فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال نهم شماره 4 (تیر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رسول هدایت نژاد، حامد ثابت*، صادق رحمتی، علی سالمی گلعذانی صفحات 1-11

    این تحقیق با هدف بررسی تاثیر تغییر توان لیزر بر مشخصات فصل مشترک در فرآیند ساخت افزودنی (AM) با رسوب نشانی پودر اینکونل 718 بر روی زیرلایه از جنس اینکونل 738 به منظور بازسازی پره های معیوب توربین با رویکرد اقتصاد چرخشی انجام شد. رسوب فلز با لیزر (LMD) یک تکنیک ساخت لایه به لایه است که برای ساخت و تعمیر قطعات حیاتی و استراتژیک استفاده می شود. برای این منظور، رسوب نشانی با توان مختلف 150، 250 و 350 وات بر روی زیرلایه، انجام پذیرفت. برخی از ویژگی ها مانند ابعاد هندسی، تعداد پالس ها در هر لایه و ریزساختار نمونه ها مورد مطالعه قرار گرفت. با مقایسه نتایج، مشخص شد که با افزایش توان، یکپارچگی، ضخامت فصل مشترک و عمق ذوب زیرلایه افزایش می یابد. در مقابل، با افزایش توان، تخلخل سطحی، انحراف اندازه از ابعاد طراحی و تعداد پالس ها برای تکمیل هر لایه کاهش می یابد. هر لایه رسوب نشانی با توان 150، 250 و 350 وات به ترتیب با 17، 11 و 9 پالس تکمیل گردید. با افزایش توان از 150 وات به 350 وات، تخلخل سطحی حدود 90% کاهش یافت.

    کلیدواژگان: ساخت افزودنی، رسوب نشانی فلز با لیزر، توان، سوپرآلیاژ، اینکونل
  • یوسف حجت*، محسن قزوینی، وحید فرتاش وند، علیرضا خوزستانی صفحات 12-23
    تعلیق فراصوت به دلیل عدم وابستگی به جنس و خواص ماده، جهت امکان تعلیق، برای طیف گسترده ای از ذرات قابل استفاده است و پتانسیل بالایی در انتقال و جابجایی ذرات به صورت کنترل شده دارد. عامل ایجاد تعلیق و جداسازی، نیروی اکوستوفرتیک است که دو پارامتر ضریب کنتراست به دلیل تعیین جهت حرکت ذرات به سمت گره یا شکم و پارامتر حجم ذره به دلیل افزایش نیروی آکوستوفرتیک و در نتیجه افزایش سرعت حرکت ذرات در محیط سیال، نقش موثرتری در این فرآیند ایفا می کنند. در این مقاله با حل همزمان معادلات موج و فشار آکوستیک در محیط سیال و ردیابی ذرات در جریان سیال از یک ورودی، شبیه سازی انجام گردید. سپس با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی، مجموعه آزمایشگاهی به منظور تست، طراحی و ساخته شد. بر اساس نتایج حاصل از آزمون های تجربی، تطابق خوبی بین خروجی نتایج شبیه سازی و داده های تجربی مشاهده شد و ذرات پلی استایرن و ای بی اس در محیط آب به حالت تعلیق درآمده و افزایش حجم ذرات منجر به سرعت بیشتر گردید.
    کلیدواژگان: تعلیق فراصوت، آکوستوفرتیک، امواج ایستا، تعلیق در آب، ذرات شناور
  • علیرضا بهرام کیا، مهران فخرایی*، سالار خواجه پور، سید محمد طحامی، راهب غلامی صفحات 24-35
    هم راستا نمودن استخوان های شکسته شده با استفاده از ثابت کننده خارجی یک طرفه استخوان، امروزه رواج یافته است، ولی تنظیم آنها برای نگه داشتن تکه های استخوان از چهار ناحیه و جابجایی آنها با شل نمودن پیچ ها به منظور استخوان سازی موجب بروز خطا و در نتیجه موجب مشکلات متعدد می گردد. هدف از تحقیق حاضر، اطمینان از پایداری و استحکام دستگاه ثابت کننده خارجی یک طرفه استخوان مجهز به چهار موتور می باشد که قادر است با استفاده از موتورها تکه های استخوان را از چهار ناحیه بدون خطا و با دقت مطلوب جابجا کند. این دستگاه در نرم افزار سالیدورکز طراحی می گردد. سپس، با استفاده از روش تحلیل المان محدود در نرم افزار انسیس، شبیه سازی ها و تحلیل های دستگاه انجام می شود. نتایج شبیه سازی ها در حالت دینامیکی در مدت زمان 1 ثانیه، اعمال نیروهای فشاری 150نیوتنی و 130 نیوتنی و اعمال نیروی 150 نیوتنی خمش هشت نقطه ای، پایداری دستگاه را تایید می نماید و با اعمال گشتاور پیچشی 8 نیوتن متری، دستگاه همچنان پایداری خود را حفظ می نماید. نتایج نشان می دهد که دستگاه طراحی شده از پایداری، صلبیت و استحکام لازم جهت ثابت نگه داشتن استخوان برخوردار است. علاوه بر این، این دستگاه می تواند تکه های استخوان را به صورت دقیق با استفاده از واحد کنترل الکترونیکی موتورها به منظور استخوان سازی جابجا کند. بنابراین، ساخت و استفاده از دستگاه در جراحی های ارتوپدی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: ثابت کننده خارجی یک طرفه استخوان، شکستگی استخوان، فقدان استخوان، ارتوپدی، روش المان محدود
  • محسن غفاری، مجید الیاسی*، محمدجواد میرنیا صفحات 36-46

    در این مقاله تاثیر تغییرات شدت جریان بر تغییرات ریزساختار شکل دهی دورانی گرم مقاومتی تیتانیوم خالص تجاری بررسی شده است. بدین منظور، مجموعه ای جهت اعمال گرمایش مقاومتی به ورق تعبیه گردید و پیکربندی دستگاه به گونه ای طراحی و ساخته شد که در حین فرایند شکل دهی چرخشی، بتوان همزمان گرمایش مقاومتی را اعمال کرده و ورق های تیتانیوم را به صورت مخروط ناقص تحت فرایند شکل دهی دورانی گرم مقاومتی قرار داد. سپس، با انجام آزمایش در شرایط مختلف شکل دهی با تغییر در شدت جریان عبوری در ضخامت و نرخ باردهی ثابت، قطعات مختلفی بدست آمده و ریزساختار ماده و دانه بندی آن، در حالت های مختلف شکل دهی و در قسمت های مختلف آن مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می دهد که نیروی اعمالی در شکل دهی دورانی در گرمکاری مقاومتی در همه شدت های جریان سبب ریزدانه شدن ماده شده است اما از یک میزان شدت جریان مشخص، ماده بعد از اتمام تبلور مجدد فرصت بیشتری داشته که در دماهای بالاتر بماند و به این خاطر امکان بیشتری برای رشد دانه های تبلور مجدد یافته فراهم بوده است.

    کلیدواژگان: شکل دهی دورانی گرم مقاومتی، ریزساختار، اندازه دانه، تبلور مجدد، سختی
  • سید فرزاد میرحسینی، مهدی یارمحمد توسکی، علی داور*، محسن حیدری بنی، جعفر اسکندری جم صفحات 47-60

    در این پژوهش طراحی، ساخت و آزمون اتصال چسبی L-شکل منفرد بین ورق کامپوزیتی و قطعه آلومینیومی تحت بارگذاری کششی به صورت تجربی انجام شده است. برای ساخت نمونه تجربی از نانوگرافن با درصدهای مختلف وزنی جهت تقویت کامپوزیت و همچنین چسب ساختاری (هم جنس با رزین فاز زمینه کامپوزیت) جهت بهبود خواص مکانیکی اتصال استفاده شده است. همچنین تاثیر تغییر طول پایه قطعه L-شکل آلومینیومی بر مقاومت اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. تعداد 12 حالت اتصال با ترکیب درصدهای وزنی 1،0/0 و 3/0 برای چندلایه و درصدهای وزنی 1،0/0 ،3/0 و 5/0 برای چسب با در نظر گرفتن 5 تکرار در هر آزمون، در مجموع 60 نمونه ساخته شده و مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه و بررسی نتایج آزمون کشش نمونه ها و عکس هایی که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از نحوه جدایش چندلایه و قطعه L-شکل در محل جدایش اتصال تهیه شد، مشخص گردید که اتصال با ترکیب درصد وزنی صفر برای چندلایه و درصد وزنی 3/0 برای چسب بیشترین استحکام کششی را از خود نشان داده است. این بدان معناست که افزودن نانوگرافن به چندلایه موجب کاهش استحکام کششی و افزودن آن به رزین اپوکسی به عنوان چسب موجب بهبود استحکام کششی در اتصال گردیده است. درنهایت تاثیر افزایش طول ناحیه هم پوشانی دو قطعه چسبنده مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه در مورد اتصال با ترکیب درصد بهینه نانوگرافن در چندلایه و چسب نشان داد که افزایش 25 درصدی طول ناحیه هم پوشانی افزایش 148 درصدی و افزایش 50 درصدی طول این ناحیه افزایش 200 درصدی نیروی کشش عمودی تحمل شده توسط اتصال

    کلیدواژگان: اتصال چسبی، اتصال L-شکل، نانوکامپوزیت، نانوگرافن کربن
  • بیتاالسادات هاشمی، زهرا زمانی میاندشتی*، محمد کشفی صفحات 61-71
    در این پژوهش رفتار ورق دایروی از جنس چندلایه های فلزی-الیافی با الیاف خمیده تحت ضربه سرعت پایین به روش تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفت. لایه های کامپوزیت از جنس شیشه-اپوکسی هستند که بین دو لایه آلومینیوم 3T-2024 قرار گرفته اند. معادلات دیفرانسیل حرکت با استفاده از مدل جرم و فنر و با لحاظ شرایط اولیه مناسب برای مراحل بارگذاری و باربرداری فرمول بندی شده است. تغییرشکل آلومینیوم به صورت صلب-پلاستیک کامل و تغییرشکل لایه های کامپوزیت به صورت الاستیک خطی ایده آل سازی شده است. با استفاده از اصل مینیمم سازی انرژی پتانسیل، به کارگیری کرنش فون کارمن و صرف نظر کردن از جابجایی های صفحه ای و انرژی کرنشی خمشی، رابطه غیرخطی بین نیروی تماسی و خیز ورق استخراج شده است. هم چنین روشی برای محاسبه سفتی متوسط ورق ارایه و از آن برای تخمین خرابی داخلی ناشی از لایه لایه شدگی استفاده شده است. تاثیر چیدمان و پارامترهای هندسی ورق و ضربه زننده روی پاسخ ورق بررسی شده است. توابع مختلف برای توصیف تغییرشکل ورق تحت بارگذاری ارزیابی و نتایج جهت اعتبارسنجی با نتایج تجربی مقایسه شده است. هم چنین امکان بهبود عملکرد ورق کامپوزیتی تحت بارگذاری ضربه با استفاده از مفهوم سفتی متغیر از طریق الیاف خمیده بررسی گردیده است. نتایج تحلیل نشان دهنده تغییر توزیع تنش مطابق با مسیر الیاف خمیده در چندلایه های با سفتی متغیر است. اما ماکزیمم خیز و نیروی ضربه در چندلایه های با سفتی متغیر مشابه نمونه های معمولی با سفتی ثابت است.
    کلیدواژگان: ورق دایروی، الیاف خمیده، ضربه سرعت پایین، چندلایه های فلزی-الیافی
|
  • Rasoul Hedayatnejad, Hamed Sabet *, Sadegh Rahmati, Ali Salemi Golezani Pages 1-11

    The aim of this study was to investigate the effect of laser power variation on joint connection characteristics in the additive manufacturing (AM) process by depositing Inconel 718 powder on an Inconel 738 substrate in order to reconstruct defective gas turbine blades with a circular economy approach. Laser metal deposition (LMD) is a layer-by-layer fabrication technique used to manufacture and reconstruct critical and strategic parts. For this purpose, deposition with different power of 150, 250 and 350 watts was performed on the substrate. Some features such as geometric dimensions, number of pulses per layer and microstructure of the samples were studied. Comparing the results, it was found that with increasing strength, integrity, joint connection thickness and substrate melting depth increase. In contrast, with increasing power, surface porosity, and size deviation from the design dimensions, and the number of pulses to complete each layer decrease. Each deposition layer with power of 150, 250 and 350 watts was completed with 17, 11 and 9 pulses, respectively. By increasing the power from 150 watts to 350 watts, the surface porosity decreased by about 90%.

    Keywords: Additive Manufacturing, Laser Metal Deposition, Power, Superalloy, Inconel
  • Mohsen Ghazvini, Vahid Fartashvand, Alireza Khouzestani Pages 12-23
    Ultrasonic suspension can be used for a wider range of particles due to its independence from the material and its properties, For the possibility of suspension, and has a high potential for the transfer and movement of particles in a controlled manner. Suspension and separation of particles are due to acoustic force. Two parameters namely acoustic contrast factor and volume of particle are more effective in magnitude of this force. The first determines the direction of particle movement towards the node or antinode and increasing the volume of particles causes to increase acoustic force and thus increasing the velocity of particles in the fluid medium. In this paper, simulations were performed by solving the equations of wave and acoustic pressure in a fluid medium and tracking particles in the fluid flow from the inlet. Then, using the simulation results, a laboratory set-up was designed and fabricated. According to results, a good agreement was observed between the simulation and experiment data. Polystyrene and ABS particles were suspended in water and the velocity of larger particles increased.
    Keywords: Ultrasonic suspension, Acoustophoretic, Static waves, Suspension in water, particle levitation
  • Alireza Bahramkia, Mehran Fakhraie *, Salar Khajehpour, Seyed Mohammad Tahami, Raheb Gholami Pages 24-35
    Nowadays, the alignment of broken bones using unilateral external fixators has been popular. However, their adjustment to hold bone pieces from four areas and move them by loosening the screws for ossification is associated with errors and consequently various problems. The present study aims to assess the stability and strength of a unilateral external fixator equipped with four motors, which is able to accurately move the bone pieces from four areas using the motors without error. The device is designed in SolidWorks software. Then, its simulations and analyzes are performed using the finite element method in ANSYS software. The results of the simulations in dynamic mode in a period of 1 s, compressive forces of 150 N and 130 N, and eight-point bending force of 150 N confirm the stability of the device and by applying a twisting torque of 8 Nm, the device still maintains its stability. The results show that the designed device has the necessary stability, rigidity, and strength to keep the bone stable. Moreover, using the electronic control unit of the motors, this device can precisely move the bone pieces for ossification. Therefore, it is recommended to manufacture and use this device in orthopedic surgeries.
    Keywords: Unilateral External Bone Fixator, bone fracture, Bone Los, Orthopedic, Finite element method
  • Mohsen Ghafari, Majid Elyasi *, MohammadJavad Mirnia Pages 36-46

    In this paper, the effect of current intensity on changes in the microstructure of the hot resistance spinning of commercially pure titanium alloy has been investigated. For this purpose, a set-up for applying resistance heating to the sheet was installed and the configuration of the machine was designed and built in such a way that during the spinning process, resistance heating can be applied simultaneously and titanium sheets can be made into cones. The incomplete part was subjected to the hot resistance spinning process. Then, by conducting experiments in different forming conditions with a change in the intensity of the passing current at a constant thickness and feedrate, different parts were obtained and the microstructure of the material and its granulation, in different forming states and in the part of its various aspects have been studied. The results from this research show that the force applied in spinning in resistance heating at all current intensities has caused the material to become fine. But from a certain current intensity, the material has more time after the completion of recrystallization to remain at higher temperatures, and because of this, there is a greater possibility for the growth of recrystallized grains. Also, the hardness changes in the Vickers scale in the intensity of different currents show that with the increase in the intensity of the current in all parts of the piece, its hardness has increased.

    Keywords: Hot spinning, Microstructure, Grain Size, Recrystallization, Hardness
  • Seyed Farzad Mirhosseini, Mehdi Yarmohammad Tooski, Ali Davar *, Mohsen Heydari Beni, Jafar Eskandari Jam Pages 47-60

    In this paper, the design, fabrication and testing of a single L-shaped adhesive bond between a composite sheet and an aluminum piece under tensile loading has been performed experimentally. In this experimental study, nanographene sheets with different weight percentages have been used to strengthen the composite and structural adhesive (compatible with the composite phase phase resin) to improve the mechanical properties of the joint. The effect of changing the base length of the aluminum L-shaped piece on the bond strength has also been investigated. 12 bonding modes with a combination of weight percentages of 1.0 and 0.3 for multilayer and weight percentages of 0.1, 0.3 and 0.5 for adhesive were made and examined by considering 5 repetitions of the test. has taken. By comparing and examining the tensile test results of the samples and photographs taken by scanning electron microscopy (SEM) of the separation of the multilayer and the L-shaped piece at the separation site, it was found that the bonding combined with zero weight percentage for multilayer and The weight percentage of 0.3 for the adhesive has the highest tensile strength. This means that the addition of nano-graphene without surface-modifying agent to the multilayer reduces the tensile strength and adding it to epoxy resin epr 1080 as a homogeneous adhesive with the composite improves the tensile strength of the joint. Finally, the effect of increasing the length of the overlap area of ​​the two adhesive pieces was investigated.

    Keywords: Adhesive Joint, L-shaped joint, Nanocomposite, carbon nanographene
  • Bita Hashemi, Zahra Zamani Miandashti *, Mohammad Kashfi Pages 61-71
    In the present study, the behavior of circular plate made of fiber-metal laminates with curvilinear fiber subjected to low velocity impact is investigated using an analytical method. The composite layers are made of glass-epoxy that placed between two layers of Aluminum 2024-T3. Differential equations of motion are formulated using the spring-mass model and appropriate initial conditions for loading and unloading stages. The deformation of aluminum were idealized as rigid-perfectly plastic and the composite layers as linear elastic. Using the principle of minimum total potential energy, applying the Von Karman strain and by neglecting the contribution of the in-plane displacements and bending strain energy, the nonlinear relationship between the contact force and deflection is derived. Also, a method for calculating the average stiffness of the plate is developed and employed to estimate the internal damage due to delamination. The effect of the layup and geometric parameters of the plate and the impactor on the plate response is investigated. Different functions are examined to describe the shape of the deformed plate under loading and the results are compared with the experimental data for validation purpose. Furthermore, an investigation of the possible performance improvements of a composite plate under impact loading through the use of the variable stiffness concept with curvilinear fiber is presented. The analytical results indicate the alteration in load paths and favorable stress distributions within the variable stiffness laminates. However, the maximum deflection and the contact force of variable stiffness laminates are similar to the conventional, constant stiffness ones.
    Keywords: Circular plate, Curvilinear fiber, Low velocity impact, Fiber metal laminates