فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال هشتم شماره 4 (پیاپی 30، زمستان 1391)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 30، زمستان 1391)

  • ساخت و تولید
  • تاریخ انتشار: 1391/12/27
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مجید قریشی، عاطفه نادری فرد صفحه 1
    در قسمت اول، توزیع دمای ایجاد FEM بهروش اجزاء محدود EDM در این مقاله، فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی شده در قطعهکار حاصل از فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی، محاسبه شده است. در قسمت دوم، از آنالیز ترمو- مکانیکی برای تخمین تنش حرارتی و پسماند استفاده شد. در ادامه، برای اثبات مدل، مقایسهای بین نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی که توسط دیگر محققان صورت گرفته است، انجام شد. پس از مقایسه، مشاهده شد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج آزمایشگاهی با نتایج شبیه سازی وجود دارد و با افزایش انرژی تخلیه، عمق ترکهای ایجادشده، بیشتر میشود.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی، تنش های حرارتی، تنش های پسماند، روش اجزاء محدود
  • پریسا فرهمند، کارن ابرینیا صفحه 13
    اکستروژن یکی از مهمترین فرایندهای شکلدهی حجمی است. بهمنظور طراحی صحیح قالب اکستروژن و تولید موفقیتآمیز مقاطع، نیاز به تحلیل دقیق فرایند است. میدان سرعت پیشنهادی اساسیترین نکته در تحلیل و ارائه فرمولاسیون حد بالا برای اکستروژن مستقیم پروفیلهای مختلف، اعم از مدور و غیر مدور است. در این مقاله، فرمولاسیون جدیدی برای میدان سرعت با تغییرات مولفه سرعت محوری ارائه شده است. میدان سرعت کلی برحسب پارامترهای متغیر تعریف شده است، بهطوری که در ابتدا و انتهای منطقه تغییر شکل، سطح انفصال سرعت شکل سهبعدی داشته و میتواند حالت مقعر، تخت و یا محدب داشته باشد. با بهینهسازی میدان سرعت نسبت به پارامترهای تعریف کننده سطوح و با استفاده از روش حد بالا، توان لازم در فرایند اکستروژن قابل بهینهسازی است. در این پژوهش بهمنظور تعریف میدان تغییر شکل پارامتریک استفاده شد که نسبت به منحنی های قبلی ارائه شده، فشار بهینه تری را نتیجه B_Spline و وابسته به پارامترهای ورودی، از منحنی تابع میدهد. در حل تئوری بهمنظور بررسی تغییر شکل و تعیین الگوی جریان مواد در طول قالب اکستروژن از روش الگوی تغییر شکل استفاده شده است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف موثر بر فرایند از جمله طول قالب و درصد کاهش سطح و ضریب اصطکاک بررسی ش د. درنهایت نتایج تئوری بهدست آمده از فرمولاسیون جدید با نتایج تحقیقات تحلیلی و تجربی پیشین مقایسه شده و بهبود قابل توجهی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: فرایند اکستروژن، میدان سرعت، اکستروژن مستقیم، روش حد بالا، منحنی B، Spline
  • ولی علی میرزالو، فریدرضا بیگلری، محمدحسین صادقی صفحه 23
    فورج داغ پره کمپرسور موتورهای توربین گازی بهعلت پیچیدگی های خاص مکانیکی و متالورژیکی نیاز به مطالعه عددی و تجربی دارد. در این تحقیق، فرایند فورج داغ یک نوع پره کمپرسور موتور توربینی گازی هوایی از جنس آلیاژ تیتانیوم با استفاده از روش المان محدود تحلیل شده، سپس به صورت عملی اجرا گردیده است. برای شبیه سازی عددی فرایند، ابتدا رفتار مکانیکی آلیاژ بررسی و مدل مناسب برای تحلیل فرایند مشخص شده، سپس شرایط مرزی اصطکاکی با استفاده از آزمایش رینگ استخراج شده است. با شبیه سازی سهبعدی فرایند، مواردی از قبیل جریان مواد و پر شدن حفره قالب، توزیع کرنش و دما، تناژ لازم فرایند و تغییرات نیروهای جانبی اعمال شده به قالب بررسی شده است. در گام بعدی مطابق شرایط شبیهسازی، فرایند به صورت تجربی اجرا شده و نتایج عملی با نتایج شبیه سازی فرایند مقایسه شده است. نتایج حاکی از موفقیتآمیز بودن فرایند است و مقایسه نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی نشان میدهد که شبیه سازی فرایند توانایی پیشبینی قابل قبول پارامترهای فرایند را دارد.
    کلیدواژگان: فورج داغ، پره کمپرسور، المان محدود، آلیاژ Ti، 6Al، 4V
  • محمود مهرآرا، محمد جواد ناطق صفحه 35
    خمش ورق فلزی روی بستر لاستیکی یکی از فرآیندهای نسبتا جدید خمش پروفیل ها و ورق های نازک فلزی است که در سال های اخیر در حد وسیعی مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، مسئله تغییر شکل پلاستیک ورق در این فرآیند تجزیه و تحلی ل شده و پس از استخراج معادلات حاکم برای نواحی تغییر شکل ورق، سیر حل تحلیلی- عددی این معادلات تشریح شده است. در ادامه، معادلات برای ی ک مسئله خاص حل شده و منحنی اثر تغییرات عمق نفوذ در شعاع انحنای ورق ترسیم شده است. همچنین، رابطه ای تقریب ی بین عمق نفوذ و شعاع انحنای ورق ب هدست آمده است. این رابطه ابزاری بسیار کارا در کنترل فرآیند است و با آن می توان با ایجاد تنظیمات لازم در عمق نفوذ، ورق را بدون سعی و خطا به قطر مطلوب رسانید. با انجام آزمایش های متعدد، خمش یک ورق فولادی نازک روی ی ک بستر لاست یکی، می زان اعتبار معادلات استخراج شده برای تغییر شکل پلاستیک ورق در این فرآیند مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: خمش، ورق، پلاستیک، بستر لاستیکی
  • رضا یوسفی، جعفر رحیمی نسب، محمدعلی کوچک زاده صفحه 51
    مواد مرکب زمینه فلزی به دلیل ویژگی های ممتاز در کاربردهای مهندسی مورد توجه قرار گرفته است، اما قابلیت ماشینکاری پ ایین آنها مانع اصلی برای جایگزینی آنها بهجای قطعات فلزی است. طبیعت ساینده و سخت فاز تقویتکننده باعث سایش سریع ابزار در حین ماشین کاری و که با Al-15%SiC درنتیجه افزایش هزینه های ماشینکاری میشود. در این مقاله، بررسی تجربی قابلیت ماشینکاری ماده مرکب زمینه فلزی فرآیند متالورژی پودر ساخته شده است، مورد بحث قرار میگیرد. تراشکاری پیوسته میله های ماده مرکب با استفاده از ابزارهای تراش کاربیدی در شرایط خشک، بهعنوان روش انجام آزمایش انتخاب شده است. اثر پارامترهای ماشینکاری، یعنی سرعت ماشینکاری، نرخ تغذیه و عمق برش روی سایش ابزار، نیروهای ماشینکاری و کیفیت سطح در حین آزمایشها بررسی و با کارهای مشابه مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که سرعت ماشینکاری و عمق تراش نسبت به نرخ تغذیه اثر بیشتری بر قابلیت ماشینکاری دارد. همچنین سایش ابزار، کیفیت سطح تمام شده و نیروی ماشینکاری در این نوع ماده مرکب از ماده مرکب مشابه ساخته شده ب هروش ریخته گری بیشتر است. شرایط بهینه ماشین کاری در این نوع ماده مرکب، با سرعتهای متوسط و نرخ پیشروی و عمق برش کم حاصل می شود.
    کلیدواژگان: قابلیت ماشینکاری، مواد مرکب زمینه فلزی، تراشکاری، ابزارهای کاربیدی، متالورژی پودر
  • جمال تیمور نژاد صفحه 65
    موضوع اصلی پژوهش حاضر، بررسی تجربی اثر عوامل جوشکاری بر روی خواص مکانیکی جوش همزن اصطکاکی در اتصال لب به لب ورق های مسی است. در این پژوهش با استفاده از ابزار ویژه ای که دارای پین مربعی بدون رزوه است، جوش های عاری از نقصی بر روی ورق هایی به ضخامت 4 میلی متر و در محدوده وسیعی از سرعت های دوران و پیشروی ابزار ایجاد شده اند. آزمایش های کشش نشان می دهند که جوش ها دارای بازده بالایی بوده و در برخی از آنها بازدهی اتصال بیش از 90 درصد است. همچنین نتیجه سختی سنجی جوش ها حاکی از آنست که ناحیه تحت تاثیر حرارت در اطراف ناحیه هم خورده تشکیل شده است. این ناحیه کمترین سختی را نسبت به بقیه مناطق ج وش و مس پایه داشته و تمامی نمونه های کشش از این ناحیه گسیخته شدند. در این مطالعه برای مقایسه و ارزیابی تغییرات سختی در محل جوش، با استفاده از روش نوینی بر مبنای سختی سنجی روشی، نقشه سختی سطح مقطع عرضی جوش تهیه شده است. نقشه سختی سطح مقطع عرضی جوش نشان می دهد که ناحیه هم خورده جوش همگن نبوده و نقاط مختلف آن دارای مقادیر سختی کاملا متفاوتی هستند. از طرف دیگر مقایسه بین مقاومت جوش و مقدار کمترین سختی در ناحیه جوش، تناسب بین آنها را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: جوشکاری همزن اصطکاکی، مس، خواص مکانیکی، سختی
  • بهروز زارع، عباس وفایی صفت، وحید ریخته گر نظامی صفحه 75
    فرآیند شکلدهی چند نقطهای، یک روش شکلدهی انعطاف پذیر جهت تولید انواع قطعات از ورق های فلزی است. در این مقاله روش شکلدهی چند نقطهای به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. بهمنظور تخمین پارامترهای مطلوب طراحی، ابتدا فرآیند شکلدهی به صورت دینامیکی شبیه سازی شده و سپس مجموعه قالب شکلدهی چند نقطهای جهت انجام آزمایشات تجربی ساخته شده در صنایع هوا و فضا، ورقهای از جنس این آلیاژ برای انجام آزمایشات مورد AA است. با درنظر گرفتن کاربرد گسترده آلیاژ آلومینیومی 2024 استفاده قرار گرفته و شکلدهی قطعات تحت شرایط مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. عیوب بهوجود آمده در فرآیند شکل دهی چند نقطهای پیشبینی شده و تاثیر پارامترهای فرآیندی از جمله قطر پین و ضخامت لایه الاستیک بر روی دقت ابعادی و توزیع ضخامت قطعات تولید شده بررسی شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که فرآیند فوق میتواند بهعنوان یک روش کارآمد و اقتصادی برای تولید انواع قطعات تکی موجود در زمینه های مختلف صنعتی بهویژه صنعت هوا و فضا مورد استفاده قرار گیرد، بهطوریکه با تنظیم مناسب پارامترهای فرآیند امکان تولید قطعات با شکل های هندسی متنوع تنها با استفاده از یک قالب وجود خواهد داشت.
    کلیدواژگان: شکل دهی چند نقطه ای، قطعات ورق های، شبیه سازی اجزای محدود، آلیاژ آلومینیومی AA2024
  • محمد امینی، محمد بخشی صفحه 89
    در طی سال های اخیر تحقیقات متعددی در زمینه کاربرد قالب های گسسته با قابلیت پیکره بندی مجدد برای تولید ورق های فلزی انجام شده است. این قالب ها به دلیل قابلیت تغییر سریع، مورد توجه سیستم های تولید انعطاف پذیرقرار گرفته اند. با این وجود، تحقیقات به عمل آمده از سوی محققان تنها شامل ورق های تخت فلزی بوده و هیچ پژوهشی در زمینه کاربرد این قالب ها برای قطعات لوله ای گزارش نشده است. در این مقاله، برای نخستین بار یک مجموعه قالب گسسته با قابلیت پیکره بندی مجدد برای شکل دهی چرخشی قطعات توخالی دوار طراحی و ساخته شده است. نتایج حاصل نشان داده است که امکان تولید این قطعات با استفاده از قالب گسسته با قابلیت پیکره بندی مجدد وجود دارد و این تکنیک منجر به تولید قطعات لوله ای شکل با دقت و کیفیت مطلوب می شود. نمودار های توزیع کرنش ها در نمونه های شکل داده شده نشان داده است که طول نمونه ها پس از شکل دهی، کاهش می یابد و ضخامت دیواره آنها افزایش پیدا می کند. افزایش ضخامت دیواره در قسمت وسط لوله بیشتر از طرفین آن و کاهش طول لوله در طرفین بیشتر از قسمت وسط آن است. تغییر شکل پیچشی لوله با افزایش میزان فرورفتگی در لوله افزایش می یابد و کیفیت سطح لوله پس از شکل دهی نیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: شکل دهی لوله، قالب گسسته، قالب با قابلیت پیکره بندی مجدد، شکل دهی چند نقطه ای، شکل دهی چرخشی
|
  • M. Ghoreishi, A. Naderifard Page 1
    In this paper electro discharge machining (EDM) by finite element method (FEM) has been modeled. First temperature distribution in work piece, resulted of EDM has been calculated. In second section, thermo- mechanical analysis has been used for estimation of thermal and residual stress. Afterwards, for validating results of simulation, comparison with experimental results of the other researchers has been done. Then it has been shown that, there is good agreement between experimental and simulation results. Also it has been shown that, the depth where the maximum stress value is observed increases with discharge energy. So the probability of deep cracks increases.
    Keywords: Electro Discharge Machining, Thermal Stresses, Residual Stresses, Finite Element Method
  • P. Farahmand, K. Abrinia Page 13
    A new velocity field with variable axial velocity has been proposed in this paper. By using this new formulation the velocity field and upper bound on extrusion pressure have been computed. Incorporating the B Spline curve into the upper bound formulation, 3D surfaces of velocity discontinuity at entry and exit have been assumed. Theoretical prediction of grid deformation pattern was also computed using the present theory. Experiments were carried out and extrusion pressure as well as grid deformation were obtained. The present theoretical results were in good agreement with experimental ones and compared to previous work improvements were observed.
    Keywords: Velocity Field, Forward Extrusion, Flow Pattern
  • V.Alimirzaloo, F.R.Biglari, M.H.Sadeghi Page 23
    Hot forging of the aerofoil blades has complicated mechanical and metallurgical characteristics therefore; it needs numerical and experimental investigations. In this research, hot forging process of a titanium alloy aerofoil blade has been analyzed by finite element method. Then experimental tests have executed. For the numerical simulation, first material behavior of the titanium alloy has been investigated then friction factor has been obtained by ring test. Using the process simulation, material flow, die cavity filling, strain and temperature distribution, forging load and lateral forces applied the dies during the forging process have been investigated. In the next stage, trial tests have been executed. At last, numerical results have been compared with the experimental results. Results show that the forging process has been done successfully and simulation results have a good agreement with the experimental results.
    Keywords: Hot Forging, Aerofoil Blade, Finite Element, Ti, 6Al, 4V
  • M. Mehrara, M.J. Nategh Page 35
    The sheet bending on elastic foundation is a relatively new method in recent years. In this work, the plastic deformation of sheet is studied. The governing differential equations for the sheet deformation zones were obtained. Then, the equations were analytically-numerically solved for a given problem and the effect of indentation depth on the sheet bending radius was studied. A relationship was obtained to correlate the indentation depth to the sheet bending radius. This relationship can be used in controlling the process and also in process planning. The results were verified by a set of experiments.
    Keywords: Bending, Sheet, Plastic, Elastic Foundation
  • R. Yousefi, J. Rahiminasab, M.A. Kouchakzadeh Page 51
    Metal matrix composites (MMCs) have received considerable attention due to their excellent engineering properties, however, poor machinability has been the main deterrent to their substitution for metal parts. The hardness and abrasive nature of reinforcement phase causes rapid tool wear during machining and consequently, high machining costs. This paper discusses the experimental investigation on the machinability of Al-15%SiC particulate metal matrix composite produced by powder metallurgical process. Continuous dry turning of round composite bars using titanium carbide inserts has been selected as the test method. The influence of machining parameters, e.g. cutting speed, feed rate and depth of cut on the tool wear, cutting forces and finished surface criteria were investigated during the experiments and compared with similar works. The results show that the cutting speed and depth of cut are more dominant factors on machinability than feed rate. Tool wear, surface roughness & machining force, in machining of MMCs produced by powder extrusion are higher than those in machining of similar \ MMCs produced by casting process. The optimum condition for the tool wear, cutting force and surface finish criteria can be achieved by low values of feed rate and depth of cut and moderate values of cutting speed.
    Keywords: Machinability, MMCs, Turning, Carbide Tools, Powder Metallurgy
  • J. Teimournezhad Page 65
    The main objective of this study is experimental investigation on the effect of welding parameters on friction stir butt welds of copper plates. The defect-free welds were obtained on 4-mm thick copper plates at a wide range of rotational and traverse speeds using a special tool that has non-threaded pin. The tensile tests showed the welded copper joints have high efficiency and some welds gained 90% weld efficiency as compared to the parent copper.The hardness tests and micro-structural analysis showed that heat-affected zone (HAZ) is formed around the stir zone. This zone has lowest hardness and all of the transvers tensile test specimens were fractured in this zone. Furtheremore a novel surface hardness mapping technique was applied in the present work. This experiment showed that different points on the stir zone have very different hardness values, and weld strength is proportional to the lowest hardness in weld zone.
    Keywords: Friction Stir Welding, Copper, Mechanical Properties, Hardness
  • B. Zareh, A. Vafaei, Sefat, V. Rikhtegar, Nezami Page 75
    Multi-Point forming process is a flexible technique for manufacturing of various sheet metal parts. In this paper, Multi-Point forming technique is studied using FE simulation and experiments. In order to estimate proper design parameters, the forming process was initially simulated dynamically, and then the Multi-Point forming die set was built for conducting experimental tests. By considering the widespread usage of aluminum alloys in the field of aerospace, the AA2024 aluminum alloy is used in this research and forming of sheet parts under various forming conditions is examined. The failure modes are predicted and the effect of process parameters such as pin diameter and thickness of elastic cushion on the geometry accuracy and thickness distribution of formed parts are investigated.The results obtained show that this process can be used as an effective and economic method for producing small batch production in different industrial sectors particularly aerospace industry. By proper adjustment of process parameters, the production of parts with different geometry will be possible just by using one same die set.
    Keywords: Multi, Point Forming, Sheet Metal Parts, FE Simulation, AA2024 Aluminum Alloy
  • M. Amini, M. Bakhshi Page 89
    In recent years, several research works have been performed on the application of reconfigurable discrete dies for forming sheet metals. Due to the rapid changing of these dies, they attracted the attention of flexible manufacturing systems. Meanwhile, only flat sheet metals were examined and no research work has been reported on the application of the mentioned dies for tubular parts. In this paper, a new reconfigurable discrete die for spinning of tubular parts were designed and manufactured. The results obtained in this research illustrated that hollow axisymmetric parts could be produced using this type of die, and that this technique leads to the production of tubular parts with desired accuracy and quality. The strain distribution diagrams of formed samples showed that the length of samples decreases and the wall-thickness of them increases after forming. Increasing of wall thickness in the middle of tube is more than sides and decreasing of length in the sides is more than the middle. The twisting deformation of tube increases with the increment of intended amount. The surface quality of tube increases after forming.
    Keywords: Tube Forming, Discrete Dies, Reconfigurable Die, Multi, point Forming, Spinning