فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال نهم شماره 7 (مهر 1401)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال نهم شماره 7 (مهر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عباس رهی*، مهدی حسین پور صفحات 1-8
    در فرآیند داخل تراشی با نسبت طول به قطر بیشتر از چهار به دلیل سفتی پایین ابزار، ارتعاش زیادی ایجاد می شود و کیفیت ماشینکاری سطح را پایین می آورد. به همین دلیل کنترل و کاهش ارتعاش ابزار داخل تراش همواره مورد توجه است. در این مقاله ارتعاش جانبی یک ابزار داخل تراش با طول بلند مجهز به جاذب دینامیکی و تاثیر پارامترهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور ابتدا معادلات حاکم بر ارتعاش جانبی سیستم استخراج و با استفاده از روش مودهای فرضی حل می شود. سپس تاثیر وجود جاذب و پارامترهای اصلی آن همانند موقعیت جاذب، سفتی جاذب و طول جاذب بر روی ارتعاش ابزار داخل تراش مورد مطالعه قرار می گیرد و نتایج به صورت نمودارهایی ارایه می شوند. نتایج حاصل نشان می دهند که اضافه شدن جاذب باعث افزایش فرکانس طبیعی ابزار به مقدار 10 درصد می شود و هر چه جاذب به نوک ابزار نزدیک تر می شود عملکرد بهتری نشان می دهد. همچنین با افزایش سفتی فنر جاذب، بازه عملکرد پایدار داخل تراشی افزایش می یابد و ابزار در فرکانس های بالاتری شروع به ارتعاش می کند. علاوه بر آن با افزایش طول جاذب تا طول 175 میلی متر، فاصله بین دو فرکانس تشدید جاذب افزایش می یابد که نشان از افزایش ناحیه عملکرد پایدار و صلبیت دینامیکی بیشتر است و از طول های بیشتر از 175 میلی متر، این رفتار کاهشی می شود.
    کلیدواژگان: جاذب دینامیکی، فرکانس طبیعی، داخل تراش، سفتی، ارتعاش
  • جواد نیک زارع، غلامحسین لیاقت*، حامد احمدی صفحات 9-22
    پیشتر به منظور حفاظت از افراد و تجهیزات، از صفحه های زرهی یکپارچه استفاده می گردید. امروزه بهره مندی از صفحه های زرهی با طراحی های منحصر به فرد (ترکیبی از صفحه های سوراخ دار و پایه) مورد توجه می باشد. این طراحی جدید، سازه ای است متشکل از حداقل دو صفحه که یکی سوراخ دار و دیگری یکپارچه (فاقد سوراخ) بوده و نحوه قرارگیری آنها بدین صورت است که صفحه سوراخ دار در جلوی صفحه یکپارچه (صفحه پایه) قرار گرفته و این ترکیب در مجموع مانع از نفوذ و آسیب رسانی پرتابه ها به هدف تحت حفاظت می گردد. مطالعات تجربی و عددی که بر روی این سازه ها صورت پذیرفت مشخص نمود این ترکیب از صفحه ها در مقایسه با صفحه های زرهی یکپارچه دارای قابلیت حفاظت بالستیک یکسان، تا 31% وزن کمتری دارند. در آزمایش های انجام پذیرفته مشخص گردید اثر لبه موجب ایجاد انحراف در مسیر پرتابه و ایجاد سایش در نوک تیز پرتابه می گردد که در مجموع مانع نفوذ پرتابه در صفحه پایه و عبور از آن می شود. فاصله بین دو صفحه سوراخ دار و پایه نیز مورد مطالعه قرار گرفت که در آن مشخص گردید به منظور اثرگذاری مناسب صفحه سوراخ دار می بایست حداقل فاصله ای به اندازه بیش از طول پرتابه بین دو صفحه لحاظ گردد. با مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایش های تجربی و شبیه سازی های عددی انجام شده به کمک نرم افزار LS-DYNA ، همگرایی مناسبی بین نتایج مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: صفحه زرهی سوراخ دار، صفحه زرهی پایه، ضربه سرعت بالا، تحلیل تجربی و عددی، پرتابه با نوک اجایو
  • لیلی نسیمی، علی الماسی*، عباس کیان وش، ابوالفضل توتونچی، زهرا حبیبی صفحات 22-29

    کوینچ- بخش بندی یکی از روش های تولید فولادهای پیشرفته استحکام بالا است. اصول عملیات حرارتی مذکور مبتنی بر نفوذ کربن از مارتنزیت به آستنیت باقیمانده (γ_R) و پایدارسازی γ_R است. در این پژوهش آلیاژ با ترکیب شیمیایی wt%Al054/0- wt%Si 5/1 -wt%Mn 2/2 -wt%C 21/0- Fe حاوی 08/0% Ti به عنوان یک میکروآلیاژ در یک کوره ذوب القایی در خلاء بصورت شمش ریخته گری گردید. شمش مزبور به مدت 3 ساعت در دمای °C1200 تحت عملیات حرارتی همگن سازی قرار گرفت. شمش همگن سازی شده توسط فرآیند نورد گرم و سرد به صورت ورقی به ضخامت mm 5/1 نورد شد. ورق تهیه شده تحت عملیات حرارتی Q-P و کوینچ مستقیم قرار گرفته و از لحاظ ریزساختار و خواص مکانیکی مورد مقایسه قرار گرفته است. مقایسه تاثیر عملیات های مذکور بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز اشعه ایکس (XRD)، ریزسختی سنجی و متالوگرافی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که نمونه ای که تحت عملیات حرارتی کوینچ- بخش بندی قرار گرفته است، شکل پذیری بهتری نسبت به نمونه کوینچ مستقیم دارد. استحکام و شکل پذیری نمونه حاصل از کوینچ-بخش بندی به ترتیب MPa 1062 و 52/24 درصد و استحکام و شکل پذیری نمونه حاصل از کوینچ مستقیم نیز به ترتیب MPa 1484 و 21/15 درصد گزارش شد

    کلیدواژگان: کوئنچ - بخش بندی (Q-P)، آستنیت باقی مانده، استحکام کششی، کرنش شکست، میکروآلیاژ
  • محمدجواد مرزبان، سید احمد به گزین، مازیار جانقربان، احمد افسری* صفحات 30-39

    فرآیند اصطکاکی اغتشاشی یک فن پالایش دانه بوده و برای تبدیل یک ریزساختار ناهمگن به ریزساختار همگن تراستفاده فرایند اصطکاک-اغتشاشی برای اصلاح ساختار وخواص آلیاژهای آلومینیوم، مس، منیزیم وفولادها بکار گرفته شده است ولی میزان تحقیقات مرتبط با فولاد در این مورد بسیار کمتر است. با توجه به این که فولادها علاوه بر آلیاژهای آلومینیم، مس و منیزیم دارای خواص مهندسی خوب و کاربردهای بسیار فراوان در صنعت هستند، نیاز به بررسی بیشتر انواع فولاد با فرآیند اصطکاکی اغتشاشی احساس می شود. در این رابطه، تحقیق حاضر به بررسی تاثیر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر اندازه دانه، سختی و مقاومت سایشی فولاد Ck45 در اثر تغییر تعداد پاس و طراحی ابزار می پردازد. در این تحقیق نشان داده شد که روش اصطکاکی اغتشاشی روش موثری برای افزایش سختی و مقاومت سایشی در این فولاد می تواند باشد به گونه ای که افزایش تعداد پاس باعث تولید حرارت بیشتر بر واحد طول شده و همچنین باعث تاثیر گذاری بر اندازه دانه ها، سختی و احتمالا نفوذ اتمی می گردد. بطور کلی در فرایند اصطکاکی-اغتشاشی با افزایش تعداد پاس، اندازه دانه ها در ناحیه اغتشاشی بزرگتر می شود در حالیکه سختی نهایی و مقاومت سایشی تحت تاثیرات مشترک اندازه دانه و سختی تعیین می گردد. نتایج حاکی از آن است که سختی تا 42 درصد افزایش و میزان سایش تا 85 درصد نسبت به نمونه اولیه توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی-اغتشاشی، فولاد Ck45، اندازه دانه، سختی، مقاومت سایشی
  • سجاد صیفوری*، فائزه ابراهیمی صفحات 40-50
    در این مقاله، به مطالعه تاریخچه زمانی جابه جایی نقطه مرکزی نانو ورق های تک لایه گرافن تحت عبور جرم متحرک، پرداخته شده است. جهت تحلیل عبور نانوذره بر روی ورق گرافن، از تیوری غیرمحلی الاستیسیته استفاده شده و در نهایت معادلات حاکم، با روش بسط عملکرد ویژه، استخراج شده اند. همچنین با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی، تاریخچه زمانی جابه جایی نقطه مرکزی ورق های گرافن تک لایه تحت شرایط مرزی مختلف و عبور نانو ذره فلزی با هندسه های مختلف (همچون مکعب مربع، کره و تیغه) در راستای طول و از میانه ی این ورق ها که از جمله پارامترهایی هستند که در تغییر رفتار گرافن موثر می باشند، بررسی شده و نتایج حاصل از محاسبات تیوری با شبیه سازی های دینامیک مولکولی مربوطه مقایسه گردیده است. افزون بر این، نتایج حاصل از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای ورق یک لایه گرافن با نتایج حاصل از تیوری الاستیسیته غیرمحلی مربوط به آن، مقایسه شده و یک ضریب غیرمحلی برای مدل موردنظر پیشنهاد شده است. درنتیجه مقایسه ی نتایج حاصل از تیوری مربوطه و شبیه سازی اطمینان بیشتری را جهت اعتبار سنجی در مورد پاسخ ورق گرافن فراهم خواهد کرد.
    کلیدواژگان: ورق گرافن تک لایه، شبیه سازی دینامیک مولکولی، تئوری کلاسیک صفحه، نانوذره متحرک، تئوری الاستیسیته غیرمحلی
  • کاوه حاجی زاده*، بیت الله اقبالی صفحات 51-65

    ریز کردن اندازه دانه تا محدوده زیر میکرون بااستفاده از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید از موثرترین مکانیزم های استحکام دهی فلزات و آلیاژها محسوب می شود. با این حال فلزات با قابلیت شکل پذیری پایین مانند تیتانیم در جریان اعمال تغییر شکل دچار ترک خوردگی و شکست می شوند. لذا تلاشها برای تحمیل کرنش پلاستیک سنگین به آنها که از ملزومات ریز شدن اندازه دانه است عموما موفقیت آمیز نیست. در تحقیق حاضر تیتانیم خالص تجاری تحت فرآیند پرسکاری در کانالهای زاویه دار با مقاطع همسان قرار گرفت. به منظور بهبود شکل پذیری، زاویه کانال قالب بازتر از مقدار رایج◦90 یعنی ◦105 در نظر گرفته شد و اثردما (300، 250، 200 درجه سانتیگراد)،سرعت پرس (10، 1، 1/0 و 01/0 میلیمتر بر ثانبه) و ریز ساختار اولیه بر شکل پذیری تیتانیم بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که با کاهش سرعت پرس، شکل پذیری تیتانیم بهبود می یابد. همچنین استفاده از زاویه کانال بزرگتر امکان کاهش دمای فراوری را به اندازه ◦C150 نسبت به تحقیقات انجام شده قبلی فراهم می آورد به گونه ای که میله های تیتانیم در این تحقیق در دمای ◦C250 تا 10 پاس سالم و بدون ترک خوردگی فرآوری شدند. علاوه بر آن، دیده شد که ریز ساختار اولیه هم محور نسبت به ریز ساختار لایه ای شکل پذیری بسیار بهتری از خود نشان می دهد. مشاهدات با میکروسکوپ نوری از ریز ساختار میله های فراوری شده حاکی از آن است که ترکها از نواحی تمرکز کرنش جوانه زده و رشد پیدا می کنند.

    کلیدواژگان: تیتانیم خالص تجاری، ECAP، شکل پذیری، سرعت پرس، ریزساختار اولیه
|
  • Abbas Rahi *, Mahdi Hosseinpour Pages 1-8
    In the lathe process with a length-to-diameter ratio of more than four, due to the low rigidity of the tool, a lot of vibration is created and the machining quality of the surface is reduced. For this reason, controlling and reducing the vibration of the lathe tool is always important. In this paper, the lateral vibration of a long lathe tool equipped with a dynamic absorber and the effect of various parameters are investigated. For this purpose, first, the equations governing the lateral vibration of the system are extracted and solved using the hypothetical modes method. Then, the effect of adsorbent presence and its main parameters such as adsorbent position, adsorbent stiffness, and adsorbent length on the vibration of the tool inside the lathe are studied and results are presented in the form of diagrams. The results show that the addition of adsorbent increases the natural frequency of the tool by 10% and the closer the adsorbent is to the tip of the tool, the better the performance. Also, as the stiffness of the absorber spring increases, the steady-state performance range of the lathe increases and the tool begins to vibrate at higher frequencies. In addition, by increasing the absorber length to 175 mm, the distance between the two absorber intensification frequencies increases, which indicates an increase in the area of stable performance and dynamic stiffness, and from lengths greater than 175 mm, this behavior decreases.
    Keywords: Dynamic Absorber, Natural frequency, Boring Bar, stiffness, vibration
  • Javad Nikzare, Gholamhosein Liaghat *, Hamed Ahmadi Pages 9-22
    In the Past, monolithic armor plates were used to protect people and equipment. Today, the use of armored plates with unique designs (a combination of base plate & perforated plate) is considered. This new design is a structure consisting of at least two plates, one with a hole and the other monolithic (without holes), and they are placed in such a way that the perforated plate is placed in front of the monolithic plate (base plate) and this combination generally prevents the projectiles from penetrating and damaging the protected target. Experimental and numerical studies performed on these structures showed that this combination of plates has up to 31% less weight compared to integrated armored plates with the same ballistic protection capability. In the performed experiments, it was found that the edge effect causes deviation in the projectile path and erosion in the projectile sharp point, which in total prevents the projectile from penetrating the base plate and passing through it. The distance between the perforated & base plate was also studied, in which it was found that in order to have a proper effect of perforated plate, at least a distance greater than the length of the projectile between the two plates should be considered. By comparing the results obtained from experimental and numerical studies performed using LS-DYNA software, a good convergence between the results has been observed.
    Keywords: Perforated Armor Plate, Base Armor Plate, Ballistic impact, Experimental, numerical analysis, Ogive head projectile
  • Leyli Nasimi, Ali Almasi *, Abbas Kian Vash, Abolfazl Tutunchi, Zahra Habibi Pages 22-29

    Quenching-partitioning (Q-P) is one of the methods of producing advanced high strength steels (AHSS). The principles of the mentioned thermal process are based on carbon penetration from martensite to residual austenite (γR) and stabilization of γR. In this research, the alloy with the chemical composition of 0.054 wt% Al, 1.5 wt% Si, 2.2 wt% Mn, 2.2 wt% Mn, 0.21 wt% Fe, containing 0.08% Ti as a micro-alloy in an induction melting furnace in VIM was cast as an ingot. The said ingot was homogenized for 3 hours at a temperature of 1200 °C. The homogenized ingot was rolled into a sheet with a thickness of 1.5 mm by hot and cold rolling processes. The prepared sheet was subjected to Q-P heat treatment and direct quenching (D-Q) and was compared in terms of microstructure and mechanical properties. The comparison of the effect of the mentioned operations on the microstructure and mechanical properties of steel was done by scanning electron microscope (SEM), X-ray analysis (XRD), micro-hardness measurement, and metallography. The obtained results showed that the sample subjected to Q-P heat treatment has better formability and strength than the D-Q sample. The strength and formability of the sample obtained from Q-P were reported as 1062 MPa and 24.52% respectively, and the strength and formability of the sample obtained from D-Q were reported as 1484 MPa and 15.21% respectively.

    Keywords: quenching-partitioning heat treatments (Q-P), retained austenite, tensile strength, fracture strain, micro-alloy
  • MohammadJavad Marzban, Seyed Ahmad Behgozin, Maziar Janghorban, Ahmad Afsari * Pages 30-39

    Friction stir processing is widely used for improvement of properties and microstructure of Aluminum, Copper and Magnesium alloys but investigation on steels are limited. Due to the fact that steel alloys, in addition to aluminum, copper and magnesium alloys, have good engineering properties and vast applications in the industry, they need to be processed by friction-stirring process. In this regard, the present research examines the effect of frictional stirring process on grain size, hardness and wear resistance of Ck45 steel due to the number of passes and tool design. In this research, it was shown that the friction-stirring method can be an effective method to increase the hardness and wear resistance of this steel in such a way that increasing the number of passes causes more heat generation per unit length and also affects the grain size, hardness and probably atomic penetration. In general, with the increase in the number of passes, the size of the grains in the stirring area becomes larger, while the final hardness and wear resistance are determined under the joint effects of grain size and hardness. The results indicate that the hardness has increased by 42% and the amount of wear has decreased by 85% compared to the original sample by the frictional stirring process.Keywords

    Keywords: FSP. Ck45 steel, Grain Size, Hardness, Wear resistance
  • Sajjad Seifoori *, Faeze Ebrahimi Pages 40-50
    In this article, the study of the time history of the displacement of the central point of single-layer graphene nanosheets under the passage of moving mass has been studied. In order to analyze the passage of the nanoparticle on the graphene sheet, the non-local theory of elasticity was used and finally the governing equations were extracted by the special function expansion method. Also, by using molecular dynamics simulation, the time history of the displacement of the central point of single-layer graphene sheets under different boundary conditions and the passage of metal nanoparticles with different geometries (such as square cubes, spheres and blades) along the length and through the middle of these sheets, including There are parameters that are effective in changing the behavior of graphene, and the results of theoretical calculations have been compared with the relevant molecular dynamics simulations. In addition, the results of the molecular dynamics simulation for a single-layer graphene sheet have been compared with the results of the corresponding non-local elasticity theory, and a non-local coefficient has been proposed for the model. As a result, the comparison of the results obtained from the relevant theory and simulation will provide more confidence to validate the response of the graphene sheet.
    Keywords: Elasticity theory, Dynamic deflection, Graphene Sheets, Moving mass, Molecular dynamics simulations
  • Kaveh Hajizadeh *, Beitallah Eghbali Pages 51-65

    Grain size refining down to sub-micrometer range using severe plastic deformation methods is known as an effective strengthening mechanism in metals and alloys. However, metals with low formability such as titanium are subjected to cracking and fracture when they are severely deformed. As a result, attempts to impose intense plastic strain to them which is essential for grain refinement are generally not successful. In the present study commercially pure titanium was severely deformed by equal channel angular pressing. In order to enhance the formability, a larger channel of 105˚ was selected instead of common angle of 90˚and the effect ECAP temperature (300, 250, and 200 ˚C), pressing speed (10, 1, 0.1, 0.01 mm/s), and the initial microstructure on the formability of titanium was investigated. The results indicate that by lowering the pressing speed the formability is improved. Also, the use of a larger channel angle provides the possibility of reducing the processing temperature by 150 ˚C compared to previous researches, such that the titanium bars were processed at a temperature of 250 ˚C safely and without cracking up to 10 passes. Moreover, it was seen that the initial equiaxed microstructure shows much better formability than lamellar one. Light microscopy observations of the microstructure of the processed bars indicate that cracks nucleate and grow from the regions in which the material experienced higher amounts of strain.

    Keywords: Commercially pure titanium, ECAP, Formability, Pressing speed, Initial microstructure