فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال بیست و سوم شماره 6 (خرداد 1402)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال بیست و سوم شماره 6 (خرداد 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امیرحسین عباسی، رسول صفدریان* صفحات 323-335

    شکل دهی تدریجی تک نقطه ای، فرآیندی مقرون به صرفه با انعطاف پذیری بالا می باشد و در نتیجه انتخابی مناسب جهت تولید حجم پایین در مقایسه با روش های سنتی شکل دهی است. در تحقیق تجربی حاضر، شکل دهی تدریجی تک نقطه ای گرم با ابزار سرگرد بر روی ورق های ترکیبی آلومینیم که توسط فرایند جوش آرگون به یکدیگر متصل شده اند مورد بررسی قرار می گیرد. ورق های مورد استفاده از جنس الومینیوم گریدهای 6061 و 5083  با ضخامت یکسان 5/1 میلیمتر می باشند که این ورق ها به صورت لب به لب به یکدیگر متصل شده اند. در این تحقیق تاثیر چهار پارامتر دما، روانکار، مقدار نشست ابزار و سرعت تغذیه میز به عنوان متغیرهای فرآیند شکل دهی تدریجی بر روی میزان شکل پذیری و وضعیت ظاهری نمونه های ورق ترکیبی آلومینیم مورد بررسی قرار گرفته است. محدوده دمایی مورد بررسی بین دمای محیط تا 290 درجه سانتی گراد می باشد و سه نوع روانکار نیز برای انجام آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفته است. برای طراحی آزمایش نیز از روش تاگوچی استفاده شد و نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد افزایش دما بعنوان تاثیرگذارترین پارامتر سبب افزایش میزان شکل دهی ورق به میزان 79 درصد شده است همچنین روانکار و نشست ابزار و سرعت تغذیه میز در رده های بعدی در شکل پذیری ورق ترکیبی آلومینیم موثر می باشند.

    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی، ورق ترکیبی آلومینیم، روانکار، شکل دهی دما بالا، عمق شکل دهی، جوشکاری TIG
  • ناصر محمدی، محمدجواد ناطق* صفحات 337-345

    در تولید قطعات صنعتی، ماشین کاری از مهم ترین عملیاتی است که در حوزه ساخت قطعات مطرح است. تولید یک قطعه صنعتی در سه مرحله طراحی، طرح ریزی فرآیند و ساخت صورت می گیرد و در کلیه این مراحل، از کامپیوتر به عنوان یک ابزار قدرتمند، استفاده فراوانی شده است. در طرح ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر، مرحله شناسایی فیچرهای ماشین کاری پیش نیاز و مقدمه مراحل بعدی می باشد. استخراج اطلاعات و شناسایی فیچرها از اطلاعات طراحی به کمک کامپیوتر با توجه به افزایش پیچیدگی قطعات، به صورت دایم بهبود یافته است لیکن تحقیق برای یافتن یک راه حل بهینه پایان ناپذیر است. طی چند دهه گذشته، برای استخراج و شناسایی فیچرهای ماشین کاری از اطلاعات فایل طراحی، روش های متعددی توسط محققین معرفی و به کارگیری شده است. در کلیه روش هایی که تاکنون توسط محققین معرفی و ارایه گردیده است، تعداد و نوع ویژگی ها به عنوان متغیرهای مستقل در الگوی شناسایی فیچرهای ماشین کاری، توسط طراح الگو و از داده های فایل طراحی قطعه استخراج می گردد. در این تحقیق ویژگی های مورد نیاز برای شناسایی فیچرهای ماشین کاری از مقادیر پیکسل های تصویر شکل فیچرها و توسط سامانه هوش مصنوعی و بصورت خودکار استخراج می گردد. سامانه هوش مصنوعی تولید شده برای شناسایی فیچرهای ماشین کاری در این تحقیق قادر است با مشاهده تصویر یک قطعه، کلیه اطلاعات مورد نیاز برای ماشین کاری از جمله نام، مختصات محل قرارگیری فیچر نسبت به قطعه و ابعاد مورد نیاز برای ماشین کاری قطعه را شناسایی نماید و اطلاعات فیچرهای موجود در تصویر ورودی به سامانه را در یک جدول ارایه دهد.

    کلیدواژگان: شناسایی فیچرهای ماشین کاری، طرح ریزی فرایند به کمک کامپیوتر، یادگیری عمیق
  • سیدرضا موسوی سیدی*، محمد عسکری، سید محمد رضامیری صفحات 347-356

    ذخایر سوخت فسیلی رو به اتمام است و استفاده از آن برای تولید انرژی بر محیط زیست نیز تاثیر می گذارد. بنابراین، منابع انرژی پایدار و پاک باید تولید شوند تا نیازها را برآورده کنند. در این تحقیق، سوخت های ترکیبی از متیل استرهای روغن کلزا، روغن سویا و پالم با سوخت دیزل تولید شد. برای دستیابی به مزایای بیودیزل روغن پالم (ارزش حرارتی بالا) و بیودیزل روغن سویا و کلزا (ویسکوزیته سینماتیکی کم)، مخلوط بیودیزل های مختلف (BS10، BS20، BR10، BR20، BP10، BP20، BRSP10 و BRSP20) برای ارزیابی تاثیر آنها بر عملکرد موتور  و انتشار گازهای گلخانه ای در سرعت های 1800 تا 2700 دور بر دقیقه با گام 300 دور بر دقیقه تحت شرایط بار کامل آزمایش شده است. خواص فیزیکی و شیمیایی همه مخلوط سوخت ها با رعایت استاندارد ASTM D6751 اندازه گیری شد. برای تست موتور از موتور دیزل تک سیلندر هوا خنک، 4 زمانه و تنفس طبیعی استفاده شد. نتایج تجربی نشان داد که در همه سوخت های ترکیبی مقادیر توان و مصرف سوخت ویژه با افزایش سرعت موتور افزایش در حالیکه گشتاور کاهش می یابد. همچنین مقادیر آلاینده نیز با افزایش سرعت موتور افزایش می یابد. بر اساس نتایج، سوخت ترکیبی BP20 می تواند به عنوان سوخت جایگزین در موتورهای دیزلی بدون هیچ گونه تغییر موتور استفاده شود.

    کلیدواژگان: روغن پالم، روغن سویا، روغن کلزا، عملکرد و آلایندگی موتور
  • محسن درخشان سامانی، عبدالرضا رحیمی* صفحات 357-366

    کیفیت سطح و صافی سطح نهایی قطعات اپتیک مثل انواع لنزها در عملکرد آن ها بسیار اثرگذار است. در این پژوهش با استفاده از شبیه سازی مگنتواستاتیک، طرحی جدید از ابزار مگنتوریولوژیک سر کروی با قابلیت نصب بر ماشین فرز CNC سه محوره ارایه شده است. در طرح جدید از سیستم خنک کاری سیم پیچ مغناطیسی دوگانه در سطوح داخلی و خارجی سیم پیچ الکترومغناطیسی استفاده شده و توزیع چگالی شار مغناطیسی بهینه سازی شده است. قابلیت ایجاد چگالی شار مغناطیسی ابزار توسط شبیه سازی در نرم افزار ماکسول محک زده شده است. با انتخاب بهینه پارامترهای فرآیندی شدت جریان الکتریکی و فاصله کاری، قابلیت انجام پرداخت ابزار جدید برای پرداخت قطعات غیرفرومغناطیسی از جنس شیشه BK7 بررسی شده است. در تست تجربی اندازه گیری چگالی شار مغناطیسی توسط گوس متر مشاهده شد که ابزار جدید قابلیت ایجاد چگالی شار مغناطیسی کافی برای پرداخت شیشه را دارد. همچنین قابلیت اعمال نیروی عمود بر سطح این ابزار با تست پرداخت ابزار بررسی شد که نتایج نشان دادند این ابزار قابلیت اعمال نیروی فروروی کافی بر سطح قطعه کار و پرداخت قطعه در جهت کاهش زبری سطح را دارد.

    کلیدواژگان: نانوپرداخت، مگنتورئولوژیک، ابزار مغناطیسی سر کروی، BEMRF، چگالی شار مغناطیسی، BK7
  • احمد امینی، علی علوی نیا* صفحات 367-378

    با توجه به گسترش روزافزون استفاده از پرس های پرسرعت مثل سروو پرس های سرعت بالا در صنعت خودروسازی، بررسی شکل پذیری ورق های فلزی در این محدوده سرعت شکل دهی ضروری به نظر می رسد. بنابراین، این تحقیق با هدف بررسی اثر شکل دهی در نرخ کرنش متوسط بر شکل پذیری ورق فولادی St14 انجام شده است. آزمایش کشش در نرخ های کرنش مختلف انجام شد و آزمایش های شکل پذیری برای ایجاد منحنی های حد شکل دهی، در شکل دهی شبه استاتیک و شکل دهی ضربه ای صورت گرفت. جهت استخراج منحنی حد شکل دهی عددی، از شبیه سازی اجزای محدود استفاده شد. مدل مادی با در نظر گرفتن اثر نرخ کرنش توسط زیربرنامه ویوهارد وارد شبیه سازی شد. نتایج آزمایش کشش نشان داد که با افزایش نرخ کرنش، چند شاخص مهم کرنش سختی کاهش می یابد. هم چنین، رفتار کششی در نرخ های کرنش مختلف توسط مدل مادی با دقت خوبی پیش بینی شد. در شکل دهی ضربه ای، به دلیل تغییر شرایط اصطکاکی، شکست و تمرکز کرنش به مرکز گنبد منتقل شد و ارتفاع گنبد در حالت کشش دومحوره 17/1% نسبت به شکل دهی شبه استاتیکی کاهش یافت. منحنی حد شکل دهی در شکل دهی ضربه ای در مقایسه با شکل دهی شبه استاتیک به طرف پایین و سمت راست نمودار حد شکل دهی جابجا شد. در شکل دهی ضربه ای، حد شکل دهی در حالت کرنش صفحه ای در مقایسه با شکل دهی شبه استاتیکی، 8/1% کاهش یافت. هم چنین، نتایج شبیه سازی شامل موقعیت شکست، منحنی حد شکل دهی و ارتفاع گنبد در هر دو روش شکل دهی انطباق خوبی با نتایج تجربی داشت.

    کلیدواژگان: خواص کششی، شکل پذیری، منحنی حد شکل دهی، نرخ کرنش متوسط، شکل دهی ضربه ای، فولاد St14
  • عبدالله آقانصیری، حمیدرضا رضایی آشتیانی* صفحات 379-386

    از موارد حایز اهمیت در رفتار مکانیکی ساندویچ پنل ها نوع و جنس قطعه هسته می باشد. در مطالعه حاضر رفتار مکانیکی ساندویچ پنل با دو نوع هسته فوم آلیاژ آلومینیوم مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی و مقایسه میزان تاثیر روش به کار رفته جهت تثبیت فوم های آلومینیومی درخواص خمشی و فشاری هسته ساندویچ پنل ها، فوم آلومینیوم آلیاژی LM13 با تثبیت کننده کلسیم و پودر کاربید سیلیسیم به صورت جداگانه تولید شد. نتایج آزمایش پراش پرتو اشعه ایکس نشان دهنده حضور ترکیبات بین فلزی Al4Ca در فوم های آلومینیومی حاوی فلز کلسیم، و ذرات کاربید سیلیسیم برای فوم های آلومینیومی حاوی پودر سیلیکون کارباید در دیواره سلولی بود. میزان استحکام تسلیم در ساندویچ پنل هایی با هسته فوم آلومینیوم و تثبیت کننده فلز کلسیم از هسته هایی با تثبیت کننده ذرات کاربید سیلیسیم بالاتر بود. همچنین  ساندویچ هایی با هسته فوم آلومینیوم حاوی پودر کاربید سیلیسیم قابلیت جذب انرژی بیشتری از خود  نشان دادند. در مقابل فوم هایی با تثبیت کننده پودر کاربید سیلیسیم انرژی بیشتری را تحت آزمایش فشار تک محوری جذب نمودند. همچنین نتایج بررسی ماکروساختار از نحوه تغییر شکل ساندویچ پنل در آزمایش خمش سه نقطه گویای کاهش نیرو در اثر ضعف در اتصال بین پوسته ساندویچ پنل و هسته فوم آلومینیومی بود.

    کلیدواژگان: ساندویچ پنل، هسته فوم آلومینیوم، کلسیم، کاربید سیلیسیم، استحکام خمشی
|
  • Amirhosein Abasi, Rasoul Safdarian* Pages 323-335

    Single point incremental forming (SPIF) is a cost-effective process with high flexibility and as a result, it is a suitable choice for low-batch production compared to traditional metal forming methods. In the present experimental research, the warm SPIF with ball nose tool was used in the forming of aluminum tailor welded blanks (TWB) that were joined together by the argon welding process. Aluminum sheets of 6061 and 5083 with an equal thickness of 1.5 mm were used as base metals and joined together using the butt welding method. In this research, the effect of four parameters of temperature, lubricant, step down, and feedrate were investigated on the formability and appearance of aluminum. The temperature range is between room temperature and 290 degrees Celsius, and three types of lubricants are used in the experimental tests. The Taguchi method was used for the design of the experiment. The results of the tests indicated that an increase in the temperature as the most effective parameter led to an increase in the formability of TWB by 79%. The lubrication, step down, and the feedrate was in the next ranks of effectiveness in the formability of aluminum TWB.

    Keywords: Single point incremental forming (SPIF), Aluminum TWB, Lubricant, elevated temperatures, forming depth, TIG welding method
  • Naser Mohammadi, MohammadJavad Nategh* Pages 337-345

    In the production of industrial parts, machining is one of the most important operations in the field of manufacturing parts. The production of an industrial part takes place in three stages: design, process planning and manufacturing, and in all these stages, the computer is used as a powerful tool. In computer-aided process planning, the stage of identifying machining features is a prerequisite and an introduction to the next steps. Extracting information and identifying features from computer-aided design information has been continuously improved due to the increasing complexity of parts, but the research to find an optimal solution is endless. Over the past few decades, several methods have been introduced and applied by researchers to extract and identify machining features from design file information. In all the previous methods, the number and type of features are extracted as independent variables in the machining features identification pattern and from the part design file data. In this research, the charectrestics required to identify the machining features are extracted from the pixel values of the machining feature image by the artificial intelligence system automatically. The artificial intelligence system produced to identify the machining features in this research is able to identify all the information required for machining, including the name, the coordinates of the location of the feature relative to the part, and the dimensions required for the machining, by viewing the image of a part, and the information of the features present in the image the input to the system in a table.

    Keywords: machining feature recognition, computer-aided process planning, artificial intelligence depth learning
  • Seyed Reza Mousavi*, Mohammad Askari, Seyed Mohammad RezaMiri Pages 347-356

    Fossil fuel reserves are running out and its use for energy production also affects the environment. Therefore, sustainable and clean energy sources must be produced to meet the needs. In this research, mixed fuels of methyl esters of rapeseed oil, soybean oil and palm oil were produced with diesel fuel. To achieve the advantages of palm oil biodiesel (high calorific value) and soybean and rapeseed oil biodiesel (low kinematic viscosity), different biodiesel mixtures (BS10, BS20, BR10, BR20, BP10, BP20, BRSP10 and BRSP20) were used to evaluate their effect on engine performance and greenhouse gas emissions at speeds of 1800 to 2700 rpm with a step of 300 rpm under full load conditions. The physical and chemical properties of all fuel mixtures were measured according to the ASTM D6751 standard. An air-cooled, 4-stroke, naturally aspirated single-cylinder diesel engine was used for different mixture testing. The experimental results showed that in all the combined fuels, the values of power and specific fuel consumption increase with increasing engine speed, while the torque decreases. Also, the number of pollutants increases with the increment of engine speed. Based on the results, BP20 mixture fuel can be used as an alternative in diesel engines without any engine modification.

    Keywords: Palm Oil, Soybean Oil, Rapeseed Oil, Engine Performance, Emissions
  • Mohsen Derakhshan Samani, Abdolreza Rahimi* Pages 357-366

    Surface quality and roughness are major effective parameters on the function of optic components. This study developed a new design of the Ball-End Magnetorheological finishing tool with the ability to mount on a three-axis CNC milling. In the new design, a new concept of the cooling system was used for cooling the internal and external surfaces of the electromagnetic coil, and optimizations on magnetic flux distribution were performed. With the aid of magnetostatic simulation in Ansys Maxwell software, the tool’s capability for producing magnetic flux density was tested. The capability of a new tool for polishing non-ferromagnetic BK7 glass was tested by selecting optimized process parameters like working gap and magnetizing current. An experimental magnetic flux density test with the gauss meter showed that the newly designed BEMRF tool can generate enough magnetic flux density for polishing BK7 glass. The finishing test showed the tool’s ability to create enough indentation force on the workpiece’s surface and reduce surface roughness.

    Keywords: Magnetorheology, BEMRF, nano finishing, Ball-end MRF, Magnetic flux density, BK7
  • Ahmad Amini, Ali Alavi Nia* Pages 367-378

    Considering the increasing use of high-speed presses, such as high-speed servo presses, in the automotive industry, it seems necessary to investigate the formability of sheet metals in this range of forming speed. Therefore, this study has been conducted to investigate the effect of medium strain rate forming on the formability of the St14 steel sheet. Tensile tests were done at various strain rates, and formability tests were performed to create forming limit curves at the quasi-static and impact forming. Finite element simulation was used to extract the numerical forming limit curves. The material model was entered into the simulation by considering the strain rate effect using the VUHARD subroutine. The results of tensile tests showed that some influential strain-hardening indicators reduce with strain rate enhancement. Also, using the material model, the tensile behavior was predicted with good accuracy at each strain rate. In impact forming, fracture and strain concentration was transferred to the dome center, and the dome height in biaxial stretching was reduced by 17.1% compared to quasi-static forming due to the variation of frictional conditions. The forming limit curve of impact forming was shifted to the lower values and right side of the forming limit diagram compared to quasi-static forming. In impact forming, the forming limit in plane-strain condition was reduced by 8.1% compared to quasi-static forming. Also, the simulation results, including fracture position, forming limit curve, and dome height in both forming processes, were in good agreement with the experimental results.

    Keywords: Tensile properties, Formability, Forming limit curve, Medium strain rate, Impact forming, St14 steel
  • Abdollah Aghanasiri, Hamidreza Rezaei Ashtiani* Pages 379-386

    The type and material of the core piece of sandwich panels are important parameters in the mechanical behavior of these sandwich samples. In this study, the mechanical behavior of sandwich panels with two types of aluminum alloy foam core was investigated. Also, the effect of the method used to stabilize aluminum foam investigates and compares during the bending and compressive tests, for this purpose, the properties of the core of sandwich panels made with LM13 alloy aluminum foam were fabricated with calcium stabilizer and silicon carbide powder separately. The results of the X-ray diffraction test showed the presence of Al4Ca intermetallic compounds in aluminum foams containing calcium metal, and silicon carbide particles for aluminum foams containing silicon carbide powder in the cell wall. The yield strength of sandwich panels with aluminum foam core and calcium metal stabilizer was higher than that of cores with silicon carbide particle stabilizer. Also, sandwich panels with aluminum foam cores containing silicon carbide powder showed more energy absorption. In contrast, foams with silicon carbide powder stabilizer absorbed more energy under the uniaxial pressure test. Also, the results of the macrostructure analysis of how the shape of the sandwich panel changed in the three-point bending test were indicative of a reduction in force due to the weakness in the connection between the sandwich panel shell and the aluminum foam core.

    Keywords: Sandwich panel, Aluminum alloy foam core, Calcium, Silicon carbide, Bending strength