نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و نهم شماره 6 (پیاپی 94، اسفند 1384)

اکستروژن معکوس یکی از فرایندهای شکل دهی فلزات می باشد که در سالهای اخیر در صنایع، کاربرد وسیعی یافته است. در این مقاله فرآیند اکستروژن معکوس برای تولید قطعات توخالی با شکل داخلی دلخواه از بیلت های دایره ای با استفاده از روش حد بالا مورد تحلیل قرار گرفته است و یک میدان سرعت مجاز سینماتیکی جدید به منظور استفاده در رابطه حد بالا پیشنهاد شده است. با استفاده از این میدان سرعت، حد بالا برای فشار اکستروژن بدست آمده و نسبت به پارامترهای بهینه سازی، کمینه شده است. نتایج به دست امده برای مقاطع چرخدنده ای به صورت نمودارهای بار اکستروژن و فشار نسبی اکستروژن برحسب تغییرات درصد کاهش سطح مقطع، ضریب شکل، ضریب اصطکاک و تعداد دندانه ها ارایه شده اند. در نهایت این نتایج با نتایج تجربی و تیوری دیگر پژوهشگران مقایسه شده و توافق نسبتا خوبی مشاهده شده است.

در این مقاله، بر روی ضریب انتقال حرارت در چگالنده یک سیکل تبرید با مبرد R-134a در داخل لوله افقی صاف و همچنین لوله های افقی دارای نوار پیچیده شده مطالعات آزمایشگاهی صورت گرفته است. دستگاه مورد استفاده در این بررسی، یک سیستم تبرید تراکمی بخار مجهز به وسایل اندازه گیری مانند ترموکوپل و فشارسنج می باشد. این سیستم شامل سه کندانسور دو لوله ای از نوع جریان مخالف است که بترتیب پیش کندانسور، کندانسور اصلی و کندانسورثانویه نامیده می شود. آب خنک کن در لوله خارجی جریان می یابد در حالی که مبرد R-134a در لوله داخلی ان چگالیده می شود. در این تحقیق، داده های تجربی برای لوله صاف و همچنین لوله های دارای نوار پیچیده شده با چهار نسبت پیچش متفاوت جمع آوری گردید. تحلیل داده ها نشان داد که نصب نوار پیچیده شده در داخل لوله افقی می تواند ضریب انتقال حرارت جابه جایی را تا حداکثر 43% نسبت به لوله صاف افزایش دهد. براساس داده های جمع اوری شده در این تحقیق، رابطه ای برای محاسبه ضریب انتقال حرارت در چگالش بخار در داخل لوله های مجهز به نوار پیچیده شده بدست آورده شده است.

در طراحی فیکسچر برای عملیات ماشینکاری، برنامه گیره بندی یک مساله پیچیده و غیر خطی است که مواردی چون تماس اصطکاکی قطعه کار و کلمپها را در بر می گیرد. در این میان پارامترهایی چون سطح تماس، وضعیت تماس، نیروی گیره بندی، سایش و صدمه دیدن قطعه کار، وضعیت تماس و تغییر شکل قطعه کار از موارد قابل بررسی است. یافتن نیروی بهینه گیره بندی یکی از مسایل بسیار مطرح در زمینه طراحی و تحلیل فیکسچر ها است که نیاز به تحقیق و بررسی دارد. نیروی بهینه گیره بندی مقدار نیرویی است که ضمن اسیب نرساندن به قطعه کار و اجزا فیکسچر تماس بین این دو را در وضعیت مناسبی نگهداشته و باعث خنثی سازی نیروی ماشینکاری می شود. به عبارت دیگر تغییر شکل و تنش بیش از حد در قطعه کار ایجاد ننماید. در این مقاله یک سیستم ترکیبی از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک که از روش تحلیل اجزا محدود نیز بهره می گیرد به بحث گذاشته شده است. یک مدل اصطکاکی از سیستم قطعه کار - فیکسچر تحت اثر نیروهای ماشینکاری و گیره یندی با استفاده از روش اجزا محدود تحلیل شده است. نتایج این تحلیل برای اموزش و تست یک شبکه عصبی به کار گرفته شده است. کار شبکه عصبی شناسایی الگوی موجود بین نیروهای گیره بندی و وضعیت تماس و حداکثر تغییر شکل کشسانی قطعه کار است. با استفاده از رابطه شناسایی شده توسط شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک برای تعیین میزان بهینه نیروی گیره بندی به کار رفته است. مزیت این مطالعه نسبت به سایر پژوهشهای انجام شده تعیین و نمایش وضعیت دقیق تماس بین قطعه کار و اجزا فیکسچر است. نتایج به دست امده از این مطالعه در اتوماسیون طراحی فیکسچرها به کمک کامپیوتر و برنامه ریزی فرایند به کمک کامپیوتر کاربرد دارد.

در این مقاله کارایی روکشهای پلیمری در کاهش ضریب درگ جسم UUV خاصی با هندسه معین با استفاده از روش های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از پلیمر قابل حل در آب پلی اکری لامید (PAA) و پلیمر غیر قابل حل در آب پلی دی متیل سیلوگزان (PDS) استفاده شده است. برای اندازه گیری نیروی درگ از دستگاهی به نام برج آب که مختص این پروژه طراحی شد و به مرحله ساخت و بهره برداری رسید استفاده بعمل آمد. در عمل، اندازه گیری نیروی درگ در دستگاه مزبور بر روی مدل کوچکی از UUV مورد نظر این پروژه با مقیاس 10/1 صورت پذیرفت. با توجه به اینکه عدد رینولدز جریان در اطراف مدل (بر اساس قطر مدل) در حدود 20000 بود از اینرو جریان در اطراف مدل از نوع درهم فرض شد. اندازه گیری ضریب درگ مدل در آبتدا بدون استفاده از هر گونه روکش پلیمری صورت پذیرفت تا ضریب درگ پایه بدست آید. در مرحله بعد، سطح مدل با پوششهای پلیمری پوشانده شد و ازمایشات مجددا تکرار گردید. نتایج بدست آمده حاکی از ان است که با استفاده از پوششهای پلیمری میتوان ضریب درگ اجسام UUV را بطور قابل ملاحظه ای (بین 20 تا 30 درصد) کاهش داد.

طراحی یک شتاب سنج خازنی بر مبنای فناوری میکروماشینکاری در این مقاله ارایه گردیده است. از میان انواع مبدلها در این مقیاس از نوع خازنی ان استفاده شده است. این طراحی شامل مدار رابط نمی باشد و به طراحی مکانیکی شتاب سنج محدود شده است.طراحی بر مبنای محدودیتهای آبعادی در روش ساخت MUMPs که یک روش ماشینکاری سطحی پلی سیلیکان است، صورت گرفته است. پارامترهای حسگر برای رسیدن به مشخصات شتاب سنج برای کاربرد در خودرو بدست امده است. برای رسیدن به پهنای باند مورد نیاز و افزایش پایداری سیستم از مدار بازخورد (معادل ضریب فنر منفی) استفاده شده است. سختی فنر تعلیق جرم محک به روش تحلیلی بدست امده و صحت این رابطه با شبیه سازی آلمان محدود ارزیابی شده است. پارامترهای عملکردی دیگر چون میزان تحمل شوک و حساسیت عرضی که روابط تحلیلی دقیق انها پیچیده است با شبیه سازی آلمان محدود بدست امده اند.

در این مقاله یک روش عددی جهت حل جریان غیردایم جابجایی آزاد برای سیال تراکم ناپذیر ارایه شده است. روش اجزا محدود گلرکین ضلع-مبنا با المانهای مثلثی برای شبیه سازی جریان استفاده شده است. الگوریتم حل بر اساس روش تراکم پذیری مجازی همراه با حل زمانی دوگانه می باشد. از روش تفاضل محدود پسرو درجه دوم برای پیمایش در زمان واقعی و از روش چند مرحله ای رانگ-کوتا برای حرکت در زمان مجازی استفاده شده است. نحوه عملکرد روش پیشنهادی با حل مسایلی برای مقادیر مختلف عدد رایلی بررسی شده است. نتایج حاصل حاکی از دقت مطلوب روش برای محدوده اعداد رایلی مورد بررسی می باشد.

کارکرد پمپ به عنوان توربین را از دو نظر می توان مورد تحلیل قرار داد، یکی در حالت گذرا و در زمانی که به هر دلیلی جریان معکوس می گردد. و دیگری در حالت پایدار که پمپ به عنوان توربین مورد استفاده قرار می گیرد. گر چه تلاشهای زیادی برای بدست اوردن روابطی حین کارکرد پمپ بعنوان توربین انجام شده است اما تلاش کمتری در جهت تحلیل جریان و چگونگی تغییر تلفات انجام گرفته است. در قسمت اول این مقاله با بررسی رفتار توربینی پمپ در حالت پایدار، سعی شده است تا با یافتن چگونگی تغییر آفت های هیدرولیکی در محفظه حلزونی و چرخ با تکیه بر نتایج آزمایشات انجام شده رفتار توربینی پمپ را توجیه نموده و قدمی در جهت ارایه یک روش تیوری مناسب برداشته شود. در قسمت دوم مقاله روش پیشبینی مناسبترین نقطه کارکرد توربینی پمپ ارایه شده است. به دلیل انکه رفتار پمپ به عنوان توربین تغییر می یابد، پیش بینی عملکرد توربین وار پمپ مشکل است. روابطی که نقطه عملکرد توربین وار پمپ را با ارایه می کند متکی به تجربه است. بنابراین انگیزه زیادی به منظور ارایه روش تیوری در این زمینه وجود دارد. در مقاله حاضر نقطه کارکرد توربین وار پمپ با محاسبات پارامترهای هیدرولیکی مشخص می شود و مناسبترین نقطه کارکرد توربین وار پمپ ارایه می گردد. در نهایت نتایج مربوطه با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار می گیرد.

لایه الکتریکی دوگانه (EDL) در جریانهایی که حاوی یون هستند اثرات قابل توجهی بر انتقال حرارت و جریان در سیال داخل کانال می گذارد. به طوری که معادلات معمول انتقال حرارت و جریان در کانالها در مورد میکروکانالها اعتبار خود را از دست می دهد. شارژ الکتریکی درون دیواره کانال عامل ایجاد یک میدان الکتروستاتیکی در کانال می گردد که این میدان با تاثیرگذاری بر یونهای داخل سیال، جریان داخل کانال را تغییر می دهد. از این رو گرادیان فشار بیشتری در کانال برای به جریان انداختن سیال لازم است. انتقال حرارت در کانال با در نظر گرفتن لایه الکتریکی دوگانه مورد بررسی قرار گرفته است. حضور لایه الکتریکی دوگانه باعث کاهش عدد نوسلت و در نتیجه انتقال حرارت می گردد.

فشردن انفجاری پودر که از فرآیندهای پر انرژی و با سرعت بالا به حساب می آید فرایند رو به توسعه ای است که ویژگی های متمایز و منحصر به فردی را نسبت به روش های معمولی متالورژی پودراز خود نشان می دهد. در این روش شکل گیری کامپوزیت در چند میکرو ثانیه و توسط موج انفجار انجام می گیرد که به همین دلیل انتظار می رود اندرکنش های مخرب بین فاز زمینه و فاز تقویت کننده حذف شوند. در این تحقیق ضمن مطالعه پارامترهای موثربر فرایند ساخت کامپوزیت زمینه آلومینیم ذره ای به روش فشردن انفجاری، تغییرات دانسیته فشرده های سیستم کامپوزیتی Al-20vol%SiCp نسبت به تغییرات ضخامت لایه ماده منفجره بررسی شد. ریزساختار و فصل مشترک زمینه و ذرات با استفاده از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی (SEM) و الکترونی عبوری (TEM) مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهدات نشان دادند که توزیع ذرات SiC در زمینه آلومینیمی در اطراف و مرکز سطح مقطع نمونه های کامپوزیتی متفاوت می باشند و بررسی های انجام شده با میکروسکوپ الکترونی، وجود محصولات واکنش از جمله Al4C3 را در ناحیه فصل مشترک ذرات SiC و زمینه آلومینیمی آشکار نساخت که می تواند شاهدی بر تمیز بودن فصل مشترک در کامپوزیت ساخته شده به این روش باشد.

در این تحقیق رفتار تریبولوژیکی مواد اصطکاکی سینتر شده زمینه آهنی با استفاده از آزمایش سایش پین روی دیسک مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با ترکیبهای مختلف تهیه شده و پس از متراکم سازی در سه سیکل مختلف تحت اتمسفر کنترل شده سینتر شده اند. مقادیر ضریب اصطکاک، میزان سایش نمونه ها ودیسکهای چدنی در بارها و سرعتهای مختلف اندازه گیری گردید. مورفولوژی سطوح ساییده شده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیقات نشان می دهد که نمونه های پودرهای تهیه شده با آسیاب گلوله ای و نیز نمونه های پودرهای درشت آهن استحکام کافی نداشته و بدلیل انبساط زیاد، در حین سینترینگ یا پس از ان متلاشی می شوند. در مورد نمونه های دیگر نیز مشخص گردید که ضریب اصطکاک و میزان سایش پین و دیسک به شدت به رفتار سطوح تماس بستگی دارد. در این نمونه ها با افزایش بار و سرعت لغزش، ضریب اصطکاک و میزان سایش دیسک کاهش می یابد. مواد اصطکاکی زمینه آهنی با ترکیب FM-1 رفتار اصطکاکی بهتر و پایدارتری در شرایط سخت سایشی از خود نشان میدهند.

در این پژوهش تشکیل ترکیبات بین فلزی حاوی اهن در آلیاژ آلومینیم 319 در حضور منگنز مورد بررسی واقع و نقش عملیات حراتی محلول سازی بر رفتار حل شدن این ترکیبات بین فلزی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزودن منگنز، فازهای بین فلزی حاوی آهن به صورت فاز? با مورفولوژی حروف چینی و چندوجهی تشکیل می شوند. اگر مقدار منگنز با توجه به مقدار آهن موجود در آلیاژ به میزان مناسبی انتخاب شود، می تواند به عنوان عامل موثر در خنثی سازی تاثیر اهن و ممانعت از تشکیل فاز سوزنی? عمل کند.
همچنین مشخص شد که محلول سازی به مدت 26 ساعت در دمای? C515 برای آلیاژی که پس از اصلاح ساختار با منگنز دارای فازهای لجن? با مورفولوژی حروف چینی و چندوجهی می باشد، سبب حل شدن این ذرات و حتی تبدیل شدن مورفولوژی فاز? از چندوجهی به حروف چینی می شود. به هرحال بررسی مکانیزم انحلال فاز? نشان داد که انحلال این فاز از طریق پس زدن اتمهای سیلیسیم به زمینه آلیاژ صورت می گیرد.

با توجه به عدم مشاهده منبع اولیه وانادیوم در ایران، مطالعه و بررسی استحصال وانادیوم از سرباره کنورتور فولادسازی ذوب آهن اصفهان به عنوان بزرگترین منبع ثانویه وانادیوم از اهمیت خاصی برخوردار است. در تحقیق حاضر بازیافت پنتوکسیدوانادیوم از سرباره کنورتور به روش پیرو هیدرومتالورژیکی (تشویه نمکی و انحلال درآب داغ) مورد بررسی قرار گرفته است. جهت دستیابی به یک روش بهینه تشویه نمکی، تاثیر عواملی مانند دما و زمان تشویه، نوع و میزان نمک مصرفی، اندازه پودر سرباره، اتمسفر تشویه و چگونگی سرد کردن محصولات تشویه بر بازده استحصال اکسید وانادیوم مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، سرباره پودر شده به همراه کربنات سدیم، به صورت گندله درامده، در شرایط معین مورد تشویه نمکی قرار گرفت و سپس محصول تشویه، مورد عملیات حل سازی آبی واقع گردید. میزان وانادیوم حل شده در آب که به روش اسپکتروفوتومتری مشخص گردید، معیار میزان بازدهی عملیات تشویه در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده، حاکی از حدود 85 درصد بازدهی در شرایط بهینه می باشد. بعلاوه، مطالعات ساختارشناسی مواد اولیه و محصولات تشویه، حضور وانادیوم در سرباره خام به صورت پنج ظرفیتی را تایید نمود. بنابراین، درصورت استفاده از کربنات سدیم برای تشویه نمکی، نیاز به محیط اکسیدان نخواهد بود.

در این مقاله چگونگی تغییرات دمای خاتمه و مدت زمان انجام استحاله یوتکتیک در تلفیقهای گوناگون از مواد جوانه زا و کروی کننده با رفتارهای متفاوت در برابر پدیده میرایی مورد بررسی قرار گرفت، برای این منظور از چهار ماده کروی کننده و پنج ماده جوانه زا به ترتیب به میزانهای ثابت 5/2 و 4/0 درصد وزنی استفاده شد. از مذابهایی که با تلفیقهای مختلف از انواع مواد جوانه زا و کروی کننده فراوری شده بودند و تحت گاز خنثی نیتروژن در دمای 1320oC نگهداری می شدند، در زمانهای 0، 5، 10، 15 و 20 نمونه برداری شد؛ برای هر یک از نمونه ها منحنی سردشدن ترسیم گردید و ریزساختار آنها توسط تحلیلگر تصویری مورد بررسی قرار گرفت و20 نمونه از میان 100 نمونه مورد اسپکترومتری نشری قرار گرفت. ملاحظه گردید زمانیکه مورفولوژی غالب گرافیتها بصورت کروی و یا ورقه ای شکل می باشد، با پیشرفت پدیده میرایی، دمای خاتمه، مدت زمان انجام و سینتتیک استحاله یوتکتیک به ترتیب کاهش، افزایش و کاهش می یابد و در شرایط حضور مجموعه ای از گرافیتهای کروی، فشرده و ورقه ای، نتایج عکس حالت فوق می باشد. میزان منیزیم، گوگرد و آلومینیم موجود در نمونه ها، با پیشروی میرایی تا زمانیکه اغلب گرافیتها بصورت کروی می باشند، کاهش می یابد ولی بعد از این زمان، میزان منیزیم و آلومینیم تغییر عمده ای نمی کند، در حالیکه میزان گوگرد موجود در سیستم اندکی افزایش پیدا می کند.

در این تحقیق، لحیم کاری ورقهای دو لایه آلیاژهای آلومینیوم 4043/3003 به آلیاژ 3003 تحت خلاء mbar 5-10 5 و با طرح اتصال لبه روی هم انجام و استحکام اتصال لحیم به روش ازمون برش اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان همپوشانی، استحکام اتصال لحیم افت می کند و بالاترین استحکام در اتصالاتی با حداقل میزان همپوشانی (mm 2) حاصل می گردد. همچنین مشخص شد که بیشترین استحکام اتصال در محدوده ضخامت فیلر 50 تا μm 100 بدست می اید. در ضخامتهای کمتر از μm50، حلالیت بالای آلومینیوم (فلز پایه) در فیلر منجر به رقیق شدن فیلر در حین لحیم کاری و کاهش استحکام اتصال می گردد. با افزایش ضخامت روکش به بیش از50 تا μm100، به دلیل ترد و شکننده بودن ساختار یوتکتیک اصلاح نشده، استحکام اتصال مجددا کاهش می یابد. اندازه گیری میزان تابیدگی نمونه ها نشان داد که مقاومت به تابیدگی ورقهای دو لایه به درصد کاهش سطح مقطع آنها وابسته نیست. بر اساس مشاهدات ریزساختاری در این پژوهش، میزان نفوذ سیلیسیم به مرزدانه های فلز پایه محدود می باشد. این امر که ناشی از پایین بودن مقدار سیلیسیم در فیلر و کاهش حجم مذاب یوتکتیک است ممکن است علت اصلی عدم وابستگی مقاومت به تابیدگی نمونه ها به درصد کاهش سطح مقطع باشد. شکست نگاری اتصالات پس از انجام آزمایش برش، وجود دو ناحیه شکست ترد (در محل لحیم) و شکست نرم (در فصل مشترک لحیم و فلز پایه) را نشان داد.