فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال دهم شماره 1 (فروردین 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امین الله محمدی*، حمیدرضا عباسی مبارکه، محمد خداکرمی صفحات 1-10

    در سال های اخیر کاربرد نوسانات حاصل از امواج آلتراسونیک در صنایع مختلف به شدت رو به افزایش می باشد. از این رو با توجه به نوع کاربرد این امواج در حوزه های مختلف صنعتی، تحقیقات گسترده ای آغاز گشته تا بتواند در راستای بهینه سازی پارامترهای موثر بر روش های مبتنی بر استفاده از این امواج، کمک کننده و راه گشا باشد. از جمله کاربردهای خاص امواج آلتراسونیک، استفاده از آن در ماشین کاری می باشد. ماشین کاری آلتراسونیک یک فرایند براده برداری مکانیکی می باشد که برای ایجاد سوراخ و حفره های مختلف بر روی مواد ترد و شکننده مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش با طراحی آزمایش، عملیات سوراخ کاری بر روی قطعه کار شیشه ای از نوع کریستالی فوق شفاف انجام شده است تا ضمن اطمینان از کارکرد عملی دستگاه، بتوان نتایج حاصل را بررسی نمود و پارامترهای بهینه ی ماشین کاری را بدست آورد. نتایج آزمایش در شرایط مختلف نشان می دهد که با افزایش فرکانس، بار استاتیکی و توان ماشین کاری، نرخ براده برداری افزایش یافته و با انتخاب فرکانس 40 کیلوهرتز به همراه باراستاتیکی 1080 گرم و توان 130 وات می توان به بیشترین نرخ براده برداری دست یافت در حالی که سوراخ های ایجاد شده از کیفیت مناسبی از لحاظ تلرانس گردی برخوردار می باشند.

    کلیدواژگان: ماشین کاری آلتراسونیک، طراحی تقویت کننده های پله ای، پارامترهای بهینه ی ماشین کاری
  • علیرضا معلم زاده*، سید علیرضا ثابت، حامد ثقفی صفحات 11-19
    بررسی رفتار سازه های کامپوزیتی الیاف-پلیمر و تاثیر عوامل گوناگون بر خواص مکانیکی آن ها، در تعریف فرایندهای طراحی، ساخت و عارضه یابی سازه کامپوزیتی موضوعی حایز اهمیت می باشد. در این مقاله به بررسی تغییرات رفتار مکانیکی ساختار کامپوزیتی الیاف شیشه کلاس E-پلی استر، تحت تاثیر اعمال پیش بارگذاری حرارتی بر پارچه الیاف شیشه پرداخته شده است. بدین منظور، در کنار آزمون های تعیین خواص مکانیکی، جهت بررسی چگونگی و ماهیت شکست الیاف شیشه و مطالعه سطح مقطع شکست الیاف از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شده است. همچنین تغییرات در وضعیت عامل اتصال دهنده روی سطح الیاف شیشه ی مورد استفاده در بافت پارچه، در شرایط اولیه پارچه ی خریداری شده از شرکت سازنده و نیز شرایط ثانویه آن پس از اعمال پیش بارگذاری حرارتی از طریق قرار دادن آن در کوره با حرارت 350 درجه سانتی گراد، از روش آنالیز دستگاهی طیف بینی مادون قرمز بازتاب کلی تضعیف شده (ATR) استفاده گردید. نتایج، حکایت از افت قابل توجه خواص مکانیکی کامپوزیت ساخته شده، بر اثر اعمال پیش بارگذاری حرارتی بر پارچه با بافت ساده از جنس الیاف شیشه کلاس E، قبل از مرحله آغشته سازی آن با رزین پلی استر غیر اشباع دارد.
    کلیدواژگان: پیش بارگذاری حرارتی، الیاف شیشه، پلی استر، رفتار مکانیکی کامپوزیت
  • علی زاهدی دیزج یکان*، محمدجواد میرنیا، بیژن ملائی داریانی صفحات 20-29

    شکل دهی تدریجی ورق های فلزی یکی از روش های نوین شکل دهی است که اعمال تدریجی نیروهای شکل دهی و عدم حضور قالب مادگی در این روش، باعث افزایش حد شکل پذیری ورق و افزایش دامنه انعطاف پذیری فرایند در تولید هندسه های پیچیده می شود. در این پژوهش شکل دهی ورق های دولایه آلومینیوم-مس در فرایند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای تا رسیدن به حد شکل دهی ورق در چند هندسه مختلف مطالعه خواهد شد. با توجه به مکانیزم ناپایداری ورق در این فرایند، در پیش بینی عددی رشد و شروع آسیب ورق های دولایه، از معیار آسیب ژو-ویرزبیکی (Xue-Wierzbicki) در قالب زیربرنامه VUMAT نرم افزار آباکوس استفاده شد. آزمایش های تجربی نشان داد که نوع هندسه، به دلیل اعمال شرایط متفاوت تنش و کرنش در ورق، بر روی حد ارتفاع شکل دهی موثر است. پیش بینی مدل عددی از حد ارتفاع شکل دهی به طور میانگین برای هندسه های مختلف با اختلاف %8 نسبت به آزمایش های تجربی انجام شده، همراه است که نشان دهنده ی اعتبار مدل عددی می باشد. به این ترتیب، با استفاده از مدل عددی اثر تغییرات کرنش پلاستیک معادل و تنش سه محوری به عنوان متغیرهای کلیدی بر توزیع کرنش های صفحه ای و آسیب در این فرایند تحلیل شد. همچنین نحوه بارگذاری سیکلی و غیرخطی در این فرایند با ترسیم مسیر کرنش برای هندسه های مختلف نشان داده شد.

    کلیدواژگان: ورق دولایه، شکل دهی تدریجی، معیار آسیب، مدل عددی، مسیر کرنش
  • امیر آقابابائی، محمد هنرپیشه* صفحات 30-37
    فرآیند فشار در کانال زاویه دار لوله ای یکی از روش های جدید جهت تولید لوله های با خواص مکانیکی و ریزساختاری بسیار خوب می باشد. مقطع کانال ذوزنقه ای شکل در این فرآیند، به دلیل همگنی در کرنش بالا و نیروی کم مورد نیاز، نسبت به مقطع کانال های دیگر ترجیح داده می شود. در این تحقیق، فرآیند فشار در کانال زاویه دار لوله ای با مقطع کانال ذوزنقه ای شکل با استفاده از زوایای کانال و انحنای مختلف در نرم افزار آباکوس مدل سازی شد و سپس یک پاس فرآیند بر روی نمونه های آلومینیوم 6061 آنیل شده اعمال گردید. پس از آن تاثیر این زوایا بر کرنش موثر و هم چنین نیروی فرآیند نشان داده شد. به منظور اعتبارسنجی نیز نتایج حاصل از روش اجزای محدود با نتایج مدل تحلیلی مقایسه و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل از نمونه های تحت فرآیند قرار گرفته شده نشان داد که با کاهش زوایای کانال و انحنای قالب، کرنش موثر اعمالی افزایش یافته است. با افزایش زاویه ی انحنا، همگنی در کرنش بیش تر شده و در نتیجه همگنی در سختی و ریزساختار افزایش یافته است. نیروی فرآیند نیز با افزایش زوایای کانال و انحنا، کاهش یافته است. هم چنین میان نتایج حاصل از روش اجزای محدود با نتایج مدل تحلیلی توافق خوبی برقرار بوده است.
    کلیدواژگان: فشار در کانال زاویه دار لوله ای، مقطع کانال ذوزنقه ای شکل، روش اجزا محدود، زوایای کانال و انحنا، کرنش موثر
  • سید جلال هاشمی*، فرزاد رحمنی صفحات 38-48

    در هیدروفرمینگ لوله، با اعمال فشار داخلی توسط یک سیال مانند آب یا روغن، انبساط در لوله ایجاد شده و سطح خارجی لوله بر دیواره های داخلی قالب منطبق می شود. در این مقاله، استفاده از فرآیند هیدروفرمینگ در ساخت یک اتصال انشعاب دار با دو شاخه بر لوله هایی از جنس مس مورد بررسی قرار گرفته است. از این نوع اتصالات در خطوط انتقال سیالات مختلف استفاده می شود. اثر چهار پارامتر مهم فرآیندی بر کیفیت محصول شکل داده شده و شبیه سازی فرآیند شکل دهی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس انجام شده است. با توجه به شکل پیچیده ی محصول مورد نظر، تاثیر چهار پارامتر تغذیه اولیه، تغذیه نهایی، فشار تسلیم و فشار ترکیدگی بررسی شده و اثر این پارامترها بر ارتفاع انشعاب های شکل داده شده و حداکثر نازک شدگی تعیین شده است. نتایج نشان داد که با انتخاب مناسب پارامترهای فرآیندی می توان در یک مرحله شکل دهی به یک محصول با دو انشعاب با کیفیت مناسب دست پیدا کرد. مهم ترین پارامتر اثرگذار بر ارتفاع انشعاب شکل داده شده ی تغذیه نهایی می باشد که با افزایش آن ارتفاع بیشتر شده است. از طرف دیگر مهم ترین پارامتر اثرگذار بر نازک شدگی فشار ترکیدگی بوده است. تغذیه اولیه کمترین اثر را بر روی نازک شدگی و ارتفاع انشعاب شکل داده شده داشته است.

    کلیدواژگان: فرآیند هیدروفرمینگ، شبیه سازی اجزای محدود، انشعاب، نازک شدگی، ارتفاع برآمدگی
  • صادق سلطانی، حامد دیلمی عضدی*، سید حسین الهی صفحات 49-58
    در این مقاله به بررسی رفتار مکانیکی پروفیل ها و لوله های با مقاطع مربعی و دایره ای به صورت توخالی و پرشده از فوم، تحت خمش سه نقطه با استفاده از روش اجزای محدود پرداخته شده است. تیرهای مرکب پر شده از فوم نیز در دو حالت توپر و توخالی (استفاده از دو لوله) بررسی شده است. آلومینیوم AA6063-T6 و فوم AlSi7، به ترتیب به عنوان جنس پروفیل و فوم در نظر گرفته شده است. میزان تغییرشکل، مقاومت خمشی، جذب انرژی پروفیل ها با شرایط مختلف، بررسی و با یکدیگر مقایسه شد و در نهایت، مقاطعی با بالاترین مقاومت خمشی و ظرفیت جذب انرژی تعیین شد. نتایج نشان داد قرار دادن فوم در لوله ها باعث افزایش مقاومت در برابر خمش می شود؛ همچنین مقاومت خمشی در حین بارگذاری بعد از اولین آسیب حفظ شد، حتی روندی افزایشی داشت. تیرهای دوتایی پرشده از فوم (تیر مرکب پر شده از فوم توخالی) با وجود وزن کمتر نسبت به تیرهای تکی پرشده از فوم (تیر مرکب توپر)، مقاومت خمشی بالاتری از خود نشان دادند، همچنین جذب انرژی در آن ها نسبت به تیرهای تکی پرشده از فوم بیشتر بوده است. بالاترین میزان مقاومت خمشی در تیرهای پرشده از فوم با مقطع مربعی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: فوم فلزی، خمش سه نقطه، مقاومت خمشی، جذب انرژی، تحلیل اجزا محدود
|
  • Aminollah Mohammadi *, Hamidreza Abbasi Mobarakeh, Mohammad Khodakarami Pages 1-10

    In recent years, the oscillations use of ultrasonic waves has been strongly increased in various industries. Therefore, respecting to the application type of these waves in different industrial fields, extensive and wide researches have been started which can be helpful and competent in optimizing the effective parameters in methods based on the ultrasonic waves application. One of the special uses of them is in machining. The ultrasonic machining is a mechanical material removal which is applied for creating various holes and cavities on the brittle and fragile materials. In this study, in order to ensure the practical behavior of the machine, be able to investigate the resulted findings and also obtain the optimized machining parameters, the drilling operation was performed on the glass workpiece of super clear crystal type by designing the experiment. The results in different conditions show that the material removal has been increased by increasing the frequency, the static load and the machining power. The highest material removal has been achieved by choosing a frequency of 40 kilohertz, static load of 1080 grams and power of 130 watts. Also, the created holes have a desirable quality of roundness tolerance.

    Keywords: Ultrasonic machining, Design of Step Amplifiers, Optimal Machining Parameters
  • Alireza Moallemzadeh *, Seyed Alireza Sabet, Hamed Saghafi Pages 11-19
    Investigating the behavior of fiber/polymer composite structures and the effect of various factors on their mechanical properties is vital in defining the design, manufacturing and troubleshooting process. In this paper, the changes in the mechanical behavior of the E-glass fiber/polyester composite structure under the influence of thermal preloading on the glass fiber fabric have been studied. For this purpose, in addition to performing mechanical tests, scanning electron microscopy (SEM) has been used to investigate the manner and nature of glass fiber breakage as well as the cross-sectional area of fiber fracture. Also, the changes in the state of the bonding agent on the surface of the glass fibers used in the woven fabric, in the initial conditions of as received fabric and also in its secondary conditions after applying thermal preload by placing it in an oven at 350 °C temperature was studied. In this regard, the Attenuated Total Reflectance (ATR) infrared spectroscopic analysis method was used. The results indicate a significant decrease in the mechanical properties of the manufactured composite, as a result of applying thermal preloading on plain fabric made of E-class glass fibers, before the impregnation stage with unsaturated polyester resin.
    Keywords: Thermal preloading, Glass fibers, polyester, Mechanical Behavior of Composite
  • Ali Zahedi Dizajyekan *, MohammadJavad Mirnia, Bijan Mollaei Dariani Pages 20-29

    Incremental forming of metal sheets is one of the new methods of forming, in which the local exertion of forming forces and the absence of a matrix enhances the forming limit of the sheet and extends the flexibility of process in producing of complex geometries. In this research, the forming limit of aluminum/copper bilayer sheets in the single-point incremental forming of different geometries was studied. Considering the instability mechanism of the sheet, the Xue-Wierzbicki damage criterion was used in the form of the VUMAT subroutine of Abaqus in the numerical prediction of the growth and damage initiation of bilayer sheets. Experimental tests showed that the type of geometry has influences on the forming height limit due to the different induced stress and strain states on the sheet. The prediction of the numerical model of the forming height limit on average for different geometries with difference of 8% compared to the experimental tests, which indicates the validity of the numerical model. Accordingly, using the numerical model, the effect of changes in equivalent plastic strain and triaxial stress as crucial variables on the distribution of surface strains and damage was analyzed. Also, cyclic and nonlinear loading in this process was shown by plotting the strain path for different geometries.

    Keywords: Bilayer Sheet, Incremental Forming, Damage Criterion, Numerical Model, Strain Path
  • Amir Aghababaei, Mohammad Honarpisheh * Pages 30-37
    Tubular channel angular pressing (TCAP) process is one of the new methods to produce tubes with very good mechanical and microstructural properties. The trapezoidal channel cross-section is preferred in this process due to its high strain homogeneity and low required load compared to other channel cross-sections. In this research, the TCAP process with a trapezoidal channel cross-section was modeled using different channel and curvature angles in Abaqus software and then one pass of the process was applied to annealed aluminum 6061 samples. After that, the effect of these angles on the effective strain as well as process load was shown. For validation, the results of the finite element method (FEM) were compared and analyzed with the analytical model. The results of the processed samples showed that reducing the channel and curvature angles increases the applied effective strain. By increasing the curvature angle, the strain homogeneity has increased, and as a result, the hardness and microstructure homogeneity have increased. The process load has also decreased with the increase of channel and curvature angles. Also, there was a good agreement between the FEM results and the analytical model.
    Keywords: Tubular channel angular pressing, Trapezoidal channel cross-section, Finite element method, Channel, curvature angles, Effective strain
  • Seyed Jalal Hashemi *, Farzad Rahmani Pages 38-48

    In tube hydroforming, by applying internal pressure using a fluid such as water or oil, bulging is created in the tube and the tube conforms to the inner walls of the die. In this paper, using hydroforming process in manufacturing of a branched joint with two branches on copper tubes has been investigated. This type of joint is used in various fluid transmission lines. Simulation of the forming process has been done in Abaqus finite element software. The effect of four important process parameters on the quality of the formed product has been studied. Considering the complex shape of the desired product, effect of four parameters of initial feeding, final feeding, yielding pressure and bursting pressure have been investigated and the effect of these parameters on the height of the formed branches and the maximum thinning has been determined. The results showed that with the appropriate selection of process parameters, a product with two branches with good quality can be obtained in one forming step. The most effective parameter on the height of the formed branch is the final feeding, so that increasing final feeding leads to more height of formed branches. On the other hand, bursting pressure has the most important parameter affecting the thinning. The initial feeding has the least effect on the thinning and the height of the formed branch.

    Keywords: Hydroforming Process, Finite element simulation, Branch, Thinning, Protrusion height
  • Sadegh Soltani, Hamed Deilami Azodi *, Seyed Hossein Elahi Pages 49-58
    In this paper, the mechanical behaviors of beams with square and circular cross-sections that are hollow and filled with foam have been studied under three-point bending using finite element analysis. Aluminum alloy AA6063-T6 and AlSi7 foam are considered tube materials and foam, respectively. The amount of deformation, bending strength, and energy absorption of the beams under different conditions were investigated and compared with each other; finally, sections with the highest bending strength and energy absorption capacity were determined. The results showed that in foam-filled beams, the bending strength has increased compared with hollow ones; also, the bending strength during loading is preserved after the first damage, even increasing. Double beams filled with foam (hollow composite beams) showed higher bending strength as well as energy absorption compared to solid composite beams, in spite of their lower weight. The highest amount of bending strength was observed in square-section beams filled with foam.
    Keywords: Metallic Foam, Three-point Bending, bending strength, Energy absorption, finite element analysis