فهرست مطالب

فصلنامه علوم و مهندسی سطح ایران
پیاپی 61 (پاییز 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/09/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-19
دندان ها نقش بسیار مهمی در فرایند جویدن و هضم غذا دارند و روش های ترمیمی نوین در دندانپزشکی بر تکنیک های کم تهاجمی تاکید دارند. در این مطالعه، تاثیر اصلاح سطح با استفاده از پلاسمای سرد اتمسفری بر بهبود استحکام پیوند چسب های دندانی بررسی شد. نمونه های عاج دندان که تحت تابش پلاسمای سرد قرار گرفتند، افزایش چشمگیری در آب دوستی سطح (کاهش میانگین زاویه تماس از 2/48±06/4 به 62/8±17/2 درجه) و استحکام ریز کششی (از 04/17 به 26/32 مگاپاسکال در برخی گروه ها) نشان دادند. از تکنیک های پیشرفته ای مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون ریز کششی، اندازه گیری زاویه تماس، و طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) برای بررسی تغییرات فیزیکی، شیمیایی، و مکانیکی سطح استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده ترکیبی از پلاسمای سرد و روش های متداول می تواند به طور موثری استحکام چسب های دندانی و کیفیت پیوند آن ها را افزایش دهد. این پژوهش راهکارهای موثری برای ارتقای عملکرد مواد ترمیمی در دندانپزشکی ارائه می دهد و می تواند افق های جدیدی در استفاده از پلاسمای سرد در تکنیک های ترمیمی ایجاد کند.
کلیدواژگان: چسب های دندانی، اصلاح سطح، پلاسمای سرد اتمسفری، استحکام چسبندگی ریز کششی -
صفحات 20-29
ماشینکاری به عنوان یکی از فرآیندهای کلیدی در تولید قطعات صنعتی، همواره در معرض تحولات و بهبودهای مستمر بوده است. یکی از مهم ترین چالش ها در این زمینه، دستیابی به تعادل بین سرعت ماشینکاری، دقت ابعادی و عمر ابزار است. این پژوهش با هدف بهینه سازی پارامترهای تراشکاری پرسرعت فولاد VCN150 با استفاده از ابزار CBN به منظور دستیابی به بالاترین سرعت برش ممکن در ماشین آلات سنتی مرسوم بدون کاهش دقت ابعادی انجام شد. با هدف افزایش طول عمر ابزار، تاثیر دو روش خنک کاری با هوای فشرده و خنک کاری خشک، بر میزان فرسایش لبه برنده ابزار مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای سرعت برشی در بازه 100 تا 500 متر بر دقیقه، سرعت پیشروی در بازه 4/0 تا 2 میلی متر بر دور و عمق برش در بازه 25/0 تا 75/0میلی متر مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش عمق برش باعث کاهش زمان ماشینکاری می شود، اما می تواند به تشکیل لبه های تیز و کاهش کیفیت سطح منجر شود. کم ترین زمان ماشینکاری در سرعت برشی 450 متر بر دقیقه، سرعت پیشروی 2 میلی متر بر دور و عمق برش 75/0 میلی متر حاصل شد که در این شرایط، اختلاف ابعادی نسبت به مقدار طراحی شده بیش تر بود. کم ترین اختلاف ابعادی در سرعت برشی 100 متر بر دقیقه، سرعت پیشروی 1 میلی متر بر دور و عمق برش 75/0 میلی متر اندازه گیری شد که با افزایش قابل توجه زمان ماشینکاری همراه بود. نتایج نشان داد که میزان فرسایش لبه برنده ابزار در روش خنک کاری با هوای فشرده به طور قابل توجهی کمتر از روش خنک کاری خشک است.
کلیدواژگان: ماشینکاری پر سرعت، فولاد VCN150، دقت ابعادی، کیفیت سطح، سایش ابزار -
صفحات 30-38
با توجه به کاربرد فولاد کربنی A860 در قطعات، لوله ها و اتصالات مختلف صنعتی، بررسی استفاده از فرآیند کوبش فراصوتی در بهبود خواص سطحی و مکانیکی این فولاد در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، صنایع ساختمانی، کشاورزی و غیره موردنیاز و توجه قرار گرفته است. هدف از این مقاله بررسی تجربی فرآیند چکش کاری فراصوتی بر روی سختی سطحی فولاد A860 است. فرآیند چکش کاری فراصوتی در شرایط مختلف شامل نیروی استاتیکی 60، 75 و 90 نیوتن، سرعت پیشروی 40، 100 و 160 میلی متر بر دقیقه و تعداد پاس 1، 2 و 3 پاس انجام شده است. به منظور انتخاب شرایط انجام چکش کاری و تحلیل نتایج از روش طراحی آزمایش پاسخ سطح استفاده و اثر هر یک از متغیرها و اثر تداخلی آنها مورد بحث قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عملیات کوبش فراصوتی با کوبش بر روی سطح و تغییر شکل پلاستیک آن، باعث کاهش اندازه دانه های سطح ماده شده است. با کاهش تعداد پاس، سرعت پیشروی و بار استاتیکی در فرآیند کوبش فراصوتی مقدار سختی افزایش یافته است. با توجه به نتایج به دست آمده سرعت پیشروی کمتر از 75 میلی متر بر دقیقه با تعداد یک پاس سختی بالای 420 ویکرز را نتیجه خواهد داد. همچنین مشاهده شد که در بار استاتیکی پایین، تعداد پاس بر روی سختی تاثیر کمی دارد. اما برای رسیدن به سختی های بالا در بارهای استاتیکی بزرگ تر، باید چکش کاری فراصوتی در یک پاس انجام شود.
کلیدواژگان: چکش کاری فراصوتی، فولاد کربنی A860، سختی سطح، سرعت پیشروی، بار استاتیکی -
صفحات 39-48
در این پژوهش، تاثیر ورود نانوورقه های گرافن بر خواص ریزساختاری، سختی و رفتار خوردگی پوشش آلیاژ CuNi ساخته شده به روش آبکاری پالسی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ریزساختاری نشان داد در اثر افزودن نانوورقه های گرافن در زمینه آلیاژ CuNi، مورفولوژی سطحی از مورفولوژی گره ای به مورفولوژی با گرانول های کروی تغییر کرده است، که این تغییر ساختار سطحی منجر به افزایش زبری سطح پوشش از 33 به 56 نانومتر برای پوشش کامپوزیت شده است. از طرفی در اثر پراکنده سختی به دلیل حضور درات فاز دوم گرافن، سختی حدود 20 درصد افزایش پیدا کرده است. بررسی های خوردگی نشان داد حضور گرافن در زمینه آلیاژ به عنوان موانع فیزیکی عمل کرده و با کاهش سطح فعال فلزی مقاومت در برابر خوردگی را افزایش داده است. به عبارتی نفوذ مایع خورنده را به تعویق انداخته و از این طریق نرخ خوردگی را کاهش داده است. دانسیته جریان خوردگی برای نمونه کامپوزیت خوردگی از 6-10×8/1 به 7-10×6/6 آمپر بر سانتی متر مربع نسبت به نمونه آلیاژ افزایش پیدا کرده است. همچنین حضور ورقه های گرافن، باعث مثبت تر شدن پتانسیل خوردگی و نجیب تر شدن نمونه کامپوزیت شده است.
کلیدواژگان: گرافن، آبکاری، خوردگی، کامپوزیت -
صفحات 49-68
داده های متنوع و مختلفی مربوط به خواص و ویژگی های تریبولوژیکی وجود دارند که در قالب های متنوعی از جمله مقالات علمی، اسناد فنی و پایگاه های داده پراکنده هستند. این داده ها می توانند برای حل مسائل پیچیده مرتبط با تریبولوژی، مانند بررسی رابطه بین ساختار و خواص مواد در سطوح تحت اصطکاک و سایش مورد استفاده قرار گیرند. انفورماتیک تریبولوژی با ترکیب تریبولوژی و انفورماتیک به چگونگی به کارگیری دانش و ابزارهای تحلیل این داده های مختلف به منظور استفاده از آنها در بررسی مسایل تریبولوژی می پردازد. یادگیری ماشین که یکی از زیرمجموعه های هوش مصنوعی است، ابزارهای توانمندی در تحلیل داده های پیچیده و کشف روابط چند بعدی بین داده ها داشته و می تواند درک بهتری از ویژگی ها و فرآیندهای تریبولوژیکی ارائه دهد. در این مقاله پس از تشریح مفهوم انفورماتیک تریبولوژی، الگوریتم های اصلی یادگیری ماشین که توسط پژوهشگران در مطالعه های مختلف به منظور تحلیل داده های تریبولوژیکی استفاده شده است، به طور خلاصه مرور شده اند. در ادامه، پژوهش هایی که تا کنون در زمینه انفورماتیک تریبولوژی انجام شده اند، بررسی شده است. در این پژوهش ها از ابزارهای یادگیری ماشین جهت ارتباط دهی بین عواملی مانند ترکیب شیمیایی ماده، فرایند ساخت یا خواص مکانیکی با خواص تریبولوژیک به ویژه نرخ سایش و ضریب اصطکاک استفاده شده است. نتایج گزارش شده در این مطالعات، قابلیت یادگیری ماشین در پیش بینی خواص تریبولوژیک با دقت هایی تا حدود 90 درصد را نشان می دهد. چنین دقت هایی می تواند کارگشا بودن یادگیری ماشین در توسعه دانش تریبولوژی و حل برخی مسایل پیچیده در این زمینه را نشان دهد.
کلیدواژگان: انفورماتیک تریبولوژی، تریبولوژی، یاد گیری ماشین، سایش، ضریب اصطکاک -
صفحات 69-81
این مطالعه به منظور ارزیابی استحکام چسبندگی و رفتار اکسایش پیوسته پوشش SiC/Mo-Si-B روی زیرلایه های گرافیتی انجام شد. برای این منظور، پوشش SiC با استفاده از روش سمانتاسیون همراه با فعال کننده NH4Cl روی گرافیت ایجاد شد. لایه ثانویه Mo-Si-B با استفاده از پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) به کمک محافظت کننده آرگنی روی نمونه ها حاصل شد. مورفولوژی سطح و ترکیب شیمیایی پوشش های SiC و Mo-Si-B با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم طیف سنجی پراکندگی انرژی (EDS) بررسی و ارزیابی شدند. تجزیه و تحلیل سطح با پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که پوشش کاربیدسیلیسیم نسبتا خالصی تشکیل شده است. در مورد Mo-Si-B، فازهای مختلف بین Mo و Si، Mo و B و Mo خالص تشخیص داده شد. چسبندگی پوشش چند لایه با آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفت و نشان دهنده چسبندگی و پیوستگی کافی از پوشش بود. آزمون اکسایش در هوا تا دمای K 1273 انجام شد و زمان و تغییر وزن به طور همزمان ثبت شد. نتایج نشان داد که پوشش به کار رفته، به طور قابل توجهی مقاومت اکسایش گرافیت را با لایه های شیشه ای SiO2 و B2O3 بهبود می بخشد.
کلیدواژگان: اکسایش پیوسته، ترکیبات بین فلزی، Mo-Si-B، Sic، گرافیت
-
Pages 1-19
Teeth play a vital role in the chewing and digestion process, and modern restorative dentistry emphasizes minimally invasive techniques. This study explores the impact of atmospheric cold plasma surface modification on enhancing the bond strength of dental adhesives. Dentin samples treated with cold plasma exhibited significant improvements in surface hydrophilicity (average contact angle reduced from 48.2±4.06 to 8.62±2.17 degrees) and microtensile bond strength (rising from 17.04 MPa to 32.26 MPa in specific groups). Advanced techniques, including Scanning Electron Microscopy (SEM), microtensile testing, contact angle measurement, and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), were utilized to assess physical, chemical, and mechanical surface changes. The results demonstrate that the combination of cold plasma treatment with conventional adhesive application methods significantly enhances the bond strength and performance of dental adhesives. This research highlights innovative strategies to improve the efficacy of restorative materials in dentistry and underscores the potential of cold plasma technology in advancing restorative techniques.
Keywords: Dentin Adhesive, Surface Modification, Atmospheric Cold Plasma, Microtensile Bond Strength -
Pages 20-29
Machining, as one of the key processes in the production of industrial parts, has always been subject to constant change and improvement. One of the main challenges in this field is to achieve a balance between machining speed, dimensional accuracy, and tool life. This research was carried out to optimize the parameters for turning of VCN150 steel with CBN tools to achieve the highest possible cutting speed in traditional lathe machines without reducing dimensional accuracy. To increase the tool life, the effect of two methods of cooling with compressed air and dry cooling on the erosion rate of the tool's cutting edge was investigated. The parameters investigated were cutting speed in the range of 100 to 500 m/min, feed rate in the range of 0.4 to 2 mm/rev, and cutting depth in the range of 0.25 to 0.75 mm. The results showed that although increasing the depth of the cut shortens the machining time, it can lead to the formation of sharp edges and a reduction in surface quality. The lowest machining time was achieved at a cutting speed of 450 m/min, a feed rate of 2 mm/rev, and a depth of cut of 0.75 mm, and under these conditions, the dimensional difference was greater than the nominal value. The smallest dimensional difference was measured at a cutting speed of 100 m/min, a feed rate of 1 mm/rev, and a depth of cut of 0.75 mm, but was associated with a significant increase in machining time. The results showed that the erosion rate on the tool cutting edge is significantly lower with compressed air cooling than with dry cooling.
Keywords: Optimal Parameters, High-Speed Machining, VCN150 Steel, Dimensional Accuracy, Surface Quality, Tool Wear -
Pages 30-38
Considering the application of A860 carbon steel in various industrial parts, pipes and fittings, the study of the use of ultrasonic hammering process in improving the surface and mechanical properties of this steel in various industries including oil and gas, construction, agriculture, etc. has been required and considered. The aim of this paper is to experimentally investigate the ultrasonic hammering process on the surface hardness of A860 steel. The ultrasonic hammering process was carried out under different conditions including static force of 60, 75 and 90 N, feed speed of 40, 100 and 160 mm/min and number of passes of 1, 2 and 3 passes. To conduct practical ultrasonic hammering tests, the necessary equipment was prepared and an experimental setup was set up. In order to select the hammering conditions and analyze the results, the experimental design method of the response surface methodology (RSM) used and the effect of each variable and their interference effect have been discussed. The results obtained show that ultrasonic hammering process by hammering on the surface and plastic deformation of it has caused a decrease in the grain size of the material surface. By reducing the number of passes, the feed rate and the static load in the ultrasonic hammering process, the hardness value has increased. According to the results obtained, a feed speed of less than 75 mm/min with a single pass will result in a hardness of over 420 Vickers.. It was also observed that at low static load, the number of passes has little effect on the hardness. However, to achieve high hardness at larger static loads, ultrasonic hammering should be performed in one pass.
Keywords: Optimal Parameters, Ultrasonic Hammer Peening, A860 Carbon Steel, Surface Hardness, Feed Speed, Static Load -
Pages 39-48
This work examined the influence of graphene nanosheets on the microstructure, hardness, and corrosion characteristics of CuNi alloy coatings produced by pulse electroplating. The microstructural analysis indicated that the incorporation of graphene nanosheets into the CuNi alloy matrix altered the surface morphology from a nodular structure to one characterized by spherical granules, resulting in an increase in the surface roughness of the composite coating from 33 to 56 nm. Conversely, the presence of graphene resulted in a hardness increase of approximately 20% due to precipitation. Corrosion tests indicated that graphene's presence in the alloy matrix served as a physical barrier, enhancing corrosion resistance by diminishing the active metal surface area. Consequently, it impeded the infiltration of the corrosive liquid, so decreasing the corrosion rate. The corrosion current density for the corrosion composite sample has risen from 1.8×10-6 to 6.6×10-7 A/cm² in comparison to the alloy sample. The inclusion of graphene sheets has increased the corrosion potential, rendering the composite sample more noble.
Keywords: Graphene, Electroplating, Corrosion, Composite -
Pages 49-68
There is a diverse range of data related to tribological properties and features, scattered across various formats such as scientific articles, technical documents, and databases. This data can be utilized to address complex tribological issues, including examining the relationship between the structure and properties of materials on surfaces under friction and wear. Triboinformatics, by merging tribology and informatics, focuses on leveraging knowledge and analytical tools to investigate tribological problems. Machine learning, a subset of artificial intelligence, offers powerful tools for analyzing complex data and uncovering multidimensional relationships between data. This can enhance our understanding of tribological properties and processes. In this article, we first explain the concept of triboinformatics, and then briefly review the primary machine learning algorithms used by researchers to analyze tribological data. Following this, we examine research conducted in the field of triboinformatics. These studies have employed machine learning tools to link factors such as the chemical composition of materials, manufacturing processes, or mechanical properties with tribological properties, particularly wear rate and friction coefficient. The results reported in these studies demonstrate machine learning's capability to predict tribological properties with accuracies of up to approximately 90%. Such accuracies underscore the potential of machine learning in advancing tribology knowledge and addressing complex issues in this field.
Keywords: Triboinformatics, Tribology, Machine Learning, Wear, Friction Coefficient -
Pages 69-81
This study was conducted to evaluate the adhesion strength and oxidation behavior of SiC/Mo-Si-B coating applied on graphite substrates. For this purpose, SiC coating was created on graphite substrate using pack cementation method with NH4Cl activator. The secondary layer Mo-Si-B coating was created using atmospheric plasma spraying (APS) with argon protective shower on the samples. Surface morphology and chemical composition of the SiC and Mo-Si-B coatings were inve stigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) equipped with an Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) system. Surface analysis by X-ray diffraction (XRD) revealed that the structure of SiC was mainly composed of SiC phase. In the case of Mo-Si-B, different phases of Mo and Si, Mo and B, and pure Mo were identified. The adhesion of the multi-layer coating was evaluated by tensile test which indicated a sufficient adhesion and cohesion of the coating. The oxidation test was carried out in the air at 1273 K and the time and weight changes were recorded simultaneously. The results showed that the applied coating significantly improves oxidation resistance of graphite with SiO2 and B2O3 glass layers.
Keywords: Continious Oxidation, Intermetallic Compounds, Mo-Si-B, Sic, Graphite