فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال هشتم شماره 3 (خرداد 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هادی عیوضی باقری، حمید گرجی*، محمد بخشی صفحات 1-8
    با توجه به ماهیت ترموالکتریکی فرآیند تخلیه الکتریکی، بررسی خواص سطحی قطعاتی که با این روش آلیاژسازی سطحی می شوند، حایز اهمیت می باشد. لذا در این پژوهش تاثیر فرآیند آلیاژسازی سطحی آلومینیوم خالص با استفاده از الکترود مونل 400 به روش تخلیه الکتریکی بر روی خواص مکانیکی سطح مورد بررسی قرار گرفته است. برای طراحی آزمایش ها پارامترهای زمان روشنی پالس و شدت جریان به عنوان پارامترهای ورودی و پارامترهای تنش های پسماند سطحی و عمق فرورونده ویکرز به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شدند. علاوه براین وضعیت جذب امواج الکترومغناطیس لایه آلیاژسازی شده سطحی با استفاده از نرم افزار کامسول تعیین شد. براساس نتایج بدست آمده، مقدار عمق فرورونده ویکرز کمترین مقدار را در سطح داشته و با افزایش فاصله از سطح، میزان عمق فرورونده افزایش می یابد. از طرفی دیگر، با افزایش پارامترهای ورودی زمان روشنی پالس و شدت جریان، به دلیل افزایش میزان ورود عناصر آلیاژی (مس و نیکل) به سطح آلومینیوم و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی، عمق فرورونده کاهش می یابد. همچنین با بررسی وضعیت جذب امواج الکترومغناطیس در لایه سطحی ایجاد شده با استفاده از شبیه سازی مشخص شد بیشترین مقدار جذب لایه ایجاد شده در محدوده 5/10 -11 گیگاهرتز می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی سطح، تخلیه الکتریکی، فرورونده ویکرز، تنش پسماند
  • حسین نوروزی صحرائی، کیان کرمی نژاد، سعید کهربائی*، مهرداد کاشفی، ایمان احدی اخلاقی، احسان احدی اخلاقی صفحات 9-19
    یکی از مهمترین مشکلات فرآیند سنگ زنی در شرایط عدم کنترل صحیح پارامترهای آن، وقوع سوختگی سنگ زنی می باشد که منجر به افت خواص مکانیکی و کارایی قطعه می شود. پژوهش حاضر با هدف شناسایی غیرمخرب پدیده سوختگی سنگ زنی در قطعات فولادی انجام شده است. برای این منظور، با تغییر پارامترهای سنگ زنی، میزان متفاوتی از سوختگی در سطح قطعات فولاد ساده کربنی ایجاد شده است. نتایج حاصل از مشاهدات میکروسکوپی و آزمون ریزسختی سنجی، وقوع دو نوع سوختگی نرم شدگی حرارتی (بازپخت سطحی) و سخت شدگی مجدد (تشکیل لایه سفید سخت در سطح) را نشان می دهد. در بیشترین شدت میزان سوختگی، سختی در سطح از 600 ویکرز به بیش از 900 ویکرز افزایش و در لایه های زیرین نیز در اثر وقوع سوختگی نرم شدگی حرارتی تا حدود 450 ویکرز کاهش یافته است. در این پژوهش، به بررسی قابلیت دو نوع پروب اندازه گیری نفوذپذیری مغناطیسی و نشت شار مغناطیسی در تشخیص سوختگی سنگ زنی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که خروجی های هر دو پروب متاثر از تغییرات ریزساختاری ناشی از سنگ زنی می باشند. در اثر وقوع سوختگی نرم شدگی حرارتی، افزایش در نفوذ پذیری و کاهش در میزان شار نشتی متناسب با ضخامت لایه نرم شده رخ می دهد. همچنین، برای نمونه های دارای سوختگی سخت شدگی مجدد، اثرات غیرهمسوی ناشی از سخت شدن در سطح و نرم شدن در لایه های زیرین، بر هر دو پارامتر مغناطیسی مشاهده و تحلیل شده است. این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از پروب های غیرمخرب طراحی شده امکان شناسایی سوختگی ناشی از سنگ زنی، به ویژه تشخیص نرم شدگی حرارتی که در صنعت بیشتر رخ می دهد، فراهم می باشد.
    کلیدواژگان: سوختگی سنگ زنی، آزمون غیرمخرب، روش نشت شار مغناطیسی، نفوذ پذیری مغناطیسی
  • محسن قدیانی*، ولی انجیل الی صفحات 20-34
    این یک واقعیت است که شکل تابع شکاف یاتاقان یکی از اجزای مهم طراحی است. از سوی دیگر، بررسی‎های تجربی حاکی از آن است که یاتاقان‎های با صفحات ناهموار و یا دارای انحناء، عملکرد هیدرودینامیکی بهتری دارند. بنابراین در مقاله حاضر اثرات عملکرد تابع شکاف نمایی به عنوان شکاف یاتاقان کشویی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. ابتدا فرمول بندی جدیدی از یک یاتاقان کشویی با تابع شکاف خطی تحلیل شده‎است و سپس با توجه به سایش در سطح یاتاقان و تغییر هندسی سطح به سطحی انحنادار، یک یاتاقان با سطح سایش یافته، مورد تحلیل قرار گرفته‎است. معادلات حاکم با استفاده از روش اجزای محدود حل شده و نتایج مربوطه حاصل شده‎اند. همچنین ذرات آزاد شده از سایش یاتاقان به صورت افزودن نانوذره به سیال روغن در نظر گرفته شده و مورد تحلیل قرار گرفته ‏است. داده های تحلیل حاضر نشان می‏ دهد بدون در نظر گرفتن نانو ذرات جامد، نیروی ظرفیت تحمل بار در یاتاقان کشویی با تابع شکاف نمایی 3/1 درصد نسبت به شکاف خطی بهینه افزایش نشان می‏ دهد. همچنین تحلیل نقش نانوذرات نشان داده است که ظرفیت تحمل بار یاتاقان کشویی اگر درصد حجمی نانوذرات به %2 برسد در مقایسه با نتایج عملکرد شکاف خطی بهینه تا 13/1 درصد افزایش را نشان می‎دهد.
    کلیدواژگان: روانکاری هیدرودینامیکی، تابع شکاف، نانوذرات، روش اجزای محدود
  • مجید فرهنگ، محمدرضا فراهانی*، محمد نظری صفحات 35-46

    هدف از این پژوهش بررسی خواص مکانیکی و متالورژیکی اثرات استفاده از نانو پودر AL2O3 و همچنین تعداد پاس ها در جوشکاری آلیاژ AA2024 T6 است. بدین منظور با انتخاب سرعت چرخشی 1400 دور بر دقیقه و پیشروی 16میلی متر بر دقیقه ، نه نمونه با حضور نانو ذرات آلومینا و یک نمونه بدون حضور نانو ذرات جوشکاری شدند. در نمونه هایی که حاوی نانو ذرات بودند؛ ترکیبی از سه درصد حجمی 3%، 5% و 7% در سه حالت یک پاسه، دو پاسه و چهار پاسه به طور پیوسته ساخته شدند. در نهایت ریزساختار اتصال، میکروسختی و استحکام کششی اتصال جوشی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش درصد حجمی ذرات از 3% به 7%، میانگین اندازه ی دانه به طور متوسط 37% کاهش و میانگین استحکام کششی 10% افزایش می یابند. همچنین در همین شرایط با ثابت ماندن تعداد پاس جوشکاری در هر سه حالت یک، دو و چهار پاس، میانگین سختی در ناحیه تحت تاثیر شانه حدود 10% افزایش یافت. از میان اتصالات جوشی ایجاد شده نمونه 2 پاسه با 7 درصد حجمی نانو ذرات به عنوان مطلوب ترین اتصال به لحاظ خواص مکانیکی و متالورژیکی انتخاب شد. به طوری که میزان میانگین اندازه دانه نسبت به نمونه تک پاسه بدون پودر 55% کاهش داشت. برای استحکام کششی و میانگین سختی این تغییرات به ترتیب حدود 11% و 48 % رشد داشتند.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، خواص استحکامی، خواص متالورژیکی، پاس های جوشکاری، نانو ذرات Al2O3
  • محمد آزادی*، آرش نادری، عبدالحسین فریدون صفحات 47-58
    در این مقاله اثر افزودن نانو ذرات سیلیس بر خواص مکانیکی دما بالا و دما محیط آلیاژ آلومینیوم پیستون بررسی شده است. نمونه های آلیاژ آلومینیوم بصورت ریخته گری ثقلی در قالب چدنی تهیه شدند اما نمونه های نانو کامپوزیتی با روش ریخته گری گردابی و با اضافه کردن 1 درصد نانو ذرات اکسید سیلیسیم به مذاب، تولید شدند. به دلیل شرایط کاری پیستون موتور در دمای بالا، آزمون های کشش در دماهای 25، 250، 275 و 300 درجه سانتی گراد و با نرخ 1 میلی متر بر دقیقه انجام شد. پس از آزمون، تحلیل حساسیت با استفاده از نرم افزار Minitab روی نتایج آزمون انجام شد. نتایج آزمون نشان داد برای همه نمونه ها، افزایش دما روی تنش تسلیم، استحکام نهایی کشش و کرنش شکست اثرگذار بوده است. در نمونه های آلیاژ آلومینیوم (بدون نانو ذرات سیلیس)، افزایش دما، تنش تسلیم و استحکام نهایی کشش را کاهش و کرنش شکست را افزایش داده است. برای نمونه های نانو کامپوزیتی نیز، افزایش دما سبب افزایش کرنش شکست و کاهش تنش تسلیم و استحکام نهایی کشش شد. بطور کلی، خواص مکانیکی نانو کامپوزیت نسبت به آلیاژ آلومینیوم (پایه)، بهبود داشته است. بر این اساس، مدول الاستیک در دمای 25 درجه سانتی گراد، 23 درصد افزایش و مقدار ازدیاد طول نیز در همین دما، 18 درصد کاهش یافته است. همین مقادیر بهبود یافته در دمای 300 درجه سانتی گراد، به ترتیب برابر با 58 درصد افزایش و 25 کاهش است. بهبود تنش تسلیم با اضافه شدن ذرات نانو به میزان 4 و 9 درصد به ترتیب در دماهای 25 و 300 درجه سانتی گراد بوده است.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم پیستون، نانو کامپوزیت، آزمون کشش دما بالا، تحلیل حساسیت
  • مهنوش علی نقیان، سعید گلابی، محسن ایرانی رهقی* صفحات 59-67

    فرایندی شوکدهی لیزری تکنولوژی جدیدی است که سبب افزایش عمر خستگی توسط ایجاد تنش های پسماند فشاری در سطح و در راستای عمق می گردد. هدف از این تحقیق افزایش عمر خستگی دراثر اعمال این فرایند به منظور ایجاد تنش پسماند فشاری در ناحیه ی دارای تمرکز تنش است. هدف اصلی، بررسی تاثیر پارامترهای مشخص شوک دهی مانند الگوی مسیر و انرژی پالس لیزر بر بیشترین مقدار تنش پسماند فشاری و عمق تنش پسماند فشاری در اطراف سوراخ در ورق به ضخامت 5 میلی متر از طریق دو روش شبیه سازی سه بعدی و تجربی است. جنس نمونه از آلومینیوم 7075 است. این جنس به دلیل استحکام و مقاومت به خستگی بالا در صنایع هوافضا استفاده می شود. ازروش شیارزنی برای اندازه گیری تنش پسماند استفاده شده است و نتایج بدست آمده نشان دهنده ی این حقیقت است که از فرایند شوک دهی لیزری می توان در قطعات دارای تمرکز تنش به منظور افزایش عمر خستگی استفاده نمود.

    کلیدواژگان: شوک دهی لیزری، خستگی، شیارزنی، تنش پسماند، تست عملی
|
  • Hadi Eivazi Bagheri, Hamid Gorji *, Mohammad Bakhshi Pages 1-8
    Due to the thermoelectric nature of the electrical discharge process, it is important to study the surface properties of the workpieces that are surface alloyed by this method. In this study, the effect of aluminum surface alloying process using Monell 400 electrode by electric discharge method on the workpiece surface mechanical properties has been investigated. To design the experiments, the pulse on time and pulse current were considered as input parameters and the surface residual stresses and Vickers indentation depth were considered as output parameters. In addition, the electromagnetic wave absorption of the surface alloyed layer was determined using the COMSOL simulation software. According to the obtained results, the Vickers indentation depth has the lowest value at the surface and with increasing distance from the surface, the amount of indentation depth increases. By increasing the pulse on time and pulse current, due to the increase in the amount of alloy elements (copper and nickel) diffusion to aluminum surface and thus improving the surface mechanical properties, the depth of the indentation decreases. Also, by examining the magnetic absorption in the surface layer using the simulation software, it was determined that the maximum amount of absorption of alloyed layer is in the range of 11-10.5 GHz.
    Keywords: Surface alloying, Electrical Discharge, Vickers indentation, Residual Stress
  • Hossein Norouzi Sahraei, Kian Karami Nezhad, Saeed Kahrobaee *, Mehrdad Kashefi, Iman Ahadi Akhlaghi, Ehsan Ahadi Akhlaghi Pages 9-19
    Grinding burn is one of the most significant problems in grinding process with uncontrolled conditions and degrades the mechanical properties and performance of the part. The aim of the present study is to non-destructively evaluate the grinding burn phenomenon in steel parts. The parameters of the grinding process were changed to produce microstructural changes with different burn grades on the surface of steel parts. The results obtained from microscopic observations and micro-hardness tests revealed the occurrence of two types of burns including thermal softening (surface tempering) and re-hardening (formation of a hard white layer on the surface) burns. In the maximum burn grade, hardness of the surface increased from 600 HV to more than 900 HV, while hardness of 450 HV was obtained in the deeper layers due to thermal softening burn. In this study, the capability of two types of electromagnetic probes, measuring magnetic permeability and magnetic flux leakage, has been studied for detecting the grinding burn. The results show that the outputs of both probes were affected by the microstructural changes. Increase in tempered layer (due to thermal softening burn) enhances the magnetic permeability and reduces the flux leakage sensed by the probes. For the samples with re-hardening burn, effects of two opposing mechanisms (the surface hardening and softening) on the magnetic parameters have been assessed in the deeper layers. The present study indicates that utilizing the designed non-destructive probes, it is possible to detect the grinding burn, especially the thermal softening one, which happens more.
    Keywords: Grinding burn, Non-destructive test, Magnetic flux leakage method, Magnetic permeability
  • Mohsen Ghadyani *, Vali Enjilela Pages 20-34
    It is a fact that the shape of the bearing’s gap is one of the important elements of design. Also, experimental studies have shown that bearings with curved or rugged plates have better hydrodynamic performance. In the present paper, the effects of exponential gap-function as the sliding bearing’s gap have been studied on the bearing performance. For this purpose, new formulations of sliding bearing with a linear gap function have been developed. Then eroded slider bearing (since erosion provides curved surface) has been simulated. The governing equations are solved using the Finite Element Method (FEM) and the results have been presented. Besides, erosion adds debris to the oil which is simulated as additive nanoparticles in this study. The results of this analysis show that without considering solid nanoparticles, the load-bearing capacity force in the sliding bearing with exponential gap function increases 3.1% compared to the optimal linear gap. Furthermore, the nanoparticles analysis has shown that if the volume percentage of nanoparticles reaches 2%, the load-bearing capacity of sliding bearings shows an increase up to 13.1% compared to the optimal linear gap.
    Keywords: Hydrodynamic lubrication, Gap function, Nanoparticles, Finite element method
  • Majid Farhang, Mohammadreza Farahani *, Mohammad Nazari Pages 35-46

    The main aim of this experiment is to determine the mechanical and microstructural of using Nano powder of Al2O3 besides stir welding of Al2024-T6 in multi-pass welding. Nanoparticles welded nine specimens and one particle-free in 1400 rpm rotational speed and 16 mm/min traveling speed. A combination of volume percentage of powder (3%, 5%, and 7%) and three different multi continuous passes (1, 2, and 4) is applied for Nano-rich specimens. The microstructure of joint, micro hardness and ultimate tensile strength (UTS) of the welded joint has been studied. It was observed that by increasing the particle volume from 3% to 7% average grain size increased extremely to 37% and UTS to 10%, and in the staid situation of welding passes, average micro hardness has 10% increase in shoulder affected zone. The result showed that the specimen with 7% of Nanoparticles in two passes has the highest mechanical and metallurgical properties and has a significant decrease (55%) in average grain size compared with a particle-free specimen. Meanwhile, UTS and average micro hardness of the same specimen was about 11% and 48% more than particle free.

    Keywords: Friction Stir Welding, tensile strength, Metallurgical Properties, multi-pass welding, Al2O3 Nano particle
  • Mohammad Azadi *, Arash Naderi, Abdolhossein Freidoon Pages 47-58
    In this paper, the effect of adding silica nanoparticles on the high- and room-temperature mechanical properties of the piston aluminum alloy is investigated. Aluminum alloy samples were fabricated by gravity-casting in the cast iron mold. However, nano-composite specimens were produced by stir-casting and with the addition of 1% of nano-SiO2-partiles to the melt. Due to the working conditions of the engine piston at high temperatures, tensile tests were performed at temperatures of 25, 250, 275 and 300°C and at a rate of 1 mm/min. After the tests, the sensitivity analysis was performed on the test results using the Minitab software. The experimental results showed that for all samples, the temperature increase had an effect on the yield stress, the ultimate tensile strength and the fracture strain. In aluminum alloy samples, increasing the temperature led to decrease in the yield stress and the ultimate tensile strength and the fracture strain increased. For nano-composite specimens, increasing the temperature enhanced the fracture strain and decreased the yield stress and the ultimate tensile strength. In general, mechanical properties of the nano-composite improved compared to the aluminum alloy. Therefore, the elastic module at 25°C increased as 23% and the elongation at this temperature decreased as 18%. These improvements at 300°C was the increase of 58% and the decrease of 25%. The improvement in the yield stress was 4% and 9% at 25 and 300°C respectively, by adding nano-particles.
    Keywords: Piston aluminum alloy, nano-composite, High-temperature Tensile Testing, Sensitivity analysis
  • Mahnoush Alinaghian, Saeid Golabi, Mohsen Irani Rahaghi * Pages 59-67

    Laser shock peening (LSP) process is a modern technology that can be used to improve fatigue life by inducing compressive residual stresses on the surface and along the thickness of peened parts.The aim of this study is to improve fatigue life of parts due to apply this process in order to generate compressive residual stresses (CRS) on samples with stresses concentration .The main objective of this paper is to investigate the effect of LSP parameters include scanning pattern and laser pulse energy on maximum compressive residual stress (MCRS) and depth of CRS around a hole in a 5mm thickness using both finite element technique and experimental results.The specimen material is AA7075-T6 .This material is used in the aerospace industry due to its high strength and high fatigue resistance. Slitting method is used to determine the residual stresses. The results show that elaborate application of LSP could efficiently be used for stress concentration points and improve fatigue strength.

    Keywords: Laser Shock Peening, fatigue, Slitting method, Residual Stress, Experimental test