فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال ششم شماره 2 (خرداد و تیر 1398)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال ششم شماره 2 (خرداد و تیر 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امیر عاشق حسینی، پیام سراییان*، شهرام اعتمادی حقیقی، عادل مقصودپور صفحات 1-9
    اامروزه کامپوزیت های زمینه پلیمری به عنوان سازه های کامپوزیتی در صنایع نفتی، به دلیل سبکی و نسبت استحکام به وزن بالا، جایگزین فلز شده اند. معمولا رزین مورد استفاده در ساخت این سازه های کامپوزیتی، رزین پلی استر می باشد و دلیل استفاده از این رزین علاوه بر خواص فیزیکی و شیمیایی خوب، قیمت پایین آن نسبت به دیگر رزین ها می باشد اما یکی از معایب خطر آفرین کامپوزیت های پلی استر، بحث آتشگیری آن و ایجاد خطر در صنایع پتروشیمی و پالایشگاه می باشد. لذا در این تحقیق، برای رفع این مشکل، از چهار ماده پرکننده ضدآتش شامل نانوکلی با درصد وزنی های 1، 2 و 3 درصد، هیدروکسید آلومینیوم با درصد وزنی های 2، 5، 7، 10 درصد، هیدروکسید منیزیم با درصد وزنی های 2، 5، 10، 15 درصد و اکسید روی با درصد وزنی های 1، 3، 5، 7 درصد استفاده شده است. در این تحقیق، مقاومت به آتشگیری کامپوزیت با استفاده از آزمون اشتعال پذیری(نرخ سوختن) و خواص مکانیکی کامپوزیت با استفاده از آزمون های کشش، سختی و ضربه، بررسی می شود که در نهایت با مقایسه و بررسی نتایج مشخص شد که با 2% وزنی نانوکلی، استحکام کششی، 58.33 درصد بهبود و سختی کامپوزیت پلی استر/ شیشه، 59.11 درصد بهبود پیدا خواهد کرد. همچنین با افزودن 2% وزنی هیدروکسید منیزیم، مقاومت به ضربه 125درصد بهبود می یابد و همچنین با افزودن 5% وزنی هیدروکسید آلومینیوم، سرعت سوختن کامپوزیت پلی استر/ شیشه 59.12 درصد کاهش می یابد. علت کاهش سرعت سوختن در نمونه حاوی هیدروکسید آلومینیوم به دلیل واکنش گرماگیر و آزاد شدن مولکول های آب می باشد.
    کلیدواژگان: آتشگیری، کامپوزیت پلی استر، شیشه، اشتعال پذیری، پرکننده، نرخ سوختن
  • سید نوید حسینی آب بندانک، مهدی عبدالهی آذغان، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 10-19
    در این پژوهش، رفتار ضربه کامپوزیت های چندلایه ای الیاف/فلز حاوی گرافن، تقویت شده با پارچه هیبرید الیاف شیشه-کولار بررسی شد. به این منظور چندلایه های هیبرید الیاف شیشه-کولار/ آلومینیوم 2024 با درصدهای وزنی متفاوت گرافن به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند و تحت آزمون ضربه شارپی قرار گرفتند. همچنین پیش از ساخت کامپوزیت ها سطح ورق های آلومینیوم با استفاده از روش شیمیایی اصلاح شده تا پیوند میان آن ها و لایه کامپوزیتی محکم تر باشد. استفاده از گرافن سبب کاهش استحکام ضربه در کامپوزیت های الیاف/فلز شد و با افزودن 0.25، 0.5 و 1 درصد وزنی گرافن به اپوکسی، به ترتیب، 34.2، 41.8 و 58.86 درصد کاهش در استحکام ضربه نسبت به نمونه فاقد گرافن بدست آمد. با افزایش مقدار گرافن در کامپوزیت، میزان و احتمال جدایش میان ورق آلومینیومی و لایه کامپوزیتی افزایش یافته و همچنین کامپوزیت الیاف/فلز از خود رفتار تردتری نشان داد. در نمونه های فاقد گرافن، جدایش رخ نداده، اما با افزایش درصد گرافن، جدایش بیشتر شده و در نهایت برای نمونه های حاوی 1 درصد وزنی گرافن علی رغم جدایش میان ورق فلزی و لایه کامپوزیتی، شکست ترد در کامپوزیت و متعاقبا شکست ورق آلومینیومی مشاهده شد. مطابق با تصاویر میکروسکوپی حضور گرافن و کلوخه های آن در فصل مشترک ورق آلومینیومی و لایه کامپوزیتی موجب جوانه زنی و رشد ترک می شود. همچنین، نانوصفحات گرافن، حفرات ایجاد شده بر روی سطح آلومینیوم را (که به منظور برهمکنش بهتر با رزین توسط اصلاح سطحی تشکیل شده بودند)، پر کرده و مانع از نفوذ رزین و پیوند مناسب میان رزین اپوکسی و آلومینیوم می شوند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت الیاف، فلز، گرافن، ضربه شارپی، الیاف هیبریدی
  • مریم انصاری، قاسم امیریان*، سید محمد امام، سید جلال همتی صفحات 20-29
    بازسازی مختصات سه بعدی با استفاده از بینایی استریو در سه مرحله کالیبراسیون دوربین ها، تناظریابی و مثلث سازی انجام می شود. تناظریابی را می توان مهم ترین و موثرترین بخش بر دقت در فرآیند استریو دانست. در روش سنتی استریو غیرفعال اغلب از الگوریتم های که بر اساس ویژگی تصویر عمل می کنند، برای تناظریابی استفاده می شود. استفاده از این الگوریتم ها در تصاویر کم بافت یا با بافت زیاد، نتایج ضعیفی به همراه دارد. مشکلات مربوط به تناظریابی در تصاویر استریو را می توان با قرار دادن یک منبع نور فعال در کنار تجهیزات استریو، حل کرد. این تحقیق به طراحی و ساخت یک اسکنر سه بعدی، با ترکیب استریو غیرفعال و استفاده از یک لیزر خطی پرداخته است. در این سیستم نقطه متناظر، از تقاطع خط لیزر با خط اپیپولار با استفاده از روابط ریاضی و در مقیاس پیکسلی استخراج شده است. سپس، دقت و قابلیت دستگاه ساخته شده با استفاده از استانداردهای مربوطه و شاخص های اندازه گیری مربوط به این نوع اسکنر بررسی شده است. نمونه های آزمایش تحت اسکن 180 درجه قرار گرفته اند و بررسی دقت، تکرارپذیری، تجدیدپذیری و عدم قطعیت سیستم گزارش شده است. نتایج گویای دقت قابل قبول برای قطعات کوچک صنعتی با استفاده از سیستم پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: اسکنر سه بعدی، بینایی استریو، تناظریابی، شاخص های اندازه گیری
  • عباس تقی پور* صفحات 30-38
    هدف این پژوهش استفاده از آزمون های آزمایشگاهی جهت بررسی عملکرد ضد سایشی، کاهش اصطکاک و بهبود انتقال حرارت روغن صنعتی پرکاربرد در گیربکس ماشین های دوار به نام Shell Omalla S2 G220 حاوی نانو مواد افزودنی نسبت به روغن پایه می باشد. برای این منظور نانو ذرات سیلیکا و نانو ذرات آلومینا به عنوان دو نوع ماده ی افزودنی به روغن مذکور انتخاب شدند. در این پژوهش به منظور پیشگیری از مشکلات ناشی از رسوب نانو ذرات بر روی اجزای گیربکس، نانوذره با غلظت های 1/0، 2/0 و 4/0 درصد وزنی برای ساخت نانو روان کارها انتخاب گردید. برای پراکنده کردن نانو ذرات درون سیال پایه و دستیابی به یک نانو سیال پایدار از سورفکتانت Span 80 و دستگاه اولتراسونیک پروبی استفاده شد. سپس خواص فیزیکی روغن پایه و روغن حاوی نانو ذرات شامل گران روی، شاخص گران روی، چگالی، نقطه ی ریزش و نقطه ی اشتعال اندازه-گیری شد. آزمون سایشی استاندارد چهار ساچمه، تعیین ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت هدایتی نیز بر روی نمونه های ساخته شده انجام گرفت. پس از انجام آزمایش ها بهترین ترکیب روغن حاوی نانو ذرات در مقایسه با روغن پایه انتخاب و جهت بررسی آزمون آنالیز عنصری در گیربکس پمپ استفاده شد. نتایج پژوهش، کاهش میانگین سایش به میزان %4/7، کاهش ضریب اصطکاک به میزان %10 و بهبود ضریب انتقال حرارت هدایتی به میزان %7/10 را نشان داد. نتایج آزمون آنالیز عنصری نیز نشان داد عناصر سایشی قطعات داخلی گیربکس به طور چشمگیری کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: آزمون سایش، ضریب انتقال حرارت، نانو ذرات جامد، آزمون آنالیز عنصری
  • محمد نجفی، محمد گلزار*، محمد صادقی صفحات 39-46
    کامپوزیت های گرمانرم به دلیل خواص ذاتی در صنایع مختلف به طور وسیع استفاده می شود. اتصال قطعات کامپوزیتی از پارامترهای مهم در صنعت کامپوزیت است. در این پژوهش استحکام اتصالات کامپوزیت های تک جهته گرمانرم به صورت تجربی بررسی شده است. نمونه‎های کامپوزیتی از الیاف کامینگلد، از جنس شیشه-پلی پروپیلن و با استفاده از فرآیند پالتروژن و به صورت پروفیل های تسمه ای شکل تولید شده اند. برای اتصال نمونه ها از سه روش پیچی، جوش آلتراسونیک و گرمایی_فشاری استفاده شده است. بر اساس نتایج تجربی، مکانیزم عملکرد و شکست مکانیکی اتصالات جوشی و پرسی با اتصال دهنده های مکانیکی مقایسه شد. نتایج نشان دهنده آن است که نمونه های متصل شده به روش آلتراسونیک نسبت به روش پرس گرم و پیچی استحکام بهتری دارند. در جوش آلتراسونیک بهترین استحکام مربوط به بیش ترین زمان جوشکاری 1.8s است و برای اتصال پرس گرم مربوط به بیش ترین دما 200 C و فشار 1.5bar است. بیشینه نیروی قابل تحمل برای اتصال پیچی، متعلق به نمونه با نسبت قطر به عرض تسمه 0.2 و نسبت فاصله سوراخ به عرض تسمه 1.25 است. همچنین نتایج آزمایش کشش نشان می دهد که استحکام اتصال با آلتراسونیک و پرس گرم به ترتیب تقریبا 4 و 1.5 برابر نسبت به اتصال پیچی افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت ترموپلاست، پالتروژن، اتصالات پیچی، جوش آلتراسونیک، اتصال پرس گرم
  • امیر علی شاهی، محمد کاظمی نصرآبادی* صفحات 47-55
    ریخته گری فوم از دست رونده با قابلیت ساخت قطعات با اشکال پیچیده و بدون نیاز به فرآیندهای ثانویه ای مانند ماشین کاری، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فوم استفاده شده در ریخته گری فوم از دست رونده می تواند تاثیر مستقیمی بر معایب ظاهر شده در داخل قطعه و کیفیت محصول تولید شده داشته باشد. برای پیش بینی این معایب و بررسی فوم مطلوب برای ریخته گری آلومینیوم، در این تحقیق، فرآیند ریخته گری فوم از دست رونده برای سه فوم پلیمری پلی استایرن، آکریلونیتریل بوتادین استایرن و پلی لاکتیک اسید با بهره گیری از نرم افزار پروکست شبیه سازی شد و فرآیند واقعی ریخته گری نیز برای این سه الگوی فومی انجام شد. نتایج به دست آمده از آزمایشات خواص مکانیکی و آنالیز معایب قطعات تولیدی در فرآیند شبیه سازی و ریخته گری تجربی مشخص نمود که فوم پلی لاکتیک اسید می تواند به عنوان یک فوم مطلوب در ریخته گری فوم از دست رونده آلومینیوم با کمترین معایب و بهترین خواص مکانیکی نسبت به دو فوم دیگر استفاده شود.
    کلیدواژگان: ریخته گری فوم از دست رونده، شبیه ساز پروکست، فوم پلی لاکتیک اسید
|
  • Amir Asheghhosseini, Payam Saraeian *, Shahram Etemadihaghighi, Adel Maghsoudpour Pages 1-9
    Nowadays Polymer Matrix Composites are replaced by metal as composite structures in petroleum industry due to their lightness and high strength ratio. Usually, the resin used to make these composite structures is a polyester resin and because of the use of this resin, in addition to its good physical and chemical properties, its price is lower than other resins. but one of the disadvantages of polyester composites is to expose it and to create a hazard in the petrochemical and refinery industries. Therefore, in order to solve this problem, four anti-inflammatory filler materials, including nanoclay with a weight percentage of 1,2,3%, aluminum hydroxide with a weight of 2,5,7,10%, magnesium hydroxide with a weight percentage of 2, 5,10,15% and zinc oxide with a weight percentage of 1,3,5,7%. In this research, the resistance to fire extinguishing by combustibility test (burning rate) and mechanical properties of composite by using tensile, hardness and impact tests is investigated. Finally, by comparing and checking the results, it was found that with 2% nanoclay weight, the maximum tensile strength, 58.33% improvement and with 39.11% hardness of glass / polyester composite would be improved. Also, by adding 2 wt% magnesium hydroxide, the impact strength is improved by 125%, and by adding 5% by weight of aluminum hydroxide, the burning rate of glass / polyester composite is reduced by 59.12%. It is the cause of the burning down rate in the sample containing aluminum hydroxide due to the reaction of hot forming and the release of water molecules.
    Keywords: expose, glass, polyester composite, combustibility, Filler, burning rate
  • Seyyed Navid Hosseini Abbandanak, Mehdi Abdollahi Azghan Pages 10-19
    In this research, the effect of graphene on the impact behavior of fiber metal laminates (FMLs) reinforced with hybrid of glass-Kevlar fibers, was investigated. FMLs including hybrid of glass-Kevlar fibers/ aluminum 2024 with different weight percent of graphene were made by hand lay-up method and subjected to impact charpy test. Also, before making composites, the surface of aluminum is modified using a chemical method to improve the bond between it and composite. The use of graphene reduced impact strength in the FMLs. Thus, by adding 0.25, 0.5 and 1 wt.% graphene to epoxy, 34.2, 41.8 and 58.86%, respectively, reduction were observed in the impact strength compared to the graphene-free sample. Increasing the amount of graphene in the composite, the degree and the probability of separation between the aluminum and the composite increased, and the FMLs showed a more brittle behavior. Thus, in the sample without graphene, the separation did not occurred, but with increasing graphene, the separation become more and finally for samples containing 1 wt.% graphene despite the separation between the aluminum and composite, brittle fracture in the composite and the subsequent failure of aluminum was observed. According to microscopic images, the presence of graphene and its agglomerate at the interface between aluminum and composite causes initiation and crack growth. Graphene also fills the cavities formed on the aluminum surface, which are formed to better interact with the resin by surface modification, and prevent the penetration of the resin and the proper bonding between the epoxy and the aluminum.
    Keywords: Fiber metal laminate, graphene, Charpy impact, Hybrid fibers
  • Maryam Ansari, Ghasem Amirian *, Seyed Mohammad Emam, Seyed Jalal Hemmati Pages 20-29
    3D model reconstruction by stereo vision is divided into three steps: the camera calibration, matching, and triangulation algorithm. The matching can be considered as the most important and effective part of accuracy. In passive stereo vision, matching is done by algorithms that are often based on image features. These algorithms yield poor results in low or high textured regions. The matching problem can be resolved by adding a light source to stereo rig. In this paper, a 3D scanner is designed and built by combining passive stereo and a slit laser. The match point is obtained as intersection between the epipolar line and the laser stripe on the image. It is solved by mathematical formulas on pixel scale. Then the accuracy and ability of the system are investigated by relevant standards and the measurement indexes. The test samples have been scanned over 180 degree and the accuracy, repeatability, reproducibility and reliability of the system are reported. The results show an acceptable accuracy for small industrial parts using the proposed system.
    Keywords: 3D scanner, Stereo vision, Matching, Measurement index
  • Abbas Taghipoor * Pages 30-38
    The aim of this study is the using laboratory tests to evaluate the anti-wear performance, reduce friction and improve the heat transfer of powerful industrial oil in gearbox of rotary machines called Shell Omalla S2 G220 containing nano additives to the base oil. For this purpose, silica and alumina nano particles were selected to be added to the mentioned oil. In this study, concentrations of nano particles was 0.1, 0.2 and 0.4 wt% to prevent nanoparticle deposition problems on gear components. Surfactant Span 80 and an ultrasonic probe were used to disperse nanoparticles inside the base fluid and to achieve a stable nano-fluid. Then, the physical properties of the base oil and the nano lubricants including viscosity, viscosity index, density, pour point and ignition point were measured. The standard four ball wear test, friction coefficient and conduction heat transfer coefficient test were performed on the samples. After the experiments, the best combination of oil containing nanoparticles was selected in comparison with the base oil and charged to pump gearbox for the elemental analysis test. The results of this study showed 7.4% reduction in wear, 10% reduction in friction coefficient and 10.7% improvement in the conduction heat transfer coefficient. The results of the elemental analysis also showed abrasive elements of the internal components of the gearbox reduced significantly.
    Keywords: abrasion test, Heat Transfer Coefficient, solid nanoparticles, Elemental Analysis
  • Mohammad Najafi, Mohammad Golzar *, Mohammad Sadeghi Pages 39-46
    Thermoplastic composites are widely used in various industries due to its inherent properties. One of the most important parameters in the composite industry is the junction of composite components. In this research, the strength of joints of thermoplastic composites has been investigated empirically. Composite specimens are made of Commingled fibers which consist of glass/polypropylene, using a pultrusion process and as rectangular cross section profiles. For junction of the samples three methods are used including, bolted joint, ultrasonic weld and hot press. Based on the experimental results, the mechanical performance and failure of the ultrasonic weld and hot press methods were compared with the mechanical couplers. The results show that the ultrasonic bonded samples are better than the hot press method. In ultrasonic welding, the best strength is obtained for highest welding time of 1.8s, and for hot pressing the best result related to the maximum temperature of 200 ° C and the maximum pressure of 1.5 bar. The maximum force for bolted joint belongs to the specimens with a diameter to width ratio of 0.2 and a hole to width ratio of 1.25. Also, the results of the tensile test show that the junction strength for ultrasonic and hot pressing methods compared to the bolted joint increased by approximately 4 and 1.5 times, respectively.
    Keywords: Thermoplastic composites, Pultrusion, Bolted joint, Ultrasonic Welding, Hot-press joining
  • Amir Alishahi, Mohammad Kazemi Nasrabadi * Pages 47-55
    Lost Foam Casting (LFC) with the ability to fabricate parts with complex shapes and without the need for secondary processes such as machining, has been very much considered. The foam used in LFC can have a direct influence on the defects that appear inside the piece and the quality of the product produced. In order to predict these defects and to study on proper foams for casting aluminum in this research, the process of foam casting for for the three polystyrene foam polystyrene and acrylonitrile butadiene styrene and poly lactic acid was simulated using Procast casting simulator software and the real casting process was performed for these three foam patterns. The Results obtained from mechanical properties tests and analysis of disadvantages of manufactured components in the simulation and experimental casting process indicate that the poly lactic acid foam can be used as a suitable foam for casting aluminum in LFC method with the least defects and the best mechanical properties than 2 more foams.
    Keywords: Lost foam casting, Procast simulator, poly lactic acid