فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال پنجم شماره 3 (پاییز 1397)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال پنجم شماره 3 (پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/09/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بهبود حیدری، محمد مهدی ابوترابی *، حمیدرضا کریمی زارچی صفحات 1-11
    آلیاژهای پایه نیکل کاربرد زیادی در صنایع هوافضا، نیروگاهی و پتروشیمی دارند. ماشینکاری این آلیاژها معمولا با نیرو و دمای برش زیاد و کیفیت سطح پایین همراه است. برای مقابله با این محدودیت ها، در ماشینکاری آلیاژهای پایه نیکل از مقادیر نسبتا کوچک پارامترهای برشی استفاده می شود که نرخ تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در این مقاله، تاثیر سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برش بر زبری سطح در تراشکاری خشک سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 600 با استفاده از ابزار کاربایدی در محدوده عملیات پرداخت کاری بصورت تجربی بررسی شده است. طراحی آزمایش ها بصورت کامل بوده و در مجموع، 48 آزمایش انجام شده است. آنالیز واریانس انجام شده نشان داد که نرخ پیشروی 69%، عمق برش 6% و سرعت برشی 2% بر زبری سطح اینکونل 600 اثرگذار هستند. علاوه بر اندازه گیری زبری سطح، میزان نرخ برداشت براده در هر آزمایش محاسبه شده و سپس، مقادیر بهینه پارامترهای ماشینکاری برای رسیدن همزمان به حداقل زبری سطح و حداکثر نرخ برداشت براده با استفاده از شبکه عصبی و الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری بدست آمده است. به کمک این الگوریتم، چندین سطح از پارامترهای برشی بهینه تعیین شده است که با توجه به زبری سطح و نرخ برداشت ماده مورد نیاز، یک طراح فرآیند می تواند مقادیر پارامترهای برشی مذکور را مورد استفاده قرار دهد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه، زبری سطح، اینکونل 600، شبکه عصبی، الگوریتم رقابت استعماری
  • حامد آقامحمدی، رسول جمشیدی، اکبر حیدرپور ، یوسف مظاهری رودبالی *، مهرداد نعمتی صفحات 12-21
    در این مطالعه خواص مکانیکی، سایشی و خوردگی آلیاژ آلومینیوم 6061 بعد از فرایند اصطکاکی اغتشاشی با تعداد پاس های مختلف بررسی شد. به منظور بررسی ریزساختار نمونه ها، از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که اندازه متوسط دانه ها بعد از فرایند اصطکاکی اغتشاشی به شدت کاهش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد که استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی به طور کلی منجر به کاهش مقادیر سختی آلومینیوم در مقایسه با نمونه پایه می-شود. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که مکانیزم های تقویت کننده و تضعیف کننده مختلفی بر روی خواص مکانیکی آلیاژهای آلومینیوم بعد از فرایند اصطکاکی اغتشاشی وجود دارد. نتایج آزمون خوردگی به خوبی تاییدکننده نتایج مکانیکی می باشد، به طوری که استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی منجر به کاهش مقاومت به خوردگی نمونه ها می شود. به عبارت دیگر، در مقایسه با نمونه پایه، منحنی های پلاریزاسیون در اثر استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی به سمت پتانسیل های منفی تر و چگالی جریان های بیشتر انتقال پیدا کرد. نتایج آزمون سایش نیز مطابق با نتایج سختی و خوردگی می باشد. در این راستا، مقدار کاهش وزن آلومینیوم نمونه دوپاسه، تقریبا 3. 5 برابر بیشتر از مقدار مشابه در نمونه پایه بود.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژ آلومینیوم 6061، تعداد پاس، خوردگی، خواص سایشی
  • امیر افشاری، حسین امیرآبادی *، جواد زحمتی صفحات 22-31
    سطوح با فرم آزاد معمولا با استفاده از روابط سطوح پارامتریک مانند بزیر، بی اسپیلاین و نربز توصیف می شوند. سیستم های طراحی به کمک کامپیوتر از نربز برای توصیف هندسه های پیچیده استفاده می کنند. سطوح با فرم آزاد که به عنوان سطوح پیچیده شناخته می شوند در صنایع مختلفی همچون کشتی سازی و قالب سازی کاربرد وسیعی دارند، از این رو بازرسی این سطوح از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. با توجه به اینکه سطوح با فرم آزاد مورد اندازه گیری و مدل های طراحی در دو سیستم مختصات متفاوت هستند، پیدا کردن وجه تشابه این سطوح و قرار دادن آن ها در یک سیستم مختصات یکسان جهت مقایسه این سطوح امری ضروری می باشد که به این فرآیند موقعیت دهی می گویند. در این مقاله روشی بر مبنای ویژگی ها و انحناهای سطح برای موقعیت دهی و تطبیق پذیری اتوماتیک سطوح با فرم آزاد جهت بازرسی این سطوح توسط ماشین اندازه گیری مختصات معرفی گردیده است. در این روش سطح اندازه گیری با مدل طراحی در دو مرحله موقعیت دهی می گردند. در مرحله ی اول موقعیت دهی عمومی (تقریبی) که بر مبنای ارتباط و تشابه بین انحناهای سطوح با فرم آزاد و ناحیه بندی این سطوح به نواحی مقعر، محدب و زینی می باشد، صورت می گیرد. مرحله دوم موقعیت دهی ظریف (دقیق) می باشد که توسط الگوریتم ژنتیک انجام می شود و تشابه را به صورت نقطه به نقطه بررسی می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، دقت موقعیت دهی با استفاده از روش پیشنهادی برای قطعه آلومینیومی به ابعاد 50×50 میلی متر در حدود 0. 02 میلی متر بوده است که این مقدار در مقایسه با مقدار به دست آمده توسط روش تکرار نزدیک ترین نقطه برای همان قطعه، 56 درصد کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: سطوح با فرم آزاد، موقعیت دهی، تقسیم بندی سطح، بازرسی
  • مهدی انصاری، محمد گلزار *، مصطفی باغانی، مسعود سلیمانی، مهران عباسی شیر سوار صفحات 32-43
    پلیمرهای حافظه داری توانایی ذخیره و بازیابی یک شکل از پیش تعریف شده را دارند. رفتار حافظه داری با دو مشخصه ی بازیابی شکل و بازیابی تنش مرتبط است. بازیابی کامل شکل و افزایش تنش بازیابی از چالش های پیش‎روی این مواد می‎باشد. در این مقاله آمیزه پلیمری حافظه‎دار پلی یورتان و پلی کاپرولاکتون با قابلیت تحریک دمایی به دو روش اختلاط مذاب و روش حلال ساخته شد و رفتار ترموویسکوالاستیک آن تحلیل شد. دو نوع پلی‎یورتان‎ با ساختار شیمیایی یکسان به عنوان فاز سفت و پلی کاپرولاکتون به عنوان فاز نرم در آمیزه استفاده شد. نتایج نشان دهنده آن است که ساخت آمیزه به روش حلال مزایایی مانند کیفیت ظاهری مناسب و بدون عیب، عاری بودن از ترک و حفره، افزایش مدول ذخیره و مدول اتلاف و عدم نوسان مقادیر مدول ذخیره و اتلاف را دارا می‎باشد. آمیزه ساخته شده با پلی یورتان با سفتی کمتر خواص حافظه داری بهتری را نتیجه داد. برای بررسی خواص حافظه‎داری، آزمایش‏ بازیابی شکلی با پیش‎کرنش 25% در دمای °C 60 انجام شد. همچنین آزمایش بازیابی تنش با اعمال پیش‎کرنش 25%در دماهای °C 60، °C 45 و °C 37 بر روی آمیزه هوشمند ساخته شده به روش حلال انجام شد. تابع بازیابی تنش بسیار متاثر از دمای مرحله ی تغیییر شکل بود. بیشینه تنش و آهنگ بازیابی در نمونه ی با دمای تغییر شکل °C 45 مشاهده شد. یک نمونه استنت به روش حلال ساخته شد و نتایج بازیابی شکلی آن نشان داد که بازیابی به صورت کامل و در زمانی کمتر از 5/0 ثانیه در دمای °C 60 اتفاق افتاد.
    کلیدواژگان: پلی یورتان، پلی کاپرولاکتون، حافظه دار، تنش بازیابی، کرنش بازیابی
  • داود افشاری*، علی غفاری، زهیر بارسوم صفحات 44-51
    هدف از این مطالعه بهینه سازی عملیات جوشکاری نقطه ای مقاومتی آلیاژ منیزیم AZ61 جهت دستیابی به بیشینه اندازه دکمه جوش و کاهش تنش های پسماند کششی در منطقه جوش می باشد. از آنجاییکه پایداری و استحکام یک سازه جوشکاری شده بشدت به ابعاد دکمه جوش و تنش های پسماند ناحیه اتصال وابسته است؛ در این مطالعه با استفاده از ترکیب شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک پارامترهای وروی عملیات جهت دستیابی به حداکثر اندازه دکمه جوش و کمترین تنش های پسماند کششی در ناحیه اتصال بهینه سازی شده اند. در این مطالعه عملیات جوش نقطه ای مقاومتی به وسیله یک مدل المان محدود دوبعدی متقارن کوپل مکانیکی - الکتریکی- حرارتی شبیه سازی شده است. از مدل المان محدود به منظور پیش بینی ابعاد دکمه جوش و میزان تنش های پسماند موجود در ناحیه اتصال استفاده شده است. به منظور اعتبار سنجی مدل، نتایج آن با نتایج حاصل از آزمایش های تجربی مقایسه شده و نتایج بدست آمده نشان داد که مدل المان محدود دارای قابلیت مطلوبی می باشد. مولفه های ورودی جهت بهینه سازی عبارتند از: شدت جریان الکتریکی، مدت زمان جوشکاری و نیروی الکترود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که از ترکیب شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک می توان برای بهینه سازی این فرآیند جوشکاری استفاده نمود. همچنین حداکثر قطر دکمه جوش 33/6 میلیمتر و حداقل تنش پسماند کششی 228 مگاپاسکال با در نظر گرفتن شدت جریان 16 کیلو آمپر، زمان جوشکاری 16 سیکل و نیروی الکترود 848 نیوتن بعنوان جواب بهینه بدست آمده است.
    کلیدواژگان: جوش نقطه ای مقاومتی، بهینه سازی، تنش پسماند، دکمه جوش، مدل المان محدود
  • خلیل خلیلی، سید محمد امام * صفحات 52-62
    یکی از متداولترین تکنیک های آنالیز شکل ذرات استفاده از روش سری فوریه می باشد. پارامترهای شکل شناسی از قبیل گردی، کشیدگی، تقارن، مثلثی و مربعی بودن با استفاده از توصیف گرهای مرتبه پایین و پارامترهای بافت مثل صافی سطح با توصیف گرهای از مرتبه بالاتر بیان می شوند. ابتدا تصاویر گرفته شده از ذرات شن و ماسه از نظر لبه، رنگ و دیگر مشخصه ها بهبود دهی و پردازش می شوند، سپس می توان از تصویر خروجی و باینری شده با استفاده از الگوریتم سری فوریه، خصوصیات مورد نظر جسم را استخراج کرد. در این مقاله، دو کاربرد سری فوریه برای توصیف ذرات مورد بررسی قرار گرفته است، کاربرد اول بدست آوردن مشخصه هایی از قبیل کشیدگی و مثلثی بودن شن و ماسه است که در کاربردهایی از قبیل بتن، اندود گچ و دیگر مصارف ساختمانی، راهسازی و غیره دارای اهمیت می باشد. موضوع دوم، امکان مقایسه اندازه ذرات شن و ماسه با مقادیر استاندارد مورد نیاز برای هر کاربرد آن می باشد که میزان انحراف از استاندارد را مشخص می کند. مقایسه اندازه های استخراج شده با مقادیر بدست آمده توسط روش های استاندارد فعلی کارایی روش پردازش تصویر را نشان می دهد. ویژگی شکل در استاندارد سنتی مورد بررسی قرار نمی گیرد و تنها ابعاد جسم توسط الک های استاندارد اندازه گیری می شود. لذا با استفاده از پردازش تصویر و تکنیک سری فوریه، امکان بهبود استاندارد فعلی از نظر افزایش سرعت، کاهش هزینه ها و افزودن پارامترهای شکل ذرات شن و ماسه، امکان پذیر خواهد شد.
|
  • Behbood Heydari, Hamid Reza Karimi zarchi, Mohamadmehdi Abootorabi * Pages 1-11
    Nickel-based alloys are largely used in aerospace, power generation and petrochemical industries. Machining of these alloys is usually accompanied with high cutting force and temperature and low surface quality. In order to avoid these limitations, small values of cutting parameters are used in machining of nickel-based alloys that significantly decrease the productivity. In this paper, the effects of cutting speed, feed rate and depth of cut on the surface roughness in dry turning of nickel-based super alloy Inconel 600 by using carbide tool in finishing range have been experimentally investigated. Full factorial design of experiments was used and totally 48 tests were done. Results of the analysis of variance showed that feed rate 69%, depth of cut 6% and cutting speed 2% affects on surface roughness of Inconel 600. In addition to measuring the surface roughness, chip removal rate was calculated for each test and then, for achieving to minimum surface roughness and maximum chip removal rate at the same time, the optimal machining parameters have been achieved by using neural network and imperialist competitive optimization algorithm. By using this algorithm, several levels of optimum cutting parameters are set and a process planner according to the required surface roughness and material removal rate can use these cutting parameters.
    Keywords: Multi objective optimization, Surface roughness, Inconel 600, Neural network, Imperialist Competitive Algorithm
  • hamed aghamohammadi, rasoul jamshidi, Akbar Heidarpour, yoosef mazaheri *, mehrdad nemati Pages 12-21
    In this study, the mechanical, tribological and corrosion properties of Al6061 after different pass number of FSP were investigated. To study the microstructure of samples, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) were used. Optical microscopy images showed that the average grain size of samples significantly decreased after FSP. Furthermore, results showed that using of FSP generally leads to the reduction of microhardness values, compared to the base metal. It can be deuced that there are various strengthening and weakening mechanisms governing on the mechanical properties of FSPed aluminum. In consistent with microhardness findings, corrosion results showed that FSP has negative effects on the corrosion resistance of Al6061. In other words, the polarization plots of FSPed samples shifted to the more negative potentials and higher current densities. Wear results are in good agreement with what was mentioned. In this regard, wear weight loss of two pass FSPed aluminum was about 3.5 times higher than that for base metal.
    Keywords: Friction stir processing, Al6061, pass number, corrosion, wear properties
  • Amir Afshari, Hossein Amirabadi*, Javad Zahmati Pages 22-31
    Free-form surfaces are usually described using the relationships of parametric surfaces such as Bezier, B-Spline and NURBS. The computer-aided design systems use NURBS to describe complex (complicated) geometries. Free-form surfaces known as complex (complicated) surfaces are widely used in a variety of industries such as ship-building and molding, inspection of these surfaces is therefore of high importance (very important). Considering that measured free-form surfaces and design models are located in two different coordinate systems, finding the similarity of free-form surfaces and placing them in an identical coordinates system is necessary to compare these surfaces, this process is called localization. This paper introduces a feature and curvature based method for the automatic localization and comparison of free-form surfaces for inspection with coordinate measuring machine (CMM). This method localizes the measurement surface to the design model through two steps. The first step is general localization which is accomplished based on the relation and similarity between curvatures of free-form surfaces and zoning these surfaces to concave, convex and saddle areas. The second step is fine localization based on genetic algorithm which considers correspondence in the form of point to point. The simulation results show that the localization accuracy of the proposed method for the 50 × 50 mm aluminum workpiece of was about 0.02 mm, which is 56 percent less than the value obtained from the iterative closest point method.
    Keywords: Free-form surfaces, Localization, Surface Partitioning, Inspection
  • Mehdi Ansari, mohammad golzar *, mostafa baghani, Masoud Soleimani, Mehran Abbassi shirsavar Pages 32-43
    Shape memory polymers (SMPs) have the ability to store the deformation and recover the original shape. Shape memory behavior is associated with two features: shape recovery and stress recovery. Full shape recovery and increase the stress recovery value are the challenges ahead of the SMPs. In this paper, the polyurethane and polycaprolactone (PCL) were blended. The thermal stimulated SMPs ware fabricated by melt mixing and solution mixing method and thermo-viscoelastic behavior of SMPs ware analyzed. Two types of polyurethanes with the same chemical structure were used as the hard phase and polycaprolactone was used as the soft phase in SMP blend. The results show that the solution mixing method has advantages such as proper appearance without defect, free from cracks and cavities, higher storage and loss modulus values without fluctuations over temperature. The blend of PCL with low hardness polyurethane one showed better shape memory behavior. In order to investigate the shape memory effect, shape recovery test was carried out with 25% pre-strain at 60°C. Also, the stress recovery was carried out by 25% pre-strain at different temperatures (60°C, 45°C and 37°C) on the samples made by solution method. The stress-recovery function was highly affected by the deformation temperature. The maximum stress and maximum recovery rate were observed in the sample with a deformation temperature of 45°C. A stent was made by the solution method and its shape recovery results showed that recovery was done completely in less than 0.5 seconds at 60°C.
    Keywords: Polyurethane, Polycaprolactone, Shape Memory, Stress Recovery, Shape Recovery
  • Davood Afshari*, Ali Ghaffari, Zuheir Barsoum Pages 44-51
    The main purpose of this study is optimization of resistance spot welding of AZ61 Mg alloy to achieve maximum nugget size and minimum tensile residual stresses in welding area. Since the stability and strength of a welded structure is strongly dependent on the nugget size and the residual stresses, an integrated artificial neural networks and genetic algorithm is utilized to optimize the welding parameters. In this study, the resistance spot welding process is simulated by a 2D fully coupled structural-electrical-thermal finite element model. The finite element model is developed to predict of the nugget size and the residual stresses in the welding area. In order to validate the FE model, the results are compared with the obtained results from the experimental tests. The results show that the FE model has a good agreement with the experimental tests. The input parameters for optimization are: electrical current, welding time and electrode force. The results show that the integrated optimization algorithm is successful in determining the optimized welding parameters. Based on the optimization results, the maximum nugget size 6.33 mm and the minimum tensile residual stress 228 MPa are achievable by using 16kA, 16 Cycles and 848 N as current, welding time and electrode force respectively.
    Keywords: Resistance spot weld, Optimization, Residual stress, Nugget, Finite element
  • khalil khalili, seyedmohammad emam * Pages 52-62
    Fourier series is a general technique for particle shape analysis. Lower order Fourier descriptors provide measures of roundness, elongation, asymmetry, triangularity and squareness. Higher order descriptors provide textural information like surface roughness. In this paper, firstly the captured image of sands grains is pre-processed to improving the quality of image in terms of edge sharpness, color and other image factors. Then, the sand shape characteristics is extracted using the Fourier series from the output Image of the previous step. In this work, two applications of the Fourier series in particle shape analysis are considered. First, the measurement of sand shape characteristics like elongation and triangularity which is important factors in cement mixture, plaster, other building applications and road construction. Secondly, the sizes of sand grains are also measured and compared to standardized classes used for each above mentioned applications to show the deviation from the standard specifies. The comparison between measured data from machine vision technique and conventional standard method show the efficiency of this new visual inspection system. The shape characteristics are not considered in conventional standard and only the dimensional measurement is developed. Therefore, using the machine vision method along with the Fourier series improves the current standard in terms of fast measuring speed, low cost measurement and adding the shape characteristics as well as the size of sands.
    Keywords: Sand Classification, Sand Grains, Image Processing, Fourier series Descriptors, Morphology