فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال هفتم شماره 8 (آبان 1399)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال هفتم شماره 8 (آبان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/08/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • یوسف میرزالو، پیام سرائیان*، احسان شکوری، محمد نجفی صفحات 1-9

    در فرآیند وکیوم فرمینگ تعیین شرایط بهینه و انتخاب مقادیر مناسب پارامترها سبب بهبود کیفیت ابعادی و ظاهری قطعات و کاهش ضایعات و دورریز قطعات، طی فرآیند تولید می شود. در این تحقیق ورق با ضخامت 2 میلی متر از جنس ABS انتخاب و قالب آن از جنس آلومینیوم ساخته شد، سپس آزمون های تجربی با دو ضخامت اولیه ورق (4 و 5 میلی متر)، شش زمان حرارت دهی ("315,"330 ,"345 و"360, "375, "390) و جهت تغذیه ورق (عمودی یا افقی جهت اکسترود) انجام گردید. بعد از اندازه برداری سه بعدی قطعات وکیوم شده، تاثیر پارامتر های فوق بر روی تغییرات ضخامت و انقباض حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. افزایش زمان حرارت دهی سبب بهبود جریان پذیری و توزیع یکنواخت ضخامت ورق گردیده و کمترین تغییرات ضخامت تا 2 درصد در زمان حرارت دهی "345 برای ورق 4 میلی متر و "390 برای ورق 5 میلی متر و کمترین انقباض حرارتی 0.3 درصد در زمان حرارت دهی "315 برای ورق 4 میلی متر در شرایط یکسان تغذیه ورق (عمود بر جهت اکسترودV) حاصل گردید. با تغییر ضخامت اولیه ورق از 4 به 5 میلی متر، تغییرات ضخامت روند کاهشی داشته اما انقباض حرارتی تا 0.9 درصد افزایش یافت. عمود بودن ساختار زنجیره ای مواد اکسترود شده با جهت وکیوم باعث مقاومت لغزش لایه ها بر روی یکدیگر و کاهش تغییرات ضخامت در حالت عمودیV از 35 درصد به صفر و انقباض حرارتی از 1.2 به 0.3 درصد شده است.

    کلیدواژگان: ضخامت، زمان حرارت دهی، جهت اکسترود، انقباض حرارتی
  • محمدجعفر حداد*، جواد مکاریان، محسن دهقانپور ابیانه صفحات 10-18
    بارگذاری سنگ در فرآیند سنگ زنی به علت چسبیدن و جوش خوردن براده های جدا شده از سطح قطعه کار در فضای خالی بین دانه ها امری اجتناب ناپذیر است. میزان این بارگذاری تابع عواملی همچون جنس قطعه کار، شرایط سنگ زنی، شرایط خنک کار-روان کار و توپوگرافی سطح سنگ است. مشخص کردن زمان دفع براده های موجود از سطح سنگ یکی از متغیر های مهم در فرآیند سنگ زنی است که باعث جلوگیری از چسبیدن براده های بارگذاری شده به روی سطح قطعه کار و در نتیجه افزایش زبری و عیوب سطح می شود. روش های متعددی برای آنالیز و پایش وضعیت شرایط سطح سنگ وجود دارد که در این پژوهش با استفاده از پردازش تصویر در نرم افزار پایتون به مقایسه ی بین شرایط متفاوت درسینگ و محیط های خنک کار-روان کار بر میزان بارگذاری سطح سنگ پرداخته می شود. در تحقیق حاضر با بررسی تصاویر مربوط به سطح سنگ در مراحل قبل و بعد از فرآیند سنگ زنی اینکونل 738 تحت شرایط مختلف خنک کار-روانکار، شرایط بهینه برای توپوگرافی سطح سنگ و همچنین سرعت پیشروی قطعه کار هنگام فرآیند سنگ زنی به منظور جلوگیری از بارگذاری بیش از حد ارایه شده است. بطورکلی با انجام درسینگ خشن و کاهش سرعت پیشروی قطعه کار هنگام فرآیند سنگ زنی می توان میزان بارگذاری چرخ سنگ را کاهش داد.
    کلیدواژگان: سنگ زنی، پردازش تصویر، بارگذاری سنگ، توپوگرافی سطح سنگ، درسینگ
  • محمدعلی سلیمی، شهرام اعتمادی حقیقی*، آیت الله قره قانی صفحات 19-27

    از جمله تحقیقات در حوزه ربات های پرنده، طراحی فرآیند بال زدن به شکلی است که بتواند بازدهی بالاتر و قدرت مانور بیشتری داشته باشد. قدرت مانور بیشتر از طریق هندسه بال متغیر قابل حصول است و برای بازدهی بیشتر، استفاده از اثر تغییرات زاویه حمله بال میسر است. اثر مثبت زاویه حمله معمولا بصورت زاویه حمله ثابت در سیکل بال زدن قبلا نیز مورد توجه بوده است. بررسی اثر تغییرات زاویه حمله بال در هر سیکل بال زدن، محور اصلی بحث این مقاله است. در این مطالعه ابتدا مدل سه بعدی بال تهیه شده و سپس در نرم افزار انسیس فلوینت، نیروی برا حاصل از بال زدن پرنده با هندسه بال متغیر محاسبه می شود. تغییرات زاویه حمله بصورت متناوب و با فرکانسی معادل فرکانس بال زدن است. ابتدا عملکرد مدل عددی با نتایج تحقیقات قبلی روی مدل یک بال با زاویه حمله ثابت صحه سنجی می شود. سپس شبیه سازی عددی فرآیند بال زدن برای مدل بال با زاویه حمله متغیر بررسی می شود. نتایج بدست آمده نشان دهنده این واقعیت است که بهبود بازدهی فرایند بال زدن و افزایش نیروی برا به مقدار بیش از ده درصد است با این روش امکان پذیر است.

    کلیدواژگان: تحلیل عددی، نیروی برا، ربات پرنده، هندسه بال متغیر، زاویه حمله متغیر بال
  • سید جلال هاشمی* صفحات 28-35

    شکل دهی تدریجی تک نقطه ای یکی از فرآیندهای نوین در شکل دهی ورق های فلزی محسوب می شودکه توانسته با ایجاد تغییر شکل های پلاستیک موضعی در ورق، میزان بالایی از شکل دهی را در آن ها به وجود آورد. در این مقاله، ابزار جدیدی برای تولید فلنج های استوانه ای بر پایه اصول فرآیند شکل دهی تدریجی معرفی می شود. با استفاده از این ابزار برای شکل دهی فلنج، به جای استفاده از فرز مجهز به کنترل عددی کامپیوتری از ماشین فرز دستی استفاده می شود. شکل دهی دیواره فلنج با یک ابزار جدید که شامل دو سنبه شکل دهی است انجام می گیرد. دنباله ابزار بر روی اسپیندل دستگاه فرز بسته شده و مقدار خارج از مرکز بودن سنبه ها قطر نهایی فلنج را تعیین می کند. حرکت ابزار در حال دوران، ساده و با گام مشخص رو به پایین می باشد. نتایج نشان می دهد با استفاده از این روش می توان فلنج ها با قطرهای مشخص را با سرعت بالا روی ورق های آلومینیومی شکل داد. با افزایش قطر سوراخ اولیه ایجاد شده روی ورق، ارتفاع فلنج بیشتری قابل دستیابی بوده اما نازک شدگی هم افزایش می یابد. افزایش سرعت دورانی ابزار منجر به شکل دهی فلنج هایی با ارتفاع بیشتر شده اما با بیشتر شدن سرعت پیشروی عمودی ابزار ارتفاع کمتری شکل داده می شود.

    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی، سنبه شکل دهی خارج از مرکز، سرعت دورانی، فلنج
  • حسین دهستانی، محمد مهدی ابوترابی* صفحات 36-44
    تراشکاری به کمک وایرکات (WEDT) یکی از زمینه های تحقیقاتی نسبتا جدید در ماشینکاری است. دلیل اصلی استفاده از وایرکات در تراشکاری، عدم تماس ابزار و قطعه کار حین فرآیند برش است که باعث می شود سختی و تردی قطعه کار عامل محدود کننده ای برای برش نباشند. برای تراشکاری به کمک وایرکات لازم است یک مکانیزم چرخان به دستگاه وایرکات اضافه شود تا ضمن نگه داشتن قطعه کار موجب دوران آن شود. در این مقاله، تاثیر پارامترهای شدت جریان برق و پیشروی میز روی صافی سطح و عمر خستگی قطعه کار از جنس Mo40 با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ بررسی و میزان تاثیر هریک از پارامترهای ورودی با استفاده از آنالیز واریانس مشخص شده است. طبق نتایج به دست آمده از آزمایش های تجربی، با افزایش میزان پیشروی میز و شدت جریان، صافی سطح و عمر خستگی قطعه کار کاهش می یابند. پیشروی به ترتیب با 87 و 75 درصد تاثیر بر زبری سطح و عمر خستگی، پارامتر تعیین کننده است. کمترین زبری سطح به میزان 63/1 میکرومتر و بیشترین عمر خستگی به میزان 85613 دور، با استفاده از مقادیر 1 آمپر برای جریان و 4/0 میلی متر بر دقیقه برای نرخ پیشروی در فرآیند WEDT به دست آمده است، اما در سایر آزمایش های فرآیند WEDT زبری سطح، بیشتر و عمر خستگی، کمتر از فرآیند تراشکاری معمولی است. متوسط زبری سطح در فرآیند WEDT نسبت به تراشکاری معمولی، 52% بیشتر و متوسط عمر خستگی قطعه کار در فرآیند WEDT نسبت به تراشکاری معمولی 8/16% کمتر شده است.
    کلیدواژگان: تراشکاری، تراشکاری به کمک وایرکات، زبری سطح، عمر خستگی، سطح پاسخ
  • محمد ذبیحی گرگری، حمیدرضا شاهوردی*، محمد امامی، محسن عسکری پیکانی صفحات 45-53

    در تحقیق حاضر اثر افزودن 2/5 درصد وزنی عنصر کروم روی استحاله ی فازی، ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد منگنز متوسط پیشرفته ی استحکام بالا با 4/5 درصد وزنی منگنز بررسی شده است. افزودن عنصر کروم، باعث افزایش سختی پذیری گردید و همین امر باعث شد تا بعد از فرآیند نورد داغ و سرمایش ورق نورد شده در هوا، بدون انجام فرآیند آستنیته کردن و سرمایش سریع که جزیی از فرآیند تولید ورق های فولاد های منگنز متوسط است ساختار تماما مارتنزیتی تشکیل شده و این مرحله از فرآیند تولید فولاد منگنز متوسط پیشرفته ی استحکام بالا حذف شود. همچنین وجود عنصر کروم با تغییر ماهیت فازهای کاربیدی و تشکیل فازهای کاربیدی با دمای پایداری بالاتر، انتخاب دمای بالاتر آنیل را امکان پذیر ساخت. بررسی های ریزساختاری، فازی و سختی سنجی، تشکیل فاز مارتنزیت با سختی 461 ویکرز بعد از فرآیند نورد داغ را تایید کردند. انجام فرآیند آنیل بین دماهای بحرانی در دمای 700 درجه ی سانتی گراد به مدت 10 دقیقه باعث برگشت فاز آستنیت به ساختار شد و خواص مکانیکی مطلوب نظیر استحکام کششی نهایی 940 مگا پاسکال و ازدیاد طول نهایی 17 درصد حاصل گردید. وجود فاز آستنیت باقی مانده و کاهش قابل ملاحظه ی سختی و افزایش ازدیاد طول بعد از آنیل، انجام فرآیند آنیل بین دماهای بحرانی را تایید کرد.

    کلیدواژگان: عنصر کروم، فولاد پیشرفته ی استحکام بالا، فرآیند آستنیته کردن و سرمایش سریع، سرمایش در هوا، آنیل بین دماهای بحرانی
|
  • Yoosef Mirzaloo, Ehsan Shakouri, Mohamad Najafi Pages 1-9

    In vacuum forming process, determining the optimum conditions and selecting the appropriate values of parameters improves the dimensional and physical quality of the components and reduces waste and discarded parts during the manufacturing process. In this research, the ABS sheet with 2 mm thickness was selected and the mold was made from aluminum, then the experimental tests were performed by varying the initial sheet thickness (4 and 5 mm), Six temperature times ("315,"330 ,"345 و"360, "375, "390) and direction of feeding the sheet (vertical or horizontal for extruding). After 3D-measurement of vacuum components, the influence of the values and conditions of the parameters on the thickness and thermal shrinkage changes were studied. Increasing the heating time resulted in improved flow and steady distribution of sheet thickness, While the minimum changes of thickness (up to 2%) for the vacuum of the 4 mm sheet happened in heating time of 345", and for the vacuum of the 5mm sheet occurred in heating time of 390", and minimum thermal shrinkage (0.3%) was seen in heating time of 315" for 4 mm sheet by feeding vertical to the direction of extrudes. By changing the primary thickness of the sheets from 4mm to 5 mm, thickness variations reduced but the thermal shrinkage increased up to 0.9%. The vertical position of extruded materials chained structure with vacuum orientation caused the layers slippage resistance on each other and led to decreased thickness variations from 35% to zero and also reduced thermal shrinkage from 1.2 to 0.3 %.

    Keywords: thickness, Heating time, Extruded Direction, Thermal Shrinkage
  • Mohammadjafar Hadad *, Javad Makarian, Mohsen Dehghanpour Pages 10-18
    Wheel loading in the grinding process is inevitable due to the chips arrangement separated from the surface of the workpiece in the gap between the grains. The amount of this loading depends on the factors such as workpiece material, grinding parameters, coolant-lubricant conditions and wheel surface topography. Determining the time to remove the chips from the wheel surface is one of the important variables in the grinding process, preventing the chips from sticking to the surface of the wheel and thus increasing the roughness of the surface. There are several methods for analyzing and monitoring the condition of wheel surface. In this study the influence of dressing condition and coolant-lubricant environments on the wheel surface loading has been investigated using image processing in python software. Using the examination of wheel surface images in pre and post grinding process of Inconel 738 under various condition of coolant-lubricant, optimal conditions for grinding wheel surface topography as well as workpiece feed rate are provided to prevent excessive loading.
    Keywords: Grinding, image processing, wheel loading, grinding wheel topography, Dressing
  • MohamadAli Salimi, Shahram Etemadi Haghighi *, Ayat Ghareghani Pages 19-27

    Recently many researches are being conducted on flying robots. One field is to design the flapping kinematics to achieve better performance and maneuverability. Better maneuverability is achievable via variable wing geometry and for better performance, the effect of wing’s angle of attack can be considered. Positive effect of angle of attack is studied before however, variations of angle of attack in a flapping cycle is the main subject in this paper. Three dimensional model of wing and body is inserted in ANSYS-FLUENT and aerodynamic lift force is simulated and calculated. Each wing is modeled as a two-part mechanism with relative motion. Comparing to previous studies, wings’ angle of attack periodically changes which is more similar to natural flapping and improves efficiency. Change rate of this variations is equal to flapping frequency. At first numerical simulations are verified by a previous study on a wing with fixed angle of attack. Then the wing with variable angle of attack is numerically simulated. Results show that an improvement of the lift force for more than ten percent is achievable by this method.

    Keywords: Numerical analysis, Lift force, Ornithopter, Variable wing geometry, Variable wing's angle of attack
  • Seyed Jalal Hashemi * Pages 28-35

    Single point incremental forming is one of the novel processes in forming of metallic sheets that has created high forming levels in sheet by local plastic deformation. In this paper, new tool based on incremental forming principles is introduced for production of cylindrical flange. Using this tool for forming of the flange, the manual milling machine is used instead of milling machine equipped with computer numerical control (CNC). Forming of flange wall is accomplished by a new tool that includes two forming punches. Tool shank is fixed on milling machine spindle and the value of eccentricity determines the final diameter of flange. Movement of rotary tool is simple and downward with defined step. The results show that flanges with specified diameters can be formed by using this method very fast. Increasing the diameter of the primary hole created on the sheet increases the flange height but also increases the thinning. Increasing rotational speed results in forming flanges with higher height but increasing vertical feed rate of tool decreases the flange height.

    Keywords: Incremental Forming, Eccentric forming punch, Rotational Speed, flange
  • Hossein Dehestani Pages 36-44
    Wire electrical discharge turning (WEDT) is one of the relatively new areas of research in machining. The main reason for using WEDT is the lack of contact between the tool and the workpiece during the cutting process, which makes the workpiece hardness and brittleness not a limiting factor for cutting. For WEDT it is necessary to add a rotating mechanism to the wire cut device to rotate the workpiece while holding it. In this paper, the effect of current intensity and feed rate on surface roughness and fatigue life of workpiece Mo40 is investigated using design of experiments with response surface method and the effect of each input parameters is determined using analysis of variance. According to the results of the experimental experiments, with increasing table feed and current intensity, surface finish and fatigue life of the workpiece decrease. Feed rate with 87 and 75% effect on surface roughness and fatigue life, respectively, is the determining parameter. The lowest surface roughness (1.63 µm) and the highest fatigue life (85613 rev) were obtained using values of 1 ampere for current and 0.4 mm/min for feed rate in the WEDT process, but in other experiments of the WEDT process, the surface roughness is higher and the fatigue life is less than that of the conventional turning. The average surface roughness in the WEDT process is 52% higher than that of conventional turning, and the average fatigue life of the workpiece in the WEDT process is 16.8% lower than that of conventional tuning.
    Keywords: Turning, Wire electrical discharge turning, Surface roughness, Fatigue life, Response Surface
  • Mohammad Zabihi Gargari, HamidReza Shahverdi *, Mohammad Emami, Mohsen Askari Paykani Pages 45-53

    The present study investigates the effects of adding 2.5 wt,% of chromium on the phase transformation, microstructure, and mechanical properties of an advanced medium-manganese high-strength steel containing 4.5 wt.% of manganese. The addition of chromium enhanced the hardenability and a fully martensitic structure formed after the hot-rolling process and air-cooling the rolled sheet and consequently austenitization and rapid cooling which are part of the production route of medium-manganese steel sheets was eliminated. Also, the addition of chromium made it possible to choose higher annealing temperatures because of transforming the carbide phases into carbides stable at higher temperatures. The investigation of the microstructure, phases, and hardness verified the formation of martensite with a Vickers hardness of 461 after hot rolling. Performing intercritical annealing at 700°C for 10 min caused the austenite phase to return to the structure and produced satisfactory mechanical properties, including an ultimate tensile strength of 940 MPa and an elongation of 17%. The reverse austenite phase, the considerable reduction in hardness, and the enhancement of elongation after annealing verified the intercritical annealing process.

    Keywords: Chromium, Advanced High-strength Steel, Austenitization, quenching process, Air Cooling, Intercritical annealing