فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال ششم شماره 8 (بهمن 1398)
  • سال ششم شماره 8 (بهمن 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/11/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فاطمه برندار، مجید الیاسی*، محمد جواد میرنیا، روح الله جماعتی صفحات 1-9

    استفاده از لوله های دولایه به دلیل بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی آن نسبت به لوله های تک لایه، مورد توجه صنایع مختلف قرار گرفته است. این لوله ها به روش های مختلفی تولید می شوند اما به دلیل حالت تنش فشاری در فرایند اکستروژن که امکان ایجاد باندهای متالورژیکی بین دو فلز را افزایش می دهد این فرآیند برای ساخت میله-ها و لوله های دولایه مناسب تر است. در این پژوهش تاثیر شکل سطح لوله بر تولید لوله های دولایه در دو حالت مس پوسته- آلومینیوم هسته و برعکس، به روش اکستروژن مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است. جهت دستیابی به اتصال مکانیکی مناسب و کیفیت مطلوب اتصال، لوله ها در سه حالت مختلف آماده سازی شدند. بدین ترتیب که شیارهایی بین دولایه ایجاد گردید تا لایه ها در هم قرار گیرند و توسط فرایند اکستروژن فضای خالی لایه ها پر گردید. در نهایت فرآیند اکستروژن لوله دو لایه در دو نسبت 40 و 60 درصد انجام گرفت. بمنظور بررسی خواص مکانیکی، آزمون لهیدگی برروی لوله های دولایه تولید شده توسط فرایند اکستروژن انجام شد. تصاویر میکروسکوپی در هر دو حالت مس پوسته- آلومینیوم هسته و برعکس نشان داد که ایجاد شیار در هر دولایه، سبب نفوذ و درآمیخته شدن مناسب دو جنس در یکدیگر می شود. همچنین نتایج آزمون لهیدگی لوله های دولایه نشان داد که لوله هایی که هر دو فلز دارای شیار بودند مقاومت بهتری نسبت به سایر نمونه ها در برابر لهیدگی دارد.

    کلیدواژگان: شکل دهی لوله دو لایه، اثر شکل سطح، اکستروژن مستقیم، آزمون لهیدگی
  • مسعود محمودی*، محمد کرکه آبادی، رمضانعلی حاجی قربانی صفحات 10-20

    شکل‏‏دهی افزایشی ورق فلزی یکی از فرآیند های فرم دهی بدون قالب می‏‏باشد. در این فرآیند ابزار سر کروی مسیر از پیش تعیین شده را طی می‏‏نماید تا با اعمال فشار موضعی به ورق آن را به شکل مد نظر تبدیل نماید. یکی از معایب موجود در فرآیند شکل‏‏ دهی افزایشی، پدیده برگشت فنری ورق می‏‏باشد. در این مقاله به بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر برگشت‏‏ پذیری فنری در ورق دو لایه مس- فولاد آستنیتی حاصل از شکل دهی افزایشی، پرداخته شده است. پارامترهای ورودی این فرآیند شامل قطر ابزار، گام عمودی، ضخامت ورق، عمق شکل‏‏ دهی، سرعت پیشروی و ترتیب قرارگیری لایه های ورق دولایه می‏‏باشد. با استفاده از شبیه سازی المان محدود فرآیند به کمک نرم افزار آباکوس و روش طراحی آزمایش های تاگوچی به کمک نرم افزار مینی تب، تاثیر پارامترهای ورودی بر روی برگشت‏‏ پذیری فنری و نیروی شکل‏‏ دهی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نتایج بدست آمده از شبیه سازی توسط آزمون تجربی اعتبار سنجی شده و مشخص شد که نتایج شبیه سازی المان محدود دارای هم پوشانی مناسبی در مقایسه با جواب ‏‏های نهایی بدست آمده از آزمون عملی می‏‏باشند. در پایان میزان تاثیر هر یک از پارامتر‏‏های نام برده شده بر روی برگشت فنری و نیروی شکل‏‏دهی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و مشخص شد که پارامتر ضخامت ورق بیشترین تاثیر را هم در برگشت فنری و هم نیروی شکل دهی دارا می باشد.

    کلیدواژگان: شکل‏‏ دهی تدریجی، ورق دو لایه، برگشت‏‏ فنری، مس-فولاد آستنیتی، نیروی شکل‏‏ دهی
  • امیرحسین مقدسی، محمدجعفر حداد*، محمد کاظمی نصرآبادی صفحات 21-32

    فولاد ضدزنگ17-4 PH یکی ازفولاد های ضدزنگ با استحکام بالا می باشد که کاربرد بسیاری در صنایع نظامی، نفت وگاز و غیره دارد که به دلیل استحکام بالا مانند دیگر موادسخت برش ماشین کاری آن دارای معضلات بسیاری می باشد.با توجه به پیشرفت های بسیار در بهبود خواص مواد به ویژه استحکام و سختی آن ها در سالیان اخیر،این امر اهمیت بیشتری به خود گرفته است.استفاده از منبع حرارتی کنترل شونده درکنار ماشین کاری (ماشین کاری داغ) به عنوان شیوه ای کارآمد برای ماشین کاری مواد سخت برش معرفی شده است.این امر همچنین باعث بهبود چشمگیر پارامتر های خروجی فرایند می شود. برای از بین بردن معضلات دیگر مانند سایش ابزار و نفوذ در دمای بالا در کنار فراینداز روانکاری کمینه (MQL) استفاده شده است .صافی سطح به عنوان یک پارامتر مهم در ماشین کاری به علت استحکام و سختی بسیاربالا یکی ازچالش های ماشین کاری این فولاد می باشد. با استفاده از این روش صافی سطح و همینطور سلامت سطح نهایی به مقدار بسیار چشمگیری بهبود یافته است.در این پژوهش تاثیر سرعت برشی،سرعت برشی و دمای اعمال شده درفرآیند برصافی سطح و سلامت سطح در فرایند تراشکاری بررسی شده است. با استفاده از ماشین کاری ترکیبی صافی سطح نهایی 70 تا 100 درصد بهبود داده شده است و همچنین بدست اوردن پروفیل یکنواخت زبری سطح نیز نشان داده شده است.ماشین کاری ترکیبی نشان داده است که تمامی عیوب سطحی مانند ترک و میکروترک ها و همچنین ذرات چسبیده شده روی سطح را از بین می برد که نشان دهنده بهبود چشمگیر در استحکام خستگی نیز می تواند باشد.

    کلیدواژگان: موادسخت برش، ماشین کاری داغ، صافی سطح، سلامت سطح، روانکاری کمینه(MQL)
  • مرتضی بهزادنسب*، مطهره حسینی صفحات 33-42

    چاپگرهای سه بعدی در دهه اخیر کاربرد گسترده ای در صنعت پیدا کرده اند به نحوی که از آین تکنولوژی گاها به عنوان انقلاب چهارم صنعتی یاد می شود. استریو لیتوگرافی یکی از قدیمیترین و در عین حال دقیق ترین روش های مورد استفاده در این صنعت است. علی رغم مطالعات فراوان در زمینه های مختلف تشکیل دهنده این تکنولوژی درزمینه تقویت خواص مکانیکی رزین های مورد استفاده در این روش جهت کاربرد به عنوان قطعه نهایی و بدون فرآیندهای اضافه پساپخت، به خصوص در چاپگرهای صفحه متحرک به سمت بالا (اغلب پرینترهای رومیزی)، مطالعات کمی شده است. در این مقاله سعی شده با استفاده از افزودن میکرو و نانو ذرات ساده و اصلاح سطح شده کربنات کلسیم به یک رزین صنعتی با همزن مکانیکی خواص فیزیکی مکانیکی آن ها تقویت گشته و همزمان محدودیت ها و تاثیرات میزان افزایش ذرات بر سایر خواص مطالعه گردد. مشاهده شد که ویسکوزیته بهینه برای استفاده در این چاپگرها 180تا 300 سانتی پواز میباشد. همچنین مشاهده شد که افزودن ذرات کربنات کلسیم موجب کاهش جمع شدگی حاصل از پخت شده و با افزایش میکرو و نانو ذرات خواص مکانیکی تا 70 درصد بهبود می یابد. علاوه بر آن مشاهده شد که انجام فرآیند پسا پخت بر روی نمونه های تهیه شده به این روش حیاتی می باشد.

    کلیدواژگان: چاپ سه بعدی، استریو لیتوگرافی، خواص فیزیکی مکانیکی، نانوتکنولوژی، اصلاح سطح
  • فاطمه ریاحی، عباس مزیدی*، محمد مهدی جلیلی، علی مختاری صفحات 43-53
    پرکاربردترین عملیات در دندان پزشکی ترمیم دندان است. در طی این فرایند، دندان پزشک با یک ابزار دورانی که سرعت بسیار بالایی دارد از قسمت پوسیده دندان یا ترمیم شدگی های آسیب دیده براده برداری می کند. در حین انجام این عمل تماس ابزار با لایه های دندان نیروهایی ایجاد می کند که به آن ها نیروهای برشی گفته می شود. آگاهی از حدود یا مقدار دقیق نیروی برش در کارهای پزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است تا آنجا که کارهای بسیاری در این حوزه به اندازه گیری نیرو به صورت آزمایشگاهی پرداخته اند که انجام آن به صرف وقت و هزینه بالایی نیاز دارد. نیروی برش در لایه های مختلف دندان متفاوت است و دندان پزشک بازخوردی از اینکه در کدام لایه در حال کار است ندارد. به عبارت دیگر تشخیص لایه حین عملیات، برای دندان پزشک کاملا حسی و تجربی و علاوه بر آن یک مسئله چالش برانگیز است. موضوع اصلی این پژوهش، شبیه سازی نیرو و ارتعاشات فرز دندان پزشکی است. سیگنال های ارتعاشات منبع قوی از اطلاعات هستند که می توانند برای تشخیص لایه های دندان مورد استفاده قرار گیرند. از نقطه نظر نویسندگان، برای اولین بار در این پژوهش، ضرایب مخصوص برش برای دو لایه اصلی دندان با استفاده از نرم افزار المان محدود به دست آمده است. هم چنین، برای اولین بار ارتعاشات و نیرو در دو لایه اصلی دندان با استفاده از تئوری تیر تیموشنکو، معادلات نیرویی فرزکاری و در نظر گرفتن ضخامت براده دینامیکی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته است. از نتایج این پژوهش می توان برای بهبود کیفیت و کارایی عملیات ترمیم دندان و هم چنین به عنوان مقدمه ای برای ساخت یک هندپیس هوشمند استفاده کرد.
    کلیدواژگان: فرز دندان پزشکی، ضرایب مخصوص برش، ارتعاشات، تیر تیموشنکو، ضخامت براده دینامیکی
  • مهدی طیباتی، حامد احمدی*، غلامحسین لیاقت صفحات 54-66

    در این مقاله مطالعه ای پارامتریک بر روی تاثیر ضخامت و لایه چینی لایه های کامپوزیتی در فروریزی جاذب انرژی هیبریدی با مقطع دایره و جنس آلومینیوم پیچیده شده با الیاف شیشه/ اپوکسی به صورت تجربی و عددی بررسی شد. نمونه ها با استفاده از روش تزریق رزین توسط پمپ خلاء ساخته شد و تحت بار شبه استاتیک قرار گرفتند. انرژی ویژه جذب شده به عنوان معیاری برای ارزیابی جاذب های انرژی استفاده گردیده و همچنین نوع و نحوه عملکرد مکانیزم های تخریب موجود در طول فروریزی مورد بررسی کامل قرار گرفته است. در بررسی عددی، جاذب انرژی مورد استفاده توسط چند لایه المان پوسته ی مقید شده در نرم افزار ال اس داینا مدل سازی و اثر آغازگر با کاهش پیوسته طول لایه های پوسته نسبت به یکدیگر در نظر گرفته شد. ترک های بین لایه ای با اتصال قید جداشونده، طبق فرمول بندی نیرو - جدایش مدل گردید و برای از بین بردن اثرات اندازه مش از معیار طول ناحیه چسبندگی بهره برده شده است. اکثر خواص مکانیکی مورد نیاز برای مدلسازی نیز با استفاده از آزمایش های استاندارد اندازه گیری گردید. نتایج تطابق قابل قبولی بین داده های تجربی و مدلسازی عددی نشان می دهند. با افزایش ضخامت، نیروی ماکزیمم، نیروی میانگین و انرژی جذب شده (EA) افزایش یافته است. مود فروریزی لوله آلومینیومی در جاذب انرژی آلومینیومی در مقایسه با جاذب انرژی هیبریدی، از مود آکاردیونی به الماسی تغییر شکل پیدا کرد. همچنین فروریزی الیاف به صورت پیوسته و با تشکیل لایه های خم شونده به بیرون همراه بوده است.

    کلیدواژگان: جاذب انرژی هیبریدی فلز-کامپوزیت، کامپوزیت شیشه، اپوکسی، بارگذاری شبه استاتیکی، جذب انرژی ویژه
|
  • Barandar Fatemeh, Majid Elyasi *, Javad Mirnia Mohammad, Jamaati Rohollah Pages 1-9

    The use of bimetal tubes due to the improvement of its mechanical and physical properties compared to single layer tubes has been considered by various industries. These tubes are produced in a variety of processes, but because of the compressive stress in the extrusion process, this process is more suitable for making rods and tubes which increases the possibility of forming metallurgical bands between the two metals. In this study, the effect of the tube surface shape on the production of bimetal tubes in both copper shell and aluminum core and vice versa has been investigated through extrusion process. In order to achieve the proper mechanical connection and optimum connection quality, the tubes were prepared in three different surface shapes. In this way, grooves between the bimetal tubes were created to form the layers and were filled by the process of extrusion of the empty space of the layers. Finally, extrusion process of bimetal tubes was carried out in two extrusion ratio of 40 and 60 percent. In order to investigate the mechanical properties, the crushing test was performed on the produced bimetal tubes. Microscopic images in both copper shell and aluminum core and vice versa showed that the formation of the groove in each two-layers, causes the proper mixing between the two tube layers. Also, the results of the crushing test showed that the tubes with both grooves had better resistance than the other ones.

    Keywords: Formation of bimetal tubes, Effect of surface shape, Forward extrusion, Crushing test
  • Masoud Mahmoodi *, Mohammad Karkeabadi, Ramezanali Hajighorbani Pages 10-20

    The Incremental Sheet metal forming is one of the dieless forming processes. In this process, the ball nose tool runs the predetermined path to form the sheet by applying the local pressure on the sheet. One of the disadvantages of the incremental forming process is the springback phenomenon. In this paper, the effect of parameters on the springback in the two layear sheet Cu / Austenite St produced by the Single Point Incremental Sheet Forming has been investigated. The input parameters of this process include the tool diameter, vertical step, sheet thickness, depth of form, forward velocity, and arrangement of layers of the double layer sheet. Using the finite element simulation via Abaqus software and the Taguchi design of experiments method via Minitab software, the effect of input parameters on springback and forming force has been investigated. Also, the results of the simulation were validated by the empirical test and it was determined that the finite element has an appropriate overlap in extraction of the final results. At the end, the effect of each of the parameters mentioned on the springback and forming force was analyzed. It was determined that the thickness of the sheet had the greatest effect on both springback and forming force.

    Keywords: Incremental Forming_Two layers sheet_Spring Back_Copper - Austenitic Stainless Steel_Forming force
  • Amir Hossein Moghadasi, Mohammad Jafar Hadad *, Mohammad Kazemi Nasrabadi Pages 21-32

    17-4 ph stainless steel is one of the high strength stainless steel that is widely used in military, oil and gas industries, which has many problems due to its high strength, such as other new and high strength materials face to a lot of problems. Due to the great improvement in material properties especially their strength and hardness in recent years, this has become more evident. The use of controlled heat source along with machining (hot machining) (heat-assisted machining) has been introduced as an efficient way for machining hard-cutting materials. This also significantly improves the process output parameters. Minimum quantity lubrication (MQL) has been used to eliminate other dangers, such as tool wear and high-temperature infiltration. The surface roughness as an important parameter in machining due to its high strength and hardness is one of the challenges of machining this steel. Using this method, surface integrity has improved significantly. In this study, the effect of cutting velocity, feed rate and applied temperature on the surface have been investigated on the surface integrity. The surface roughness has been improved by using a hybrid machining up to 70 to 100%, as well as a uniform surface roughness profile. The hybrid machining has shown that all surface imperfections, such as tricks and microcracks, sticking particles Eliminates at the surface, which can indicate a dramatic improvement in fatigue strength.

    Keywords: Hard to cut materials, heat-assisted machining, surface integrity, Minimum quantity lubrication (MQL)
  • Morteza Behzadnasab *, Motahare Hosseini Pages 33-42

    3D printers have become widely used in the industry in the last decade so that this technology is sometimes referred to as the fourth industrial revolution. Stereolithography is one of the oldest and, at the same time, the most accurate method used in this industry. Despite numerous studies in various fields involved in this technology, there is a lack of quantitative studies on strengthening the mechanical properties of resins used in this method for application as the final piece and without post-processing, especially in button-up printers (mainly used in desktop printers). In this paper, the physical and mechanical properties of an industrial grade resin were improved via addition of calcium carbonate micro and nanoparticles, with and without surface modification with a mechanical stirrer, at the same time the limitations and effects of adding this filler on other properties such as printability have been studied. It was found that optimal viscosity for use in these printers is ranged between 180 to 300 centipoise. It was also observed that the addition of calcium carbonate particles reduced the curing induced shrinkage and improved the mechanical properties up to 70% with the increase of micro and nanoparticles. In addition, it was observed that the post-curing process is critical to achieving the optimal properties.

    Keywords: 3D Printing_stereolithography_physical & mechanical properties_Nanotechnology_Surface modification
  • Fatemeh Riyahi, Abbas Mazidi *, Mohammad Mahdi Jalili, Ali Mokhtari Pages 43-53
    Tooth restoration is the most frequent operation in dentistry. During this process, the dentist removes chip from carious or damaged restoration part of tooth by a high speed rotating tool. The forces generated due to tool and tooth layers contact are called cutting forces. In medical works, knowing the magnitude of cutting forces is very important, as many efforts has been done in this area to measure those experimentally. However, a lot of time, money, and energy would be require for experimental tests. The cutting force varies at different tooth layers and the dentist has no feedback on which layer is under milling operation (objective layer). In other words, a dentist detects objective layer based on experiments and physical sense during the operations. Consequently, online detection of objective layer is a challenging issue. The main object of current research is the simulation of force and vibration of dental bur. Vibration signals are a powerful source of information that can be used to detect dental layers. To the best author's knowledge, the specific cutting force coefficients for the two main dental layers are obtained for the first time in current study. In addition, vibration and force in the two main layers of the tooth are compared and analyzed using the Timoshenko beam theory, the milling force equations and the dynamic chip thickness. The results of this effort can be used to improve the quality and efficiency of dental restoration and to give an initial view on producing an intelligent hand-piece.
    Keywords: Dental Bur, Cutting Force Coefficients, vibration, Timoshenko beam, Dynamic Chip Thickness
  • Mehdi Tayyebati, Hamed Ahmadi *, Gholamhossein Liaghat Pages 54-66

    In this paper, a parametric study on the effect of thickness and stacking sequence of composite layers in a hybrid energy absorber with an aluminum tube wrapped with glass/epoxy composite layers has been experimentally and numerically investigated. The samples were fabricated by vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) and tested under a quasi-static crushing load. Specific absorbed energy was used as a criterion for evaluating. In addition, the type and mode of failure mechanisms during the crushing have been thoroughly investigated. The energy absorbers used by the multi-layered shell element is modeled in Ls-Dyna software and the effect of the trigger is considered with continuous reduction of the length of the shell layers relative to each other. The interlayer cracks are modeled according to the force-separation formulation and are used to eliminate the mesh size effects from the adhesion length criterion. Most of the mechanical properties required for modeling were also measured using standard tests. The results show an acceptable correlation between experimental data and numerical modeling. As the thickness increased, the maximum force, mean force, and absorbed energy (EA) increased. Aluminum Crash mode in aluminum tube compared to hybrid tube, it has been transformed from accordion to diamond. In addition, fiber collapse has been associated with the formation of outward bending layers.

    Keywords: Metal-Composite hybrid energy absorber, Glass, epoxy composite, Quasi-static loading, Specific energy absorption