فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال دهم شماره 1 (بهار 1389)

  • 122 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1389/06/05
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید محمد جواد کلینی، احمد خدادادی، بابک پورحاجت صفحه 1
    سلول های فلوتاسیون ستونی از نظر نحوه توزیع هوا و خوراک و آب شستشو، نسبت به سلول های مکانیکی برتری هایی دارند که عملکرد متالورژیکی بهتر آنها را سبب شده است. در مقاله حاضر روش های بزرگ نمایی سلول ستونی فلوتاسیون با توجه به نتایج آزمایشگاهی بررسی شده و داده های مورد نیاز برای طراحی ستون فلوتاسیون، از آزمایش های فلوتاسیون ستونی در مقیاس آزمایشگاهی با ستونی به ارتفاع 150 سانتی متر و قطر 74 میلی متر در مرحله شستشوی نهایی کنسانتره روی تهیه شده است. با طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی، تعداد چهار پارامتر عملیاتی ستون در سه سطح مورد ارزیابی قرار گرفت. در شرایط بهینه، محصولی با عیار 84/52 % روی با بازیابی86/69% وکارایی جدایش 61/32% برای روی به دست آمد.
    عملکرد سلول های مکانیکی فلوتاسیون کارخانه در مرحله شستشوی نهایی کنسانتره روی بررسی شد. نتایج نشان داد که سلول های مکانیکی در این مرحله، قادر به تولید کنسانتره روی با عیار 15/52% روی با بازیابی10/75% و کارا یی جدایش 84/30% برای روی است. مقایسه نتایج عملکرد سلول های مکانیکی فلوتاسیون کارخانه با عملکرد سلول ستونی فلوتاسیون در مرحله شستشوی نهایی کنسانتره روی نشان داد که عملکرد فلوتاسیون ستونی نسبت به فلوتاسیون مکانیکی، 69/0% افزایش در عیار و 77/1% افزایش در کارایی جدایش روی را نشان می دهد. همچنین براساس داده های به دست آمده، یک سلول فلوتاسیون ستونی به ارتفاع 8 و قطر 4/1 متر طراحی شد.
    کلیدواژگان: فلوتاسیون ستونی، بزرگ نمایی ستون فلوتاسیون، مدل سازی فلوتاسیون، سینتیک فلوتاسیون
  • عباس پیرقلی، سیدمحمدابراهیم درخشانی، کارن ابری نیا، فرامرز جوانرودی * صفحه 15

    یکی از فرایندهای اقتصادی برای تولید قطعه در شکل دهی فلزها، برش دقیق است که در آن، دقت و کیفیت قطعات بسیار بیشتر از روش معمولی است. در برش دقیق قطعه کار بین سه نیرو قرار می گیرد که عبارتند از: نیروی سنبه، نیروی ورقگیر (رینگV شکل) و نیروی سنبه مخالف. در این مقاله، با مدل سازی برش دقیق، پس از اعتبار سنجی نتایج اولیه، به بررسی عوامل موثر بر فرایند پرداخته می شود. افزایش ارتفاع v-رینگ و نیروی ورقگیر و سنبه مخالف، باعث افزایش فشار هیدرواستاتیک و افزایش عمق برش می شود. در همین حال این عوامل باعث افزایش تنش شعاعی و فشار روی ابزار و لذا باعث تسریع فرسایش قالب می شود. به کار گیری v-رینگ در ماتریس، اثر بسیار مثبتی بر افزایش دقت و کیفیت قطعه و افزایش عمر قالب دارد. در ادامه با استفاده از بخشی از نتایج به دست آمده در روش المان محدود، این فرایند به روش شبکه عصبی مصنوعی نیز شبیه سازی شد. با توجه به نتایج به دست آمده از روش المان محدود و شبکه عصبی، این دو روش، ابزار مناسبی برای مدل سازی و پیش بینی اثر عوامل مختلف در برش دقیق است.

    کلیدواژگان: برش دقیق، منطقه شعاعی، V، رینگ، تنش هیدرواستاتیک، المان محدود، شبکه عصبی مصنوعی
  • مجید محمدی مقدم، مهدی آقاجانی صفحه 29
    عدم توازن در رتور ماشین های ابزار دستی (سنگ فرز) ارتعاش های مزاحمی را به دست های کاربر وارد می کند. با استفاده از موازنه پویای خودکار یک صفحه ای می توان این ارتعاش های مزاحم را حذف کرد. این بالانسر شامل تعدادی گوی است که در داخل شیاری پر از روغن حرکت کرده و در حالت پایدار و در محدوده مشخصی از سرعت، رتور را متعادل می کند. در این پژوهش نمونه ای از این نوع بالانسر را برای به حداقل رساندن ارتعاش های بدنه و دسته سنگ فرز طراحی شده و براساس پارامترهای طراحی به دست آمده ساخته شده است. به همین منظور مدل دینامیکی رتور سنگ فرز به صورت رتور جفکات فرض شده و به روش لاگرانژ معادلات غیر خطی حرکت در مختصات قطبی استخراج می شود. موقعیت های تعادل و معادلات تغییرات خطی به روش اغتشاشی به دست می آید و به روش راث - هرویتز به تحلیل پایداری دینامیکی حول نقاط تعادل پرداخته می شود. برای تصحیح و تایید پایداری سیستم، پاسخ زمانی به روش آلفای عمومی شده محاسبه می شود. به منظور مقایسه و تعیین صحت عملکرد بالانسر، سطوح ارتعاشی برای سنگ فرز غیر متعادل در حالت با بالانسر و همچنین بدون بالانسر اندازه گیری و مقایسه شده و نتایج آن ارائه می شود.
    کلیدواژگان: موازنه گر پویای خودکار، رتور جفکات، تحلیل پایداری دینامیکی، پاسخ زمانی، تحلیل مدی
  • یوسف حجت، مجید محمدی مقدم، محمدمراد شیخی، حسین موسوی هندری صفحه 51
    - یک سامانه یاتاقان مغناطیسی فعال طراحی و ساخته شده که در آن، با اعمال جریان کنترل شده به سیم پیچ ها، توسط یک کنترل کننده ID، نیروی جاذبه الکترومغناطیسی ایجاد و فاصله بین میله و آهنرباها کنترل می شود.سپس تاثیر پارامترهایی مانند فرکانس نمونه برداری، الگوی تحریک آهنرباها و فاصله هوایی بین رتور و استاتور بر پایداری سامانه یاتاقان مغناطیسی به صورت آماری با استفاده از نتایج آزمایشی تجربی تحلیل و بررسی شده است. همچنین تحلیل دینامیکی و تاثیر میدان مغناطیسی و تحلیل نیرو و با استفاده از تحلیل عددی ارائه شده است. با توجه به غیر خطی بودن سامانه تعلیق یاتاقان مغناطیسی، از نتایج این آزمایش برای بررسی اثر غیر خطی و کنترل مناسبتر سامانه استفاده شده است. در تحلیل عددی نحوه و شکل خطوط میدان مغناطیسی، پراکندگی و توزیع چگالی شار مغناطیسی و نیروی مغناطیسی اعمال شده بر میله آهنی به دو روش کار مجازی و تنسور تنش ماکسول بررسی شده است. در تحلیل آماری، نتایج تجربی مربوط به تاثیر تغییرات فرکانس و فاصله هوایی بین رتور و استاتور برای تعیین نقاط پایدار کاری استفاده شده است.
    کلیدواژگان: یاتاقان مغناطیسی، کنترل پیش فاز، تعلیق مغناطیسی، تحلیل آماری، فرکانس و شکل موج تحریک کننده، فاصله هوایی
  • علی سالمی گلغذانی، امیر عبدالله زاده، مجید میرزایی صفحه 63
    در این پژوهش، خواص مکانیکی ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده با ریز ساختار سه فازی فریت-بینیت-مارتنزیت در فولاد کم آلیاژ پر استحکام 42CrMo4 مقایسه می شود. در این راستا نمونه های فولادی تحت دو نوع عملیات حرارتی کوئنچ-بازگشت، برای ایجاد مارتنزیت بازگشت داده شده و عملیات کوئنچ پله ای برای ایجاد ساختار سه فازی، قرار گرفت. نتایج آزمایشهای کشش نشان داد که در صورت تشکیل زمینه ریزساختار از فاز فریت، پدیده افت تسلیم اتفاق می افتد. این پدیده در ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده و نیز آن دسته از نمونه های سه فازی که در آنها فاز سخت (بینیت- مارتنزیت) زمینه ریزساختار را تشکیل می داد، مشاهده نشد. ایجاد نابه جایی ها در فاز فریت بر اثر استحاله بینیتی یا مارتنزیتی می تواند دلیل این پدیده باشد. بررسی سطوح شکست نمونه های ضربه نشان داد که مکانیزم شکست در ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده از نوع حفره ای است؛ در حالی که سازوکار شکست در ساختار سه فازی از نوع کلیواژی است. حفره ای شدن سطوح شکست در ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده به تشکیل کاربید در طول، فرایند بازگشت مربوط می شود.
    کلیدواژگان: فولاد 42CrMo4، ریزساختار سه فازی، پدیده افت تسلیم، شکست کلیوازی
  • یوسف پارسه، محمدحسین صادقی* صفحه 77

    از مفاصل انتقال قدرت سرعت ثابت، به طور وسیعی در صنعت خودرو استفاده می شود. قطعه گردویی یکی از قطعات مفصل انتقال قدرت است. تولید این قطعه به روش های سنتی، مستلزم صرف زمان و هزینه تولید بالایی است. هدف اصلی این مقاله، بررسی جریان مواد در فرایند فورج دقیق قطعه گردویی و بهینه سازی فرایند با استفاده از روش های جدید قالب سازی است. برای تعیین و بهبود شرایط فرایند، شبیه سازی عددی با نرم افزار Super Forge و آزمایش های مدل سازی فیزیکی انجام شده است. برای ارزیابی نتایج شبیه سازی عددی و بررسی جریان مواد در مدل سازی فیزیکی، از پلاستیسین استفاده شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی، انطباق خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهند.

    کلیدواژگان: فورج دقیق، گردویی پلوس، مدل سازی فیزیکی، پلاستیسین
  • قاسم حیدری نژاد، نیما غیاثی طبری، پژمان امینی صفحه 91
    در این تحقیق روش لاگرانژی و بدون شبکه المان گردابه ای برای شبیه سازی جریان در لایه برشی با تحریک اجباری به کار گرفته شده است. رشد زمانی ناپایداری در لایه برشی و سپس تشکیل گردابه ها به خوبی با این روش پیش بینی شده است. همچنین چگونگی رشد گردابه ها و فرایند جفت شدن و تاثیر متقابل آنها بر یکدیگر مطالعه شده است. در لایه برشی بدون تحریک رشد گردابه ها به صورت خطی و مطابق با بزرگترین فرکانس ناپایداری انجام می شود درحالی که با اعمال تحریک خارجی، مدها و فرکانس های ناپایداری مختلفی در رشد و دفع گردابه ها تاثیر گذار هستند که مهمترین آنها، فرکانس اجباری تحریک است و رشد ناپایداری ها دیگر به هیچ وجه خطی نیست. نتایج نشان می دهد که افزایش نسبت سرعت، باعث تسریع ناپایداری می شود؛ وجود فرکانس اجباری و تحمیل آن به لایه برشی، از رشد بی سازمان لایه جلوگیری کرده و رشد خطی اغتشاشات در لایه برشی کمتر دیده می شود. نتایج برای طول دامنه های مختلف، به دست آمده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: جریان آشفته، روش المان گردابه ای، لایه برشی با تحریک اجباری، ناپایداری
  • احد صمدی، امیر عبدالله زاده، حمید اسدی صفحه 109
    تاثیر مقدار آلومینیم روی رسوب گذاری فاز در آلیاژهای دو جزئی Ni-Al در حین سرمایش سریع بررسی شد. آنالیز ریزساختاری نمونه های آنیل و کوئنچ شده، یک انتقال از توزیع یکنواخت به توزیع بایمودال را در اندازه رسوبات در محدوده ترکیب شیمیایی بین 3/15 و 5/17 درصد اتمی آلومینیم نشان می دهد. این انتقال با تغییر مورفولوژی رسوبات همراه بوده و در این مقاله، مشاهدات ریزساختاری مرتبط با آنها از نظر سینتیکی و کریستالوگرافی مورد بحث قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: سیستم A1، Ni، عملیات حرارتی، رسوب، عدم انطباق شبکه
|
  • M.J.Koleini, A.Khodadadi, B.Pourhajat Page 1
    Column flotation cells in terms of air distribution, feed and wash water systems compare to mechanical cells have better metallurgical performance. In this paper, flotation column cell scale-up has been investigated by using lab experimental results and required data for flotation column design was obtained by employing a lab scale column flotation cell with 150 cm high and 74 mm diameter in final zinc concentration cleaning stage. By using Taguchi experimental design method, four operational cell parameters were evaluated. In optimum conditions, a concentrate was produced with zinc grade, recovery and separation efficiency of 52.84%, 69.86% and 32.61% respectively.Also plant flotation mechanical cells performance in final zinc concentration cleaning stage was investigated. Results were shown that, mechanical cell concentrate could produce a concentrate with zinc grade, recovery and separation efficiency of 52.15%, 75.10% and 30.84% respectively. Mechanical cells performance was compared to column cell performance in final zinc concentration cleaning stage. Results were shown that, column cell performance was increased 0.64% zinc grade and 1.77% zinc separation efficiency. Based in obtained results, a column flotation cell was designed with 8 m high and 1.4 m diameter.
    Keywords: Column Flotation, Column Flotation Scale up, Flotation Modeling, Flotation Kinetic
  • A.Pirghoil, M.E.Derakhshani, K.Abrinia, F.Javanro Page 15

    Fine-blanking is an effective and economical shearing process which offers a precise and clean cutting edge finish, eliminates unnecessary secondary operations and increases quality. Fine-blanking process utilizes triple-action tools: a punch, a stripper with an indented V-ring and a Counter punch (ejector) to generate a highly compressive stress state. The deformation is more violent and localized than that of any other metal forming operations. Therefore it is difficult to fully understand the mechanism of the process. This study investigates the effect of V-ring indenter, clearance of die, Force of holder and Counter punch, etc on state of stress, quality and accuracy of production. Some parameters have both positive and negative effect on quality of production and the life of the tool. Utilizing V-Ring indenter in Die will increase quality of production and life of the tool. Also Artificial Neural Networks was used to simulate Fine-Blanking process. It has been shown that booth of FEM and ANN is suitable for simulating and forecast of effect of the parameters on production.

    Keywords: Die, roll, Fine, Blanking, V, ring, Hydrostatic pressure, Finite Element Method, Artificial Neural Networks
  • M.Mohamadi Moghaddam, M.Aghajani Page 29
    Residual unbalance in hand-held power tool rotors transmits undesirable vibrations to the hand of its operator. These vibrations can be effectively suppressed using a one plane automatic dynamic balancer (ADB). This balancing device consists of several balls constrained to move inside a sealed cylindrical ball-race unit partially filled with oil. One of the hand-held power tools is an angle grinder. This study introduces the design of an ADB for eliminating vibration of a grinder based on the achieved design parameters. A physical model of the system is derived for a Jeffcott rotor with an ADB. Utilizing Lagrange's method, the nonlinear equations of motion for an autonomous system in polar coordinate system is derived. Further, the equilibrium position and the linear variational equations are obtained by the perturbation method. Moreover, the dynamic stability of the system in the neighborhood of the equilibrium positions is investigated by the Routh-Hurwitz criteria. The results of the stability analysis provide the design requirements for the ADB to achieve balancing of the system. In addition, time responses are presented by the generalized-alpha method. Employing the modal analysis method the equivalent damping and stiffness coefficients are achieved. Finally, the ADB is designed and manufactured by solving the equations of motion governed on identified unbalanced grinder. To evaluate and identify the performance of the ADB, vibration levels are measured in cases of with balancer, without balancer, and are compared with a typical commercial ADB.
    Keywords: Automatic Dynamic Balancer, Jeffcott Rotor, Dynamic Stability Analysis, Time Response, Modal analysis
  • Y.Hojjat, M.Mohamadi Moghadam, M.M.Sheikhi, H.M.Mousavi Hondori Page 51
    An Active Magnetic Bearing (AMB) system is designed and manufactured, in which a controlled current is applied to the electromagnets of the stator by a PID controller and the generated attraction forces control the gap between rotor and stator. Effect of parameters, such as sampling frequency, excitation pattern, and the gap between rotor and stator on stability of AMB is statistically analyzed, using the experimental results. Furthermore, dynamic behavior of the system, effect of magnetic field and the resultant force, are numerically analyzed. As the system is nonlinear, experimental results are used to study the effects of nonlinearity and to control the system. In numerical analysis, the distribution and flux density of the magnetic field and the applied force on Iron shaft are calculated by Virtual Work and Maxwell Methods. In statistical analysis, the effect of frequency and gap between rotor and stator are used to determine the stable working point of the system.
    Keywords: Magnetic Bearing, PID control, Magnetic Levitation, Statistical Analysis, Excitation Pattern, Air Gap
  • A.Salami, A.Abdollah Zadeh, M.Mirzaee Page 63
    This study is concerned with a correlation between the microstructure and mechanical properties of 42CrMo4 steel which was subjected quenched-tempered and step-quenching heat treatment. Quench tempering and step quenching heat treatment produced a tempered martensite and an equiaxed Ferrite-Bainite-Martensite (F-B-M) microstructure, respectively. Tensile test results indicated a yield drop effect in F-B-M microstructure with ferritic matrix. This effect was not observed on the specimens with tempered martensite and F-B-M microstructure with hard phase B-M matrix. This effect can be attributed to dislocation generation in ferrite phase during bainitic and martensitic transformations. Fractographic investigations indicated intergranular cleavage in F-B-M microstructure and micro-void coalescence in tempered martensite microstructure can be attributed to carbide formation in martensitic structure during tempering micro-void coalescence in tempered martensite microstructure
    Keywords: 42CrMo Steel, Triple Microstructure, Yield Strain Effect, Cleavage Fracture
  • Y.Parseh, M.H.Sadeghi Page 77

    Power transition constant velocity joint is widely used in the automotive industry. Inner race is one of the power transition joint parts. Conventional method of production is time-consuming with high cost. The main objective in this paper is to investigate the material flow in precision forging of inner race and to optimize the process using a new tooling concept. In order to define and improve the process conditions, numerical simulation using MSC Super Forge software and physical modeling experiments were performed. To verify simulation results and to investigate material flow, plasticine was used for physical modeling. Results obtained from numerical simulation, are in very good agreement with experimental results

    Keywords: Precision Forging, Inner Race, Physical Modeling, Plasticine
  • Gh.Heidarinejad, N.Ghiasi, P.Amini Page 91
    In the presented work, the lagrangian grid-free vortex element method is used for flow simulation in forced shear layer. Growth rate of instability and eddy formation is well simulated. Also, effect of eddy formation, pairing and the interaction among them are studied. In an unforced shear layer the growth rate is linear depending on the biggest instable frequency but in the forced shear layer other frequencies are taken part. The most important frequency is the forced frequency among other frequencies and the instability growth rate is no longer linear. The results show that the instability would accelerate due to increase of velocity ratio. The wavelength effect is well studied on the instability and is in good agreement with the experimental data.
    Keywords: Turbulent Flow, Vortex Element Method, Forced Shear Layer, Instability
  • A.Samadi, A.Abdollah Zadeh, H.Assadi Page 109
    The effect of aluminium content on the precipitation of in rapidly quenched Ni-Al binary alloys was investigated. Microstructural analyses of annealed and quenched samples indicate a transition from uniform to bimodal phase distribution in the composition range between 15.3 and 17.5 at.%Al. This transition is accompanied by changes in the morphology of precipitates. The microstructural observations are discussed in view of both kinetic and crystallographic considerations.
    Keywords: Ni, Al System, Heat Treatment, Precipitation, Lattice Mismatch