فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال دهم شماره 5 (امرداد 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/05
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسین جعفرزاده*، کریم علیزادی بالغ صفحات 1-18
    در تحقیق حاضر، روش اکستروژن متناوبی فشاری پروفیل سبک غیرمتقارن (NCTS-CEC) به عنوان روشی جدید جهت تغییر شکل پلاستیک شدید تیرهای با مقطع غیر متقارن مورد مطالعه قرار گرفته است. در این روش کل طول تیر غیر متقارن با پروفیل L شکل از یک قالب گلویی عبور کرده و تحت تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید قرار می گیرد. با انجام پاس های بیشتر فرایندی می توان کرنش پلاستیک تجمعی دلخواه با مقادیر بالاتر را به ماده اعمال نمود. در بخش اول مطالعات تجربی، نمونه های پروفیلی با مقطع L از جنس منیزیم AM60 آماده سازی شده و در مجموعه قالب قرار گرفت و توسط سنبه ای در سیکل های مختلف تحت تاثیر تغییر شکل پلاستیک قرار گرفت. تحول ریز ساختاری نمونه های تغییر شکل یافته توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی عبوری نشان داد که بیشترین تغییرات اندازه دانه در انتهای فرایند و پس از اعمال دو پاس از مقدار اولیه 75 میکرون به مقدار 5 میکرون اتفاق افتاد. در ادامه، بررسی های خصوصیات مکانیکی و میکرو سختی سنجی بر روی نمونه های اولیه و تغییر شکل یافته حاکی از افزایش استحکام تسلیم و حداکثر از مقادیر اولیه به ترتیب 5/89  و 3/227 به 9/136 و 7/286 مگاپاسکال و همچنین افزایش میکرو سختی ویکرز از مقدار اولیه 54 به مقدار 89 ویکرز می باشد. از طرف دیگر مقدار انعطاف پذیری نمونه های تغییر شکل یافته به دلیل تحول ریزساختاری و خرد شدن فازهای یوتکتیک و کاهش اندازه دانه از 3/11% به 4/14% افزایش یافته است. روش شبیه سازی عددی اتومات سلولی جهت پیش بینی تحول ریز ساختاری نمونه های تغییر شکل یافته به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده حاکی از مطابقت قابل قبول روش شبیه سازی و آزمایشات تجربی دارد.
    کلیدواژگان: اکستروژن متناوبی فشاری، منیزیم AM60، شبیه سازی اجزای محدود، اتومات سلولی
  • کامیاب علی عسکری، شهرام اعتمادی حقیقی*، عادل مقصود پور صفحات 19-43
    انتخاب پارامتر های فرآیندی مناسب در فرآیند قالب گیری قطعات با استفاده از قالب های تزریق پلاستیک برای تولید قطعاتی با کیفیت، امری مهم و ضروری است. هدف از این مقاله انتخاب پارامتر های فرآیندی مناسب و بهینه سازی آنان برای قالب گیری 8 قطعه مختلف از جنس پلی اتر ایمید است. در ابتدا بر اساس تحقیقات گذشته و توانایی های نرم افزار شبیه سازی مولدفلو، پارامتر های فرآیندی مناسب انتخاب شدند. این پارامترها شامل دمای ذوب، دمای سطح قالب، فشار نگهداری و دمای ورودی سیال خنک کاری بودند. شبیه سازی ها در نرم افزار مولدفلو بر مبنای آرایه های متعامد L25 روش تاگوچی انجام گرفتند. سپس نتایج مهم و قابل مقایسه شامل انقباض حجمی، مکش، اعوجاج (انحراف) و درصد انجماد در قطعات از شبیه سازی ها استخراج شدند. در نهایت با به کارگیری روش تحلیل رابطه خاکستری، بهینه سازی بر اساس این نتایج انجام گرفت. نتایج بهینه سازی نشان می دهند که در تمامی ضریب تمایز های روش تحلیل رابطه خاکستری (1/0 الی 9/0) دمای ذوب 360 درجه سانتی گراد، دمای سطح قالب 140 درجه سانتی گراد، فشار نگهداری برابر با 100 درصد فشار تزریق و دمای سیال خنک کاری 5/12 درجه سانتی گراد کمتر از دمای سطح قالب بهینه ترین سطح ها بودند. همچنین بر اساس نتایج آنالیز واریانس در تمامی ضریب تمایز ها نیز پارامتر های دمای ذوب و فشار نگهداری به ترتیب اثرگذار ترین پارامتر ها بودند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، قالب تزریق پلاستیک، روش تاگوچی، تحلیل رابطه خاکستری، مولدفلو
  • محمد صادقی، محمد گلزار*، داود اکبری، محمدرضا کرفی صفحات 44-56

    در این مقاله، جوشکاری آلتراسونیک کامپوزیت های گرمانرم با تاکید بر جوش پذیری و ارزیابی کیفیت اتصال، تولید گرما و شکل گیری اتصال مطالعه شده و تاثیر نیروی جوشکاری، دامنه ارتعاش، جهت الیاف، جابجایی هورن بررسی شده است. در این پژوهش قطعات کامپوزیتی شامل مواد پلی آمید 6  و الیاف شیشه پیش آغشته تک جهته، در دو نوع لایه چینی (90/90/0/0) s  و (0/90/-45/45/90/0) s با هدایت کننده ی انرژی به شکل تخت با ضخامت 0.14 میلی متر آماده شدند. سه دامنه ارتعاش 51.8 ، 74.5 و86.2 میکرومتر و نیروی جوشکاری 300، 500 و 1000 نیوتن با سه زمان جوشکاری 300، 500 و 900 میلی ثانیه در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از آزمایش نشان می دهد بیش ترین استحکام جوش 25.5 مگاپاسکال بدست آمد که در دامنه ارتعاشات 86.2 میکرومتر و نیروی جوشکاری 500 نیوتن و زمان جوشکاری 500 میلی ثانیه اتفاق می افتد. همچنین مشاهده می شود که مقدار حداکثر توان مصرفی تحت تاثیر دامنه ارتعاشات و نیروی جوشکاری است و با تغییر جهت الیاف لایه اول کامپوزیت از 90 درجه به 0 درجه استحکام جوش بیش از دو برابر افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: جوش آلتراسونیک، کامپوزیت های گرمانرم، جهت الیاف، حداکثر توان مصرف شده
  • حسین ملکی، پرویز اسدی*، زهرا کریمی، آرمان صدقی صفحات 57-67
    در این مطالعه تولید نمونه های نانوکامپوزیتی با استفاده از فرایند پردازش نور دیجیتال (DLP) مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا تاثیر ضخامت لایه چاپ در سه مقدار 50، 75 و 100 میکرومتر روی خواص کششی نمونه های رزینی خالص و کامپوزیتی و نیز مدت زمان چاپ بررسی شد. در ادامه با افزودن مقادیر مختلف نانو پودر آلومینیوم اکسید با اندازه ی ذرات nm 50 به رزین، تاثیر درصدهای مختلف نانو پودر روی خواص مکانیکی نمونه ها ازجمله استحکام کششی و مقاومت به سایش بررسی شد. نتایج نشان داد که نمونه های با ضخامت لایه کمتر استحکام بهتری نسبت به نمونه های با ضخامت لایه بیشتر دارند. با کاهش ضخامت لایه از 100 به 75 و 50 میکرومتر استحکام کششی در نمونه های خالص به ترتیب 4 و 55/8% افزایش می یابد. همچنین با افزایش آلومینا تا 2 درصد وزنی استحکام کششی ابتدا کاهش و سپس با ادامه افزایش مقدار ذرات تقویت کننده، استحکام کششی بهبود می یابد، به طوری که در نهایت با 8 درصد وزنی آلومینا استحکام کششی نزدیک به 16% نسبت به نمونه رزین خالص افزایش نشان می دهد. علاوه بر این، با افزایش درصد وزنی آلومینا در نانوکامپوزیت، مقاومت به سایش ابتدا تضعیف و سپس بهبود می یابد و در نهایت (همانند استحکام کششی) در 8 درصد وزنی ذرات تقویت کننده، نرخ سایش ویژه نزدیک به 67% نسبت به نمونه رزین خالص کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: پردازش نور دیجیتال، رزین استاندارد، نانوکامپوزیت، آلومینا، خواص مکانیکی
  • علیرضا جلیل، نصرالله بنی مصطفی عرب*، مالک نادری، یعقوب دادگر اصل صفحات 68-78
    آلیاژ آلومینیوم 7075 با نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به ضربه خوب، یکی از مواد پر کاربرد در صنایع هوافضا و خودروسازی است. با این وجود، برخی از محدودیت های این آلیاژ، قابلیت شکل دهی ضعیف، برگشت فنری زیاد در دماهای پایین و همچنین اعوجاج حرارتی در شکل دهی داغ است. برای غلبه بر این محدودیت ها، از یک فرایند ترمومکانیکی که شامل عملیات حرارتی محلولی، شکل دهی و سرد نمودن سریع در قالب می باشد می توان استفاده نمود. در این تحقیق، برای تولید قطعه ای U شکل به عمق 30 میلی متر ، ابتدا ورق  7075 با ضخامت 2 میلی متر تحت عملیات حرارتی محلولی در دمای °C480 قرارداده شد و سپس بلافاصله در قالبی سرد در دمای °C 4 با مدت زمان نگهداری 20 ثانیه شکل داده شد. در نهایت، بمنظور بهبود خواص مکانیکی قطعه، عملیات پیرسختی بر روی آن انجام شد. شبیه سازی فرایند با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس نیز انجام شد. کیفیت ابعادی مناسب قطعه U شکل، عدم وجود پارگی درقطعه نهایی، تطابق بسیار نزدیک بین نتایج تجربی و شبیه سازی،کاهش قابل قبول 25 درصدی ازدیاد طول، استحکام کششی بسیار نزدیک به فلز پایه و ریزسختی معادل 95 درصد فلز پایه از نتایج این تحقیق است.
    کلیدواژگان: آلومینیوم 7075، پرسکاری داغ، عملیات حرارتی، خواص مکانیکی، اجزای محدود
  • سارا آمری، رامین هاشمی* صفحات 79-91
    سیم های به کار رفته در فرآیند وایرکات به عنوان عامل برش قطعه کار از اهمیت بالایی در این روش ماشین کاری نوین برخوردارند. عواملی مانند قطر سیم ها، جنس آن ها و روش ساختشان باعث می شود تا تولید آن ها به سادگی امکان پذیر نباشد. در پژوهش پیش رو یک نوع سیم پرکاربرد در صنعت داخل کشور انتخاب (تولید شده در کشور چین) ، بررسی و آنالیز شده است. در مراحل اولیه پژوهش نمونه سیم چینی آنالیز عنصری شد و ترکیبات آن استخراج شد، سپس تحت آزمون کشش قرار گرفت و خواص مکانیکی آن نیز به دست آمد. در مراحل بعدی سیم باهدف بومی سازی فرایند ساخت آن توسط دو روش ریخته گری و اکستروژن ساخته شد و مجددا تحت آنالیزهای شیمیایی و آزمون کشش قرار گرفت. همچنین در مرحله نهایی تمامی سیم های ساخته شده بر روی دستگاه وایرکات تحت پارامترها و شرایط یکسان قرار داده و بر روی یک قطعه کار آزمایش شدند. نوآوری مهم پژوهش کنونی درروش ساخت سیم وایرکات به روش اکستروژن به منظور تولید انبوه در داخل کشور می باشد. نمونه سیم ساخته شده، تا 80% استحکام بیشتری نسبت به سیم چینی داشته و همچنین 10 برابر نرم تر از آن است که این افزایش استحکام و نرمی بیشتر منجر به مقاومت بیشتر سیم و کاهش احتمال پارگی آن حین عملیات ماشینکاری می شود.
    کلیدواژگان: سیم برش، دستگاه وایرکات، سیم های وایرکات، الکترود سیمی
|
  • Hossein Jafarzadeh *, Karim Alizadi Balegh Pages 1-18
    In this study a new severe plastic deformation method named noncircular thin section cyclic extrusion–compression (NCTS-CEC) is proposed for processing ultrafine-grained noncircular thin section beams. In this technique, the total length of noncircular L shaped section is passed through a neck zone and experiences severe plastic strains. Therefore, the high amount of accumulated plastic strain could be imposed by repeating the number of process cycles. In the first section of study, the AM60 Magnesium alloy is inserted into die and deformed by punch in different cycles. The observations by optical and SEM microscopes showed the formation of about 5 μm fine grains from the initial value of 75 μm after processing by two cycles of the NCTS-CEC. Also, the mechanical properties including yield strength, UTS, elongation and microhardness are evaluated at different cycles of NCTS-CEC processing. The obtained results showed the increase of yield strength and UTS to 136.9MPa and 286.7 MPa from the initial values of 89.5 MPa and 227.3 MPa, respectively. The Vickers microhardness is increased to 89HV from the initial value of 54HV at the end of second cycle. Also, the elongation of processed sample is increased to 14.4% from 11.3% due to texture evolution, grain refinement and breakage of brittle eutectic phases at the end of second cycle. The cellular automaton (CA) finite element method was implemented to simulate the process to predict the microstructure evolution of AM60. The obtained results from cellular automaton finite element (CAFE) and experimental methods were in good agreement.
    Keywords: Cyclic extrusion, compression, AM60 magnesium alloy, FEM, Cellular Automaton (CA)
  • Kamyab Ali Askari, Shahram Etemadi Haghighi *, Adel Maghsoudpour Pages 19-43
    In the process of molding parts using the plastic injection molding method, it is key essential to apply appropriate parameters in order to produce a qualified product. The purpose of this paper is to choose helpful production parameters and optimize them for molding eight different parts made from Polyetherimide. In the beginning, based on the previous research and the capabilities of Mold Flow software, appropriate process parameters were chosen. These parameters were: melt temperature, mold surface temperature, packing pressure and coolant inlet temperature. The simulations in Mold Flow software were done based on Taguchi’s L25 orthogonal array. Afterward, the critical and comparable results including: volumetric shrinkage, sink mark, warpage and the percentage of frozen volume in parts were exported from the simulations. Eventually, the optimizations were made based on these results by applying the gray relational analysis. The optimizing results show that in all distinguishing coefficients of the gray relational analysis (0.1 to 0.9), the melt temperature was 360 °c, the mold surface temperature was 140 °c, the packing pressure was 100% of the injection pressure and the coolant inlet temperature was 12.5 °c lower than the mold surface temperature of the most optimized ones. Also based on the ANOVA results, in all difference indices, parameters of melt temperature and packing pressure were respectively the most effective.
    Keywords: optimization, Plastic injection mold, Taguchi method, Grey Relational Analysis, Moldflow
  • Mohammad Sadeghi, Mohammad Golzar *, Davood Akbari, MohammadReza Karafi Pages 44-56

    In this article, ultrasonic welding of thermoplastic composites has been studied with an emphasis on weldability and joint quality evaluation, heat generation and joint formation, and the effect of welding force, vibration amplitude, fiber direction, horn displacement has been investigated. In this research, composites including PA6 and unidirectional pre-impregnated glass fibers, in two types of lay-outs (90/90/0/0)s and (0/90/-45/45/90/0)s with an energy director of flat shape with a thickness of 0.14 mm. Three vibration amplitudes of 51.8, 74.5 and 86.2 μm and welding force of 300, 500 and 1000 N with three welding times of 300, 500 and 900 ms are considered. The results of the test show that the highest welding strength of 25.5 MPa was obtained, which occurs in the vibration amplitude of 86.2 μm and the welding force of 500 N and the welding time of 500 ms. It can also be seen that the amount of maximum power consumption is affected by vibration amplitude and welding force, and by changing the direction of the fibers of the first layer of the composite from 90 degrees to 0 degrees, the welding strength increases more than twice.

    Keywords: Ultrasonic Welding, Thermoplastic composites, Fiber Orientation, Maximum power consumption
  • Hossein Maleki, Parviz Asadi *, Zahra Karimi, Arman Sedghi Pages 57-67
    In this study, the production of nanocomposite samples was investigated using digital light processing (DLP). First, the effect of the thickness of the printing layer in three values of 50, 75, and 100 micrometers on the tensile properties of neat and composite resin samples as well as the printing time was investigated. Next, by adding different amounts of aluminum oxide nanopowder with a particle size of 50 nm to the resin, the effect of different percentages of nanopowder on the mechanical properties of the samples, including tensile strength and wear resistance, was investigated. The results showed that samples with less layer thickness have better strength than samples with more layer thickness. By reducing the thickness of the layer from 100 to 75 and 50 micrometers, the tensile strength in neat samples increases by 4 and 8.55%, respectively. Also, with the increase of alumina up to 2% by weight, the tensile strength first decreases, and then with the continued increase in the number of reinforcing particles, the tensile strength improves, so that finally, with 8% by weight of alumina, the tensile strength shows an increase of nearly 16% compared to the neat resin sample. . In addition, with the increase in the weight percentage of alumina in the nanocomposite, the wear resistance first weakens and then improves, and finally (similar to the tensile strength) at 8 weight percent of reinforcing particles, the specific wear rate decreases by nearly 67% compared to the neat resin sample.
    Keywords: Digital Light Processing, standard resin, Nanocomposite, Aluminum, Mechanical properties
  • Alireza Jalil, Nasrollah Bani Mostafa Arab *, Malek Naderi, Yaghoub Dadgar Asl Pages 68-78
    7075 aluminum alloy, with a high strength-to-weight ratio and good impact strength, is one of the useful materials in the aerospace and automotive industries. However, this alloy has limitations such as poor formability, high spring back at low temperatures, and thermal distortion during hot forming. To overcome these limitations, a thermomechanical process including solution heat treatment, forming, and quenching in the die can be used. In this research, for producing a U-shape part with a depth of 30 mm, a 7075 sheet with a thickness of 2 mm was first subjected to solution heat treatment at a temperature of 480 ℃, and then was immediately transferred to a cooling die to be formed at a temperature of 4 ℃ under a hold time of 20 seconds. Finally, the part was artificially aged to improve its mechanical properties. A finite element simulation of the process using the ABAQUS software was also performed. Good dimensional accuracy and absence of rupture in the final U part, close agreement between the experimental and simulation results, an acceptable 25% reduction in elongation, very close tensile strength to the base material, and microhardness equal to 95% of the base material are the results of this research.
    Keywords: Aluminum 7075, hot stamping, Heat treatment, Mechanical properties, Finite Element
  • Sara Ameri, Ramin Hashemi * Pages 79-91
    The wires used in the wire EDM process are of great importance in this new machining process as the cutting agent of the workpiece. Factors such as the diameter of these wires, their material, and their manufacturing method make their production simply not possible. In the upcoming research, a widely used type of Chinese wire in the domestic industry has been selected, examined, and analyzed. In the early stages of the research, the Chinese wire sample was elementally analyzed and its compounds were extracted, then it was subjected to a tensile test and its mechanical properties were also extracted. In the next steps, the wire was made with the aim of making a Chinese model by two methods of casting and extrusion and was again subjected to chemical analysis and tensile test. Also, in the final stage, all the wires made on the wire EDM machine were put under the same parameters and conditions and tested on a piece of work. The important innovation of the current research is in making wire EDM wire by extrusion method for mass production inside the country. The manufactured wire sample has up to 80% more strength than Chinese wire and is also 10 times softer than that, which increases the strength and softness of the wire leading to greater resistance of the wire and reducing the possibility of its tearing during machining operations.
    Keywords: Wire EDM, wire EDM device, wire EDM wires, wire electrode