration of 44 days with 78% moisture content. In order to determine the internal quality of the product during shelf life storage, sound and pressure test (as a control) were used. The results showed that the acoustic test has the ability to determine the quality of potato during the storage period. Also the effect of two independent variables of storage time and sample mass was compared on the bio-yield force (pressure test) and the firmness index using acoustic test. The results of this research revealed that the storage duration and mass of samples were significant at 1% probability level on quality parameters. In this study, the correlation coefficient between the firmness index and bio-yield force and the modulus of elasticity was 66% and 63%, respectively. The overal results of this research revealed sound test is capable for diagnostic internal quality of potato during 44 days of storage.
    Keywords: Non-Destructive, Firmness index, Potato, Shelf life, Sound test