فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال دهم شماره 3 (خرداد 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد براهنی*، وحید جندقی شاهی صفحات 1-8
    کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن دارای کاربردهای صنعتی متعددی می باشند که به علت خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب آن ها می باشد. سوراخ کاری از جمله روش های رایج برای ایجاد اتصال بین سازه های از جنس مواد تقویت شده با الیاف می باشد. فرآیند سوراخ کاری چرخشی آلتراسونیک از روش های نوین در ماشینکاری کامپوزیت های تقویت شده با الیاف می باشد که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. تلرانس دقیق ابعادی از جمله موارد مهم در ماشینکاری کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن می باشد.  از این رو در سال های اخیر از ابزارهای جدید مانند ابزار الماسه هسته دار با توجه به کاهش نیرو و انجام همزمان عملیات سوراخ کاری و سنگ زنی داخل سوراخ، در سوراخ کاری کامپوزیت های تقویت شده با الیاف، استفاده می کنند. در این پژوهش، به بررسی دقت ابعادی در فرآیند سوراخ کاری به کمک امواج آلتراسونیک در کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن پرداخته شده است. نتایج، بیانگر کاهش موثر نیروی محوری در سوراخ کاری ارتعاشی نسبت به سوراخ کاری معمولی می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد تلرانس استوانه ای بودن و دایره ای بودن در صورت استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک بطور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد. با توجه به آزمایشات انجام شده مشاهده گردید افزایش سرعت دورانی و کاهش سرعت پیشروی ابزار موجب بهبود کیفیت سوراخ را بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: سوراخ کاری، آلتراسونیک، کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن، ابزار هسته دار الماسه، تلرانس ابعادی
  • ایوب خسروی فارسانی*، بهروز اسدی بروجنی صفحات 9-17
    هدف از انجام این پژوهش ساخت و مشخصه یابی داربست نانوسیلیکون کاربید (SiC) با پوشش پلی اتیلن گلایکول (PEG) برای استفاده در مهندسی بافت استخوان هست. مشخصه یابی نانو SiC و داربست ها با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز عنصری به روش تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS)، آزمون توزیع اندازه ذرات (DLS)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آزمون های طیف سنجی مادون قرمز انجام شد. به منظور بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی داربست ها، مقادیر درصد تخلخل و استحکام فشاری داربست ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ساخت و مشخصه یابی داربست نانو SiC پلی اتیلن گلایکول با استفاده از روش اسنفج پلیمری با موفقیت انجام شد. تخلخل داربست ها در حدود 80-65 درصد به دست آمد. استحکام فشاری داربست ها در حدود 2/32 -0/72 مگاپاسگال بدست آمد. درنهایت، داربست 30 درصد وزنی سیلیکون کاربید با پوشش پلی اتیلن گلایکول و زمان 30 ثانیه پوشش دهی به عنوان داربست بهینه معرفی شد که می تواند برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان (استخوان اسفنجی) استفاده شود.
    کلیدواژگان: نانو SiC، پلی اتیلن گلایکول، نانوکامپوزیت، داربست، مهندسی بافت استخوان
  • حسین افشاری، امیر اشرفی* صفحات 18-33
    هیدروفرمینگ لوله یکی از فرایندهای شکل دهی می باشد که در آن از فشار هیدرولیکی برای تغییرشکل در ماده استفاده می شود. در این تحقیق شکل پذیری لوله دو لایه مس-آلومینیوم در فرایند هیدروفرمینگ به روش تجربی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا لوله ی دو لایه با لایه بیرونی آلومینیوم و لایه ی داخلی مس تحت آزمایش هیدروفرمینگ قرار گرفته است که به دلیل شکل پذیری کم لوله آلومینیوم، دچار پارگی شده است. سپس لوله دو لایه با لایه بیرونی مس و لایه داخلی آلومینیوم بررسی شده است که لوله ی آلومینیوم داخلی دچار چروکیدگی گردیده است و نهایتا منجر به خرابی دو لایه شده است. برای جلوگیری از چروکیدگی لایه ی آلومینیوم داخلی، از یک قید مکانیکی داخلی از جنس مس استفاده شده است که آزمایش تجربی در این حالت منجر به شکل دهی بدون ترکیدگی و چروکیدگی لوله دولایه شده است. برای مطالعه ی تاثیر پارامترها بر فرایند از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ استفاده گردیده است. پارامترهای مورد بررسی شامل جابجایی سنبه محوری، فشار اول، فشار نهایی، ضخامت لوله آلومینیوم و وجود یا عدم وجود سنبه مخالف بوده است. توابع هدف نیز نازک شدگی لایه ی مس، نازک شدگی لایه ی آلومینیوم و ارتفاع برآمدگی لوله دو لایه بوده است. نتایج تحقیق نشان داد که جابه جایی محوری بیشترین تاثیر را بر ارتفاع برآمدگی دو لایه و ضخامت لایه ی داخلی آلومینیوم بیشترین تاثیر را بر نازک شدگی لایه ها داشته است. به منظور دست یابی به بیشترین ارتفاع برآمدگی دولایه و کمترین میزان نازک شدگی برای لایه های مس و آلومینیوم، پارامترهای بهینه در دو حالت وجود و عدم وجود سنبه ی مخالف استخراج شده اند و نتایج آن با خروجی مدل های شبیه سازی اجزای محدود مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ T شکل، لوله دو لایه، شبیه سازی اجزای محدود، روش سطح پاسخ
  • میرمیثم نیک سیرت، غلامحسین رحیمی*، شهرام حسینی صفحات 34-42
    وجود ترک در مخازن حامل سوخت و خطوط لوله در مقابل بارهای متناوب، موجب رشد آن در ناحیه آسیب خواهد شد و فرآیند انتقال سوخت را با مشکل همراه خواهد کرد. استفاده از الیاف کامپوزیتی به منظور ترمیم ناحیه آسیب دیده می تواند به افزایش عمر سازه و قطعه منجر شود و مانع از بروز خرابی های بیشتر به هنگام تخلیه و سوخت گیری مجدد گردد. در این تحقیق برای نخستین بار یک مخزن فولادی تحت بارگذاری مونوتونیک با نرخ افزایش یک مگاپاسکال در دقیقه قرار گرفته است. معمولا جنس این نوع سازه ها از فولاد  API 5L X65  است و شرایط تعمیر مطابق با استاندارد ISO24817 و ASME PCC-2 صورت می گیرد. تحلیل عددی این سازه ها با توجه به نوع نقص موجود در آن و مقایسه آن با مخزن ترمیم یافته، می تواند شرایط مطلوب کاری را پیش بینی نماید. همچنین وجود ترک در این نوع مخازن با توجه به نوع خوردگی باعث تمرکز تنش بالا و تغییر شکل آن ها خواهد شد. استفاده از الیاف کامپوزیت و فضاساز باعث کاهش سطح تنش و جلوگیری از رشد ترک ناشی از خوردگی خواهد شد. از مزایای تعمیر به کمک الیاف کامپوزیت، می توان به عدم قطع جریان سیال داخل لوله هنگام تعمیر، نصب آسان، کاهش هزینه ها و همچنین ارتقاء ایمنی آن اشاره کرد. از این رو این روش، میزان تمرکز تنش را در ناحیه خوردگی کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: تعمیر با الیاف کامپوزیت، نقص، ترک، مخزن حامل سوخت، خوردگی
  • صادق میرزامحمدی*، رضا شیرازی، مازیار باژیان صفحات 43-53
    فرایند تعمیرات اساسی و ساخت در کارخانه های بازسازی و نوسازی، موتورهای دیزل از اهمیت بالایی برخوردار هستند. کاهش هزینه ی بازسازی و زمان انجام فرایند ها وابسته به مقدار ظرفیت و سرعت کاری است. یکی از تجهیزاتی که موجب افزایش ظرفیت و سرعت کار می گردد، دستگاهی به نام میزگردان ادوات سنگین می باشد. در مقاله ی حاضر، تحقیق و بررسی جهت ساخت یک میز گردان ادوات سنگین مورد مطالعه قرار گرفته است. اهمیت و کاربرد مواردی که جهت طراحی این محصول باید در نظر گرفته شود، گردآوری شده است. طراحی های این دستگاه در نرم افزارهای کتیا و آباکوس انجام شده است. ظرفیت تحمل بارگذاری دستگاه 15 تن و ظرفیت گشتاور 15000 نیوتن متر است. اجزای تاثیرگذار و بحرانی دستگاه با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس شبیه سازی شد و ابعاد هندسی هرکدام به صورت دقیق معین گردید. برای ساخت بدنه دستگاه، از ورق های فولاد کربنی St37 استفاده شد. اجزا و قطعات استاندارد دستگاه نیز باتوجه به مشخصات مکانیکی و کارکرد دستگاه، انتخاب شدند. در نهایت دستگاه میز گردان با توجه به مدل های کاربردی ساخته شد و کارکرد آن موفقیت آمیز بود.
    کلیدواژگان: ساخت دستگاه، میز گردان، کنترلر، PLC، آباکوس
  • مهدی کاروان*، محمد زینلی، حدیث عباسی دره بیدی صفحات 54-61
    خواص تردی کامپوزیت های ترموست، منجر به محدودیت در کاربردهای وسیع تر این مواد شده است. در حالی که تردی این کامپوزیت ها با افزودن مواد تقویت کننده بحرانی تر هم می گردد. از طرفی استفاده از مواد بازگشت پذیر به طبیعت در استفاده از کامپوزیت ها به دلیل چالش های زیستی، مد نظر قرار گرفته شدهاست. با این وجود به دلیل عدم سازگاری مناسب فازهای تقویت کننده ی طبیعی با فاز پلیمر و افزودن الیاف طبیعی، باعث کاهش انرژی جذب و ضربه کامپوزیت می شود. این تحقیق به مواد و روش ساخت میکروکامپوزیت ترموست پلی استر تقویت شده با الیاف طبیعی کنف تا 20 درصد وزنی بطور لایه گذاری موازی، همراستا و متعامد می پردازد که با تقویت رزین پایه اولیه منجر به افزایش خواص ضربه پذیری پلیمر پایه تا 2400 درصد و قابلیت جذب انرژی نمونه ها با تا 40 درصد بهبودی می گردد. نتایج مشاهده شده مرتبط با افزایش مشارکت الیاف طبیعی در انتقال نیرو و جذب انرژی در راستای الیاف بوده که در حین فرآیند ساخت و افزایش نفوذ رزین بین لایه ها و الیاف کنف صورت گرفته که قابلیت تهیه کامپوزیت با درصد بالای الیاف نیز در گروه بندی این نوع کامپوزیت ها را مهیا می کند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت ترموست، انرژی ضربه، وزنه سقوطی، الیاف کنف، فوق جاذب
|
  • Mohammad Baraheni *, Vahid Jandaghi Shahi Pages 1-8
    Carbon fiber reinforced composites have many industrial applications due to their suitable mechanical and physical properties. Drilling is one of the common methods for creating connections between fiber-reinforced structures. Rotary ultrasonic drilling process is one of the new methods in machining fiber-reinforced composites, which has been highly regarded in recent years. Exact dimensional tolerance is one of the important issues in machining of carbon fiber reinforced composites. Therefore, in recent years, new tools such as cored diamond tools are used in drilling fiber-reinforced composites, considering force reduction and simultaneous drilling and grinding inside the hole. In this research, the dimensional accuracy in the drilling process using ultrasonic waves in carbon fibers reinforced composites has been investigated. The results indicate the effective axial force reduction in vibration drilling compared to traditional drilling. Besides, the results show that the cylindrical and roundness tolerance have been improved significantly while using ultrasonic vibrations. According to the examinations, it was observed that the tool rotational speed increasing and feed rate decreasing improve quality of the hole.
    Keywords: Drilling, ultrasonic, Carbon Fibers Reinforced Composite, Cored diamond tool, Dimensional Tolerance
  • Ayoub Khosravi Farsani *, Behroz Asadi Borujeni Pages 9-17
    The aim of carrying out this research was to fabricate and characterize a nano–SiC scaffold with PEG in order to utilize in bone tissue engineering. For this purpose, nano–SiC powder was synthesized via ball milling method. Fabrication of scaffolds and their coating were carried out using polymeric sponge replication and dip – coating methods. Nano–SiC and scaffolds were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), particle size distribution test (DLS), transmission electron microscopy (TEM), and Brunauer Emmet Teller (BET). In order to examine the physical and mechanical properties of the scaffolds, porosity percentage and compressive strength values were measured. Results showsd that nano–SiC powder were synthesized and characterized via ball milling method with success. Fabrication and characterization of nano–SiC–PEG scaffolds was conducted via polymeric sponge replication and dip coating methods with success. The porosity of the scaffolds was found to be around 65-80%. The compressive strength of the scaffolds was found to be around 0.72-2.32 MPa. Finally, the 30% by weight silicon carbide scaffold with polyethylene glycol coating and 30 seconds coating time was introduced as the optimal scaffold that can be used for bone tissue engineering applications (spongy bone).
    Keywords: nano SiC, polyethylene glycol, Nanocomposite, Scaffold, Bone tissue engineering
  • Hossein Afshari, Amir Ashrafi * Pages 18-33
    Tube hydroforming is a forming process in which the hydraulic pressure is used to change the shape of material. In this research, the formability of copper-aluminum double-layered tube in the hydroforming process has been investigated by experimental and simulation methods. First, the double-layered tube with the outer layer of aluminum has been examined, which was burst due to the low plasticity of the aluminum tube. Then, a two-layered tube with the outer layer of copper has been examined, and the inner aluminum tube was wrinkled. To prevent the inner aluminum layer from wrinkling, an internal mechanical restraint made of copper has been used, and the experiment in this case has led to the formation of the double-layered tube without bursting and wrinkling. Response surface method has been used to study the effect of parameters. These parameters included axial punch displacement, first pressure, final pressure, aluminum tube thickness and the counterpunch. The objective functions were the thinning of copper layer, the thinning of aluminum layer and the height of the protrusion. The results showed that the axial displacement has the greatest effect on the height of the protrusion and the thickness of the inner aluminum layer has the greatest effect on the thinning of the layers. In order to achieve the maximum height of the protrusion and the minimum thinning for both layers, the optimal parameters have been extracted in the two cases of the presence and absence of the counterpunch, and the results were compared with the finite element simulation.
    Keywords: T-shape hydroforming, Double-layered tube, Finite element simulation, response surface method
  • Mirmeysam Niksirat, Gholamhosein Rahimi *, Shahram Hosseini Pages 34-42
    The presence of cracks in fuel vessels and pipelines against intermittent loads will cause them to grow in the damaged area and cause problems in the fuel transfer process. Using composite fibers to repair the damaged area can increase the life of the structure and part and prevent further damage during unloading and refueling. In this research, a steel tank is subjected to monotonic loading with an increase rate of 1 MPa per minute. The main material of these types of structures is API 5L X65 steel, and the repair conditions are made according to ISO24817 and ASME PCC-2 standards. Numerical analysis of these structures according to the type of defect in it and comparing it with the repaired tank can predict the optimal working conditions. Also, the presence of cracks in this type of tank due to the type of corrosion will cause a lot of stress concentration and change their shape. Using composite fibers and spacers will reduce the stress level and prevent the growth of cracks caused by corrosion. Among the advantages of repairing with the help of composite fibers are the non-interruption of fluid flow inside the pipe during the repair, easy installation, reduced costs, and improved safety. Therefore, this method reduces the stress concentration in the corrosion area.
    Keywords: Repair with composite fibers, Defects, cracks, Fuel Vessel, corrosion
  • Sadegh Mirzamohammadi *, Reza Shirazi, Maziyar Bazhian Pages 43-53
    The process of major repairs and manufacturing in diesel engine repairing and remanufacturing factories is very important. Reducing the cost of repairing and the time of the processes is depended on the amount of capacity and work speed. One of the equipment that increases the capacity and speed of work is a device called a heavy equipment rotary table. In this article, research and investigation for the construction of a heavy equipment rotary table is targeted. The importance and application of items that should be considered for the design of this product have been collected. The designing of this device has been done in CATIA and Abaqus software. The loading capacity of the device was 15 tons and the torque capacity was 15000 N.m. The influential and critical components of the device were simulated using Abacus finite element software, and the geometric dimensions of each component were precisely determined. St37 carbon steel sheets were used to make the body of the machine. The standard components and parts of the device were also selected according to the mechanical and functional characteristics of the device. Finally, the rotary table device was built according to the extracted functional models and its function was evaluated successfully.
    Keywords: Machine manufacturing, rotary table, controller, PLC, ABAQUS
  • Mehdi Karevan *, Mohammad Zeinali, Hadis Abbasi Dareh Bidi Pages 54-61
    The brittleness behavior of thermosetting composites has resulted in limitations in their wider applications.  The said composites brittleness even becomes more critical upon the addition of reinforcing materials. Moreover, the use of materials recyclable to the environment in the use of composites has been considered to address challenges regarding bio-aspects, nevertheless die to the incompatibility of natural reinforcements with the polymer phase, the addition of natural fibers leads to the decrease in absorption energy and impact resistance of composites. The present study aims at the materials and the fabrication technique of polyester micro-composites reinforced with natural kenaf fiber up to 20 wt% laminated aligned or crossed perpendicularly, which has resulted in the increase in the impact resistance of the base polymer by 2400% and the energy absorption capability by 40% improvement.  The observed enhancement is correlated to the increase in contribution of the natural fiber phase in load transfer and energy absorption aligned the fiber direction during the fabrication process and the improvement in the resin penetration within the kenaf fibers which also leads to the penetration ability of resin within the layers of high fiber ratio in this classification of composites.
    Keywords: Thermosetting composites, Impact energy, drop weight, Kenaf Fiber, high energy absorbent