محمد صدیقی
-
استفاده از فلزات سبک به جای فولاد در بخش هایی از بدنه و سازه ی خودروها به عنوان یک روش کاهش وزن خودرو با هدف کاهش مصرف سوخت مورد توجه خودروسازان و محققان قرار گرفته است. از همین رو، در این تحقیق به بررسی اتصال غیر همسان منیزیم-فولاد به روش جوش نقطه ای مقاومتی پرداخته شده و ضخامت پوشش Zn در فولاد گالوانیزه گرم پیوسته به عنوان یک پارامتر در نظر گرفته شده است. ورق منیزیم AZ31 و فولاد گالوانیزه گرم پیوسته ی مورد استفاده در بدنه ی خودرو ها برای این تحقیق استفاده شده است. برای بررسی اثر ضخامت پوشش بر اتصال، دو ضخامت µm 5 و µm10 بر روی ورق گالوانیزه ایجاد شده است. علاوه بر آن، از دستگاه با منبع جریان متناوب برای فرآیند جوشکاری استفاده شده است. برای کنترل توزیع حرارت در فرآیند جوشکاری از دو الکترود با هندسه متفاوت استفاده شده است که یک الکترود با سطح تماس کروی در سمت منیزیم و یک الکترود با سطح تماس تخت در سمت فولاد در نظر گرفته شده است. برای بررسی اتصال آزمون کشش و همچنین بررسی ساختار اتصال با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده افزایش استحکام کششی اتصال به میزان 13 درصد به ازایµm 5 افزایش ضخامت پوشش می باشد. همچنین افزایش ضخامت پوشش موجب کاهش اندازه ی دانه ها در ناحیه دکمه جوش می شود که به دلیل افزایش درصد Zn در ناحیه دکمه جوش می باشد.کلید واژگان: فرایند جوش نقطه ای, منیزیم, ورق فولاد گالوانیزه, اتصالات غیرهمسان, ضخامت پوششThe use of light metals instead of steel in parts of the vehicle body to reduce weight and thus lower fuel consumption has attracted the attention of car manufacturers and researchers. Therefore, this study investigates the dissimilar joining of magnesium and steel sheets by resistance spot welding and the thickness of galvanized steel sheet coating is considered as an effective parameter for the joint strength. The materials used in this work were AZ31B Mg alloy sheet and hot-dip galvanized steel sheet. To investigate the influence of the coating thickness on the joint, two coating thicknesses of 5 and 10 µm were applied to the steel sheet. also to balance the thermal generation on both sides of Mg and Steel sheet, two electrodes with different geometries were used, flat electrode on the steel side and domed electrode on the Magnesium side. Tensile-shear tests were performed on the samples using a tensile testing machine and the microstructure was analyzed using optical and SEM microscopy. The results show a 13% increase in joint strength at a coating thickness of 10 µm. The studies show that increasing the coating thickness from 5µm to 10 µm, reduces the grain size in the nugget and thus increases the strength.Keywords: Spot Welding Process, Magnesium, Galvanized Steel Sheet, Dissimilar Joints, Coating Thickness
-
منیزیم و آلیاژهای آن به دلیل دارا بودن مدول الاستیسیته مشابه با استخوان و همچنین ویژگی های زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری، کاربردهای گسترده ای در صنایع پزشکی و ساخت ایمپلنت های جذبی پیدا کرده اند. از طرفی بکارگیری ایمپلنت های منیزیمی با ساختار متخلخل می تواند سبب رشد نرخ جایگزینی استخوان به جای ایمپلنت جذبی گردد. با اضافه نمودن ذرات تقویت کننده هیدروکسی آپاتیت به منیزیم و آلیاژهای آن، می توان خواص مکانیکی و خوردگی آن را نیز بهبود بخشید. در این مقاله اثر اندازه پودر منیزیم در استحکام فشاری بایوکامپوزیت متخلخل منیزیم-هیدروکسی آپاتیت مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه های منیزمی و کامپوزیتی غیر متخلخل و متخلخل با درصد تخلخل حجمی 24% و 58% با استفاده از روش متالورژی پودر ساخته شده اند. برای این منظور دو نوع پودر منیزیم با اندازه های متفاوت µm 63 و µm 250، ذرات تقویت کننده هیدروکسی آپاتیت و ذرات آمونیوم بی کربنات بعنوان فاصله دهنده بکار گرفته شد. نتایج آزمون فشار تک محوره نشان داد استحکام تمامی نمونه های خالص و کامپوزیتی که با پودرهای منیزیمی به اندازه µm 63 ساخته شده اند نسبت به نمونه های ساخته شده با پودر µm 250 تا میزان 103% بیشتر است. همچنین در تمامی تخلخل های بررسی شده کامپوزیت ها در مقایسه با نمونه های خالص استحکام فشاری بالاتری از خود نشان می دهند.کلید واژگان: پودر منیزیم, بایوکامپوزیت منیزیم, هیدروکسی آپاتیت, اندازه پودر, ساختار متخلخل, استحکام فشاریMagnesium and its alloys have found a wide range of applications in medical industry and manufacturing of absorbable bio-implants because of having a modulus of elasticity similar to bone as well as having biocompatibility and biodegradability characteristics. Moreover, employing magnesium implants with a porous structure can lead to an increase in the rate of bone replacement instead of the initial absorbable implant. On the other hand, by adding hydroxyapatite reinforcing particles to magnesium and its alloy, their mechanical properties and corrosion resistance may be improved. In this paper, the effect of magnesium particle size on compressive strength of Mg/hydroxyapatite porous bio-composites has been studied. The magnesium and composite specimens with non-porous and porous (with a volume porosity of 24% and 58%) structures were produced using powder metallurgy method. For this purpose, two types of magnesium powder with particle sizes of 63 µm and 250 µm, hydroxyapatite particles as reinforcement, and ammonium bicarbonate particles as space holder, were used. The results of the uniaxial compressive tests revealed that the strength of all the pure and composite specimens fabricated by 63 µm powder has improved up to 103%, compared to those of the specimen fabricated by 250 µm powder. In addition, for both amounts of volume porosity, the composites offer a higher compressive strength than that of the pure specimens.Keywords: magnesium powder, Bio-composite, Mg, Hydroxyapatite, particle size, Porous Structure, Compressive strength
-
بیوکامپوزیت های منیزیمی به دلیل خواص زیست سازگاری و زیست تجزیه پذیری به یکی ازگزینه های بسیار مناسب در کاربرد های ایمپلنت های ارتوپدیک تبدیل شده اند. اما، نرخ خوردگی بالای منیزیم باعث تخریب سریع تر آن در محیط های خورنده می شود که این امر منجر به شکست زود هنگام ایمپلنت پیش از بهبود کافی استخوان می گردد. در همین راستا، نیاز است تا فرآیند های اصلاح سطحی بر روی آن صورت گیرد تا مقاومت به خوردگی را بهبود بخشد. در این تحقیق، به بررسی تاثیر دو فرآیند اصلاح سطحی ساچمه زنی و الکتروریسی بر خواص خوردگی کامپوزیت منیزیم/هیدروکسی آپاتیت پرداخته شده است. فرآیند ساچمه زنی با استفاده از ساچمه های شیشه ای در شدت آلمنmmN 0.3 و با میزان پوشش 100 درصد بر روی کامپوزیت انجام شده است. فرآیند الکتروریسی نیز با استفاده از نانوالیاف از جنس پلی کاپرولاکتون (PCL) در ولتاژ kV 18 به مدت 30 دقیقه صورت گرفته است. آزمون های کشش- فشار روی نمونه کامپوزیت، پایش pH و کاهش وزن به روش غوطه وری روی نمونه های ساچمه زنی شده و پوشش دهی شده انجام شده است. نتایج نشان می دهد الکتروریسی نرخ خوردگی منیزیم را در مدت زمان 1 روز و 7 روز به ترتیب به مقدار 75% و 40% کاهش داده است. ساچمه زنی نیز به همین ترتیب توانسته است نرخ خوردگی را به مقدار 35% و 20% کاهش دهد. الکتروریسی به دلیل سطح ویژه بالا جهت جذب کلسیم فسفات منجر به کاهش سطح تماس محلول خورنده شده و نرخ خوردگی را کاهش می دهد. ساچمه زنی نیز به دلیل تسریع در ایجاد لایه غیرفعال می تواند خوردگی را به تاخیر بیاندازد و در کوتاه مدت منجر به افزایش مقاومت خوردگی شود.کلید واژگان: بیوکامپوزیت منیزیمی, اصلاح سطح, پوشش دهی, ساچمه زنی, الکتروریسیDue to its biocompatibility and biodegradability, magnesium has become a very suitable candidate for orthopedic implant applications. However, its high corrosion rate leads to rapid deterioration in corrosive environments, resulting in premature failure of the implant before sufficient bone healing. In this regard, surface modifications are required to improve corrosion resistance. This research investigates the effect of two surface modifications, shot peening and electrospinning, on the corrosion properties of magnesium/hydroxyapatite composite. Shot peening was performed using glass beads at an Almen intensity of 0.3 mmN and with 100٪ coverage on the surface of the composite. Electrospinning was carried out using Polycaprolactone (PCL) nanofibers at 18 kV for 30 minutes. Tensile-compressive tests were performed on the composite specimens. Also, pH monitoring and weight loss tests were conducted on the shot peened and electrospun samples. The results show that electrospinning decreased the corrosion rate of magnesium by 75٪ and 40٪ after 1 day and 7 days of immersion, respectively. Shot peening also reduced the corrosion rate by 35٪ and 20٪, respectively. Electrospinning reduced the corrosion rate by limiting the contact surface area between the corrosive solution and magnesium due to its high specific surface area for calcium-phosphate absorption. Shot peening, on the other hand, delayed the corrosion by accelerating the formation of a passive layer, leading to increased corrosion resistance in short periods.Keywords: Mg-based biocomposite, Surface treatment, Coating, Shot peening, Electrospinning
-
استفاده از فوم های فلزی متخلخل یکی از روش های مرسوم برای افزایش انتقال حرارت در سیستم های صنعتی از جمله مبدل های حرارتی می باشند. محیط های متخلخل ضمن افزایش انتقال حرارت منجر به افزایش افت فشار می شوند . در این مقاله به بررسی سه بعدی اثرات ارتفاع پرواز و فوم فلزی متخلخل با عدد دارسی در یک خنک کننده روغن هواپیما آموزشی پرداخته شد. ضریب تخلخل برای همه حالات دارای فوم متخلخل 0.9 فرض شد. برای شبیه سازی جریان روغن20W50 در محیط متخلخل، از معادله دارسی-برینکمن-فورچهایمر استفاده شد. خواص ترموفیزیکی روغن شامل چگالی، لزجت و ضریب هدایت حرارتی با استفاده از داده های آزمایشگاهی برحسب دمای کاری استخراج شد. روغن داغ با شرایط مرزی وارد خنک کننده روغن می شود. شرایط مرزی روغن خروجی است. دیواره خنک کننده شرط مرزی عدم لغزش و ضریب انتقال حرارت جابجایی هوا متناسب با ارتفاع می باشد. معادلات حاکم بر اساس روش حجم محدود (FVM) با استفاده از نرم افزار فلوینت گسسته شده اند. با افزایش ارتفاع پرواز به H=5000m، در حالت روغن خالص، انتقال حرارت، افت فشار و برآوردگر معیار ارزیابی عملکرد به ترتیب،0.65%،0.45% و0.49% افزایش می یابد. فوم فلزی متخلخل با عدد دارسی دارای منجر به افزایش عدد ناسلت ، افزایش افت فشار و دارای بیشترین معیار ارزیابی عملکرد PEC=31.75 می باشد. فوم فلزی متخلخل با عدد دارسی دارای بیشترین افت فشار و بیشترین افزایش انتقال حرارت می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده عدد دارسی بهینه ترین حالت از منظر برآوردگر معیار ارزیابی عملکرد است.کلید واژگان: فوم فلزی متخلخل, دینامیک سیالات محاسباتی, پرنده بونانزا, ارتفاع پرواز, خنک کننده روغنusing porous metal foams is one of the conventional methods to increase heat transfer in industrial systems, including heat exchangers. Porous media increase heat transfer and lead to an increase in pressure drop.. In this paper, the three-dimensional effects of flight altitude (1000m<H<5000m) and porous metal foam with Darcy number(0.1<Da<0.0001) in a training airplane oil cooler were investigated. The porosity coefficient was assumed to be 0.9 for all cases with porous foam.The Darcy-Brinkman-Fortheim equation was used to simulate a 20 W50 oil flow in a porous medium. The thermophysical properties of the oil including density, viscosity and thermal conductivity were extracted using laboratory data in terms of operating temperature. Hot oil with boundary condition enters the oil cooler. The boundary condition of the output oil is . The cooling wall is the boundary condition of non-slip and the heat transfer coefficient of air movement is proportional to the height. The governing equations are discrete based on the finite volume method using commercial computational fluid dynamics FLUENT. With increasing flight altitude, in pure oil mode, heat transfer, pressure drop and performance evaluation criteria increase by 0.65%, 0.45% and 0.49%, respectively. Porous metal foam with Darcy number having leads to increase of Nusselt number , increase of pressure drop and has the highest performance evaluation criterion PEC=31.75. Porous metal foam with Darcy number has the highest pressure drop and the highest heat transfer increase . According to the obtained results, Darcy's number is the most optimal performance evaluation parameter.Keywords: Porous metal foam, Computational Fluid Dynamics, Bonanza plane, Flight altitude, Oil cooling
-
مخازن CNG آلومینیمی تقویت شده می توانند با کاهش وزن و مصرف سوخت خودرو نسبت به مخازن فولادی مزیت ویژه ای را ایجاد کنند. گنبدی کردن انتهای لوله (اسپینینگ) مرحله ای مهم در تولید مخزن CNG بدون درز است. هدف از انجام پژوهش حاضر، شبیه سازی انجام این فرایند روی لوله آلومینیمی 6061-O در دمای بالا، بررسی اثر گام بر کرنش و تنش پس از انجام گذر اول و همچنین اثر آن بر کل فرایند است. پس از شبیه سازی کل فرایند و به دست آوردن شکل نهایی گنبد، در راستای بررسی اثر گام بر کرنش، کرنش های محیطی، محوری و در راستای ضخامت لوله پس از گذر اول، روی مسیرهای مختلف داخلی، میانی و خارجی در کردارهایی گزارش شده است. تغییرات گام، اثر قابل توجهی بر کم شدن شیب افزایش قدر مطلق کرنش محیطی، وجود کرنش محوری مثبت در مسیر داخلی و توزیع کرنش در مسیر میانی ندارد. اثر عمده افزایش گام در دیگر کرنش های مورد بررسی، یکنواخت ترشدن توزیع آن هاست. این اثر مطابق با پایداری بیشتر و اعوجاج کمتر در انجام کل فرایند با گام های بیشتر است. این پایداری در گذر بالاتر به ازای گام های مختلف نیز مشاهده شده است. از جهت تنش، تنش پس از برداشتن بار گذر اول به ازای گام های مختلف بررسی شده است. افزایش گام باعث کاهش بیشینه تنش موجود در لوله پس از جداشدن غلتک از آن بعد از گذر اول می شود.کلید واژگان: اسپینینگ, خم کاری چرخشی, گنبدی کردن انتهای لوله, مخزن بدون درز آلومینیمی, گامAluminum CNG vessels compared with steel ones can lead to lower fuel consumption. Dome forming (spinning) is an important step in seamless CNG vessels fabrication. This paper aims to the process simulation on a 6061-O aluminum tube at an elevated temperature, investigation of feed effect on the stress and strain after the first pass and its effect on the whole of the process. After the whole process simulation and achievement of the final dome shape, to investigate the feed effect on the strain, circumferential, axial and thickness strains after the first pass, on different inner, middle and outer paths of the tube wall are reported in some figures. Feed variation has not a considerable effect on the decrease of increase rate of circumferential strain absolute value and on the strain distribution on the middle path. The primary higher feeds effect on other investigated strains is smoother distribution. This effect is in agreement with a more stable process and less wrinkling at higher feeds. This stability is reported in a higher tested feed in this paper. On the other hand, investigating different feeds shows that the feed increase leads to decrease of maximum stress in the tube after roller separation at the end of the first pass.Keywords: Spinning, Dome forming, Aluminum seamless pressure vessel, Feed
-
بحران کمبود آب موجود در جهان، مدیریت آب در بخش های مختلف از جمله حوضه های آبی و کشاورزی را تحت تاثیر قرار داده است. حوضه های آبی و زمین های اطراف آن ها درطول سال های اخیر با چالش های جدی از قبیل خشک شدن دریاچه ها و رودها، بیلان منفی آبخوان ها، تغییرات کاربری زمین های اطراف، افزایش سطح زیر کشت اراضی زراعی آبی و باغی و تغییر الگوی کشت از سمت محصولات کم مصرف به محصولاتی با نیاز آبی بالا مواجه شده اند. استفاده از تصاویر ماهواره ای به دلیل پوشش وسیع مکانی، قدرت تفکیک بالا، هزینه کم، آرشیو زمانی غنی تصاویر ماهواره ای و سهولت روش های تعیین کاربری، ابزاری مناسب و کار آمد برای کمک به مدیریت منابع آب و خاک است. در این پژوهش، چهار طبقه خاک، آب و مناطق مرطوب، شهری و کشاورزی انتخاب شده اند. سپس، از دو روش طبقه بندی جنگل تصادفی و ماشین های بردار پشتیبان ، برای طبقه بندی تصاویر استفاده شده است. روش های طبقه بندی با محاسبه دو شاخص دقت کلی و ضریب کاپا با استفاده از داده های تست بررسی شدند. طبقه بندی جنگل تصادفی در چهار سال 2012، 2014، 2016 و 2018 و طبقه بندی ماشین های بردار پشتیبان در دو سال 2008 و 2010 بالاترین دقت را دارند. بنابراین، الگوریتم جنگل تصادفی در تفکیک طبقه ها به خصوص حوضه آبی به خوبی عمل کرده است و می توان به عنوان روشی قابل اعتماد از آن در این حوضه بهره برد.
کلید واژگان: بردار پشتیبان, طبقه بندی پوشش زمین, طبقه بندی عوارض, ضریب کاپا, مدیریت منابعThe global water scarcity crisis is affecting water management in various sectors, including water and agriculture. Aquatic basins and their surrounding areas have been encountered with serious challenges such as drying up of lakes and rivers, negative aquifer balance, changes in surrounding land use, increased cultivation of irrigated and horticultural lands, and changes in the pattern of cultivation from low-crop to high-water crops in recent years. Satellite imagery due to its wide spatial coverage, high resolution, low cost, rich time archive of satellite imagery and ease of use methods is a useful and efficient tool to help manage water and soil resources. In this study, four classes of soil, water and wet, urban and agricultural areas were selected. Then, two random forest classification methods and support vector machines are used to classify images. Classification methods were evaluated by calculating two indices of accuracy and Kappa coefficient using test data. The random forest classification in the four years, 2012, 2014, 2016 and 2018 and classification of support vector machines in two years, 2008 and 2010 have the most accuracy. Therefore, the random forest algorithm has worked well in separating the classes, especially in water basin, and can be used as a reliable method in this area.
Keywords: Classification Methods, landsat image, Parishan Lake, random forest, Water Basin -
سیستم سوخت رسانی یکی از اجزای مهم و پیچیده میکروتوربین گازی است. با توجه به اینکه شرایط محیطی کارکرد موتور مانند دمای محیط، رطوبت نسبی هوا و ارتفاع کارکرد از سطح دریا بسته به موقعیت جغرافیایی متفاوت است، عملکرد سیستم سوخت رسانی نیز دچار تغییر می شود. در مطالعه حاضر سیستم سوخت رسانی میکروتوربین گازی مدل GTCP85-180 موجود در ایران با استفاده از کنترلر پی آی دی مکانیکی مدل سازی شده است. سپس با زوج نیروکردن معادلات کنترل کننده و معادلات ترمودینامیک کلاسیک حاکم بر موتور، تاثیر شرایط محیطی مختلف بر راه اندازی و کارکرد نامی موتور مورد بررسی قرار گرفته است. بازه تغییرات شرایط محیطی متناسب با موقعیت جغرافیایی شهرهای ایران انتخاب شده است. با مقایسه نتایج حل عددی توسط کد نوشته شده در نرم افزار متلب با داده های تجربی، دقت حل عددی مورد تایید قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای محیط بیشترین تاثیر را بر عملکرد سیستم سوخت رسانی میکروتوربین می گذارد و موجب می شود که دمای گاز خروجی از توربین 16/3%، مصرف سوخت 3/7%، زمان راه اندازی موتور 14/7% و فشار سوخت انژکتور 4/7% تغییر کند. همچنین مقایسه نتایج حالت کارکرد نامی موتور با نتایج راه اندازی نشان داد که اثر پارامترهای محیطی بر عملکرد سیستم سوخت رسانی، در زمان راه اندازی موتور بیشتر است.
کلید واژگان: میکروتوربین گازی, سیستم سوخت رسانی, شبیه سازی عددی, پارامترهای محیطی, کنترلر پی آی دی مکانیکیFuel system is one of the most important parts of the micro gas turbine. Due to the variation of environmental conditions such as temperature, relative humidity of air and height in different geographical locations, the operational features of the fuel system change. In this study, the fuel system of the GTCP85-180 gas turbine is modelled by applying PID mechanical controller. The governing equations of the controller is coupled with classical thermodynamic equations of the gas turbine and the effects of different environmental conditions on start-up and norminal operation of the motor are investigated. The range of variations of the environmental conditions is choosed by considering the geographical locations of Iran. The results of the numerical simulation were verified by comparing the numerical results obtained with written code in Matlab software with experimental measurements. The results showed that the environmental temperature has the strongest effect on the operational features of the fuel control system and causes 16.3% variation of exhaust gas temperature, 3.7% variation of fuel discharge, 14.7% variation of start-up time of the motor and 4.7% variation of fuel pressure in injectors. Also, the start-up operation of the motor showed more sensitivity to environmental conditions compared to normal operation of micro gas turbine.
Keywords: Micro Gas Turbine, Fuel System, Numerical Simulation, Environmental Parameters, PID -
فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار، یکی از روش های تغییرشکل پلاستیک شدید می باشد که به منظور دستیابی به مواد فوق ریزدانه مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، به بررسی اثر دمای فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار بر روی خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 5083 در پاس های مختلف پرداخته شد. فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار در دماهای محیط، 200 و 300 سانتیگراد و با استفاده از روانکار در پاس های مختلف بر روی نمونه ها انجام گرفت. خواص مکانیکی و شکست نمونه ها به وسیله آزمون کشش تک محوره، آزمون میکروسختی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش تعداد پاس های فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار در یک دمای مشخص استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و میکروسختی نمونه ها افزایش می یابد که این افزایش در پاس های ابتدایی با شیب بیشتری اتفاق می افتد، در حالی که تغییر طول نمونه تا شکست کاهش می یابد. با مقایسه خواص مکانیکی نمونه ها بعد از انجام فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار در یک پاس مشخص در دماهای مختلف مشاهده شد که با افزایش دما استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و میکروسختی نمونه ها نسبت به دمای محیط اندکی کاهش یافته ولی مقدار تغییر طول نمونه تا شکست و به دنبال آن شکل پذیری نمونه ها بهبود یافته است. به طوری که در پایان پاس سوم، استحکام تسلیم و سختی نمونه های عبور داده شده در دمای 300 درجه سانتیگراد نسبت به دمای محیط به ترتیب 14.8% و 8.5% کاهش و درصد تغییر طول نمونه تا شکست 22.2% افزایش یافته است.
کلید واژگان: نورد در کانال همسان زاویه دار, آلیاژ آلومینیوم 5083, خواص مکانیکی, میکروسکوپ الکترونی روبشی, دماThe equal channel angular rolling (ECAR) process is one of the methods of severe plastic deformation that is considered to obtain ultrafine-grain materials (UFG.( In this study, the effect of temperature on the mechanical properties of 5083 aluminum alloy was investigated in this process. Equal channel angular rolling process was performed at the temperatures 25℃ (room temperature), and 200 and 300℃. The equal channel angular rolling was used as a lubricant. The evaluation of mechanical properties and fracture mode of the samples was assessed using uniaxial tensile test, micro-hardness test and scanning electron microscope (SEM). The results revealed that by increasing number of ECAR passes at a specific temperature, yield strength, ultimate tensile strength and micro-hardness increased in which that increasing rate is more higher at the initial passes than the last ones, while the elongation decreased, contrarily. Study of the mechanical properties of the samples after applying the ECAR process in a specified pass at different temperatures showed that by increasing the temperature, the yield strength, ultimate tensile strength and micro-hardness of samples decreased in comparison with the samples processed in the ambient temperature. However, the elongation was improved. As a quantitatively results, at the end of the third pass at 300°C, the yield strength and micro-hardness of the samples decreased by 14.8% and 8.5%, respectively, in comparison with the samples processed in the ambient temperature, and the elongation increased by 22.2%.
Keywords: ECAR, Aluminum alloy 5083, Mechanical properties, SEM, Temperature -
در این مقاله یک روش نوین تغییر شکل پلاستیک شدید لوله تحت عنوان فرآیند اصطکاکی اصلاح شده تغییر شکل پلاستیک شدید لوله برای تولید لوله هایی با ساختار بسیار ریز و خواص مکانیکی مطلوب ارائه شده است. بدین ترتیب با استفاده از چرخش قالب و تغذیه لوله درون کانال انحنادار با تبدیل توان اصطکاک به گرمای ورودی، دما در منطقه تغییر شکل افزایش یافته و باعث ایجاد کرنش های ترکیبی شدید و کاهش نیروی فشاری شده است. آزمایش های تجربی برای بررسی امکان پذیری فرآیند روی لوله های برنجی تکرار شد و پارامترهای بهینه برای انجام فرآیند به دست آمد. مقدار پارامترهای بهینه برای سرعت دورانی 710دور بر دقیقه و برای نرخ پیشروی 08/0میلی متر بر دور انتخاب شد. بررسی میکروساختار نمونه های فرآوری شده کاهش چشمگیر اندازه دانه از مقدار اولیه 76میکرومتر تا 9 و 7میکرومتر به ترتیب در راستاهای طولی و محیطی را نشان داده است. استحکام نمونه های فرآوری شده در راستاهای محیطی و طولی از مقدار اولیه 160مگاپاسکال به ترتیب تا مقادیر 202 و 325مگاپاسکال افزایش یافتند. همچنین سختی از مقدار اولیه 48 تا مقدار 72ویکرز افزایش داشته است.کلید واژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید, خواص مکانیکی, ریزساختار, لوله, اصطکاکThis paper presents a novel severe plastic deformation method entitles modified friction assisted tube straining for producing ultrafine-grained cylindrical tubes. Using friction power generates heat to locally increase temperature of the deformation area and creates severe combined strains and lower pressing force. Experimental tests were executed on Cu/30Zn alloy to investigate applicability of the presented method. The optimum process parameters, 710Rev/min rotary speed and 0.08mm/Rev feed rate were found, applying experimental test to process tubs fault free. Microstructure study of processed specimens showed a significant grain refinement from the initial value of 76μm to 9μm and 7μm in longitudinal and peripheral directions, respectively. Yield stress and ultimate tensile strength of processed specimens increased to 325 and 202MPa from the initial values of 160MPa in peripheral and longitudinal directions, respectively. Also, hardness significantly increased to 72Hv from the initial value of 48Hv.Keywords: Sever Plastic Deformation, Mechanical Properties, Microstructure, Friction
-
امروزه استفاده از مواد با ساختار هدفمند به دلیل ویژگی های منحصربه فرد این گونه مواد در ارائه خواص چندگانه و گاهی متضاد در یک حجم ماده، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف به خصوص صنایع هوافضا، توربوماشین ها، صنایع پوشش دهی و... پیدا کرده است. هدف این مقاله تولید ورق هدفمند کامپوزیت پایه آلومینیومی با تقویت کننده SiC و با استفاده از روش متالورژی پودر و نورد گرم میباشد. بدین منظور مقدار تقویت کننده در راستای ضخامت به صورت پله ای از مقدار صفرتا چهار درصد حجمی تغییر نموده است. نمونه ها در 4 مرحله شامل آسیابکاری مکانیکی، گاز زدایی، فشرده سازی سرد و تف جوشی تهیه شده وسپس تا سه مرحله نورد گرم بر روی آنها انجام پذیرفته است. نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در فاز ماتریس با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفته است . بعلاوه خواص مکانیکی نمونه ها شامل سختی، استحکام کششی و خمشی آنها اندازه گیری و گزارش شده است. در نهایت نیز سطح شکست نمونه های آزمون کشش و خمش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد توجه قرار گرفته است. مطابق تصاویر به دست آمده از ریزساختار نمونه ها، ذرات تقویت کننده توزیع قابل قبولی در فاز ماتریس دارند. همچنین نتایج نشان دهنده افزایش سختی و استحکام، با افزایش ذرات تقویت کننده و افزایش تعداد مراحل نورد است. بعلاوه مکانیزیم اصلی شکست در لایه آلومینیوم خالص ایجاد و رشد ترک بین ذرات پودر اولیه آلومینیوم است، در حالی که مکانیزم غالب در نمونه کامپوزیتی جدایش در سطح مشترک دو فاز و ایجاد ترک بعلت تجمع محدود ذرات تقویت کننده می باشد.کلید واژگان: ورق با ساختار هدفمند, کامپوزیت پایه فلزی, خواص مکانیکی, متالورژی پودر, نورد گرمNowadays, functionally graded materials have different applications in various industries, such as Aerospace industry, turbomachinery, coating industry, etc., due to their unique ability in providing multiple and sometimes opposite properties in a material volume. The purpose of this paper is to fabricate functionally graded material sheet of aluminum based composite with SiC reinforcing particles, using powder metallurgy and hot rolling methods. In this regard, the amount of reinforcement in the direction of thickness has been changed from the value of 0 to 4 weight percent. The samples were prepared in four steps including ball-milling, degassing, cold pressing and sintering, and then were hot-rolled up to three passes. The distribution of the reinforcing particles in the matrix phase was evaluated using optical microscope. Furthermore, the mechanical properties of the FGM samples including their hardness, tensile strength and flexural strength were measured and reported. Finally, the fracture surfaces in the tensile and flexural tests were observed using scanning electron microscope (SEM). According to the images obtained from the microstructure of the samples, the reinforcing particles have an acceptable distribution in the matrix phase. Also, the results indicate that the hardness and strength are enhanced by increasing reinforcing particles and the number of rolling passes. In addition, the main fracture mechanism in pure aluminum layer is the initiation and propagation of cracks between initial aluminum powder particles, while separation of two phases in the matrix-reinforcement interface and small SiC particle agglomerations are responsible for crack initiation in the composite layers.Keywords: FGM Sheet, Metal Matrix Composite, Mechanical properties, Powder Metallurgy, Hot Rolling
-
یکی از مراحل مهم ساخت مخازن تحت فشار بدون درز، گنبدی کردن انتهای لوله (اسپینینگ) است. شبیه سازی انجام این فرآیند روی یک لوله ی آلومینیومی و بررسی اثر برخی از پارامترها در آن، موضوع اصلی مقاله ی حاضر می باشد. فرآیند مذکور با استفاده از نرم افزار آباکوس و با روش دینامیک صریح شبیه سازی شده و توزیع ضخامت و هندسه ی نهایی مخزن به دست آمده است. همچنین اثرات برخی از پارامترها بر پایداری کلی فرآیند و در گذر اول مورد بررسی قرار گرفته و نتایج گزارش شده است. این پارامترها عبارت اند از سرعت دوران غلتک، گام غلتک و فاصله ی نقطه ی آغاز تماس غلتک از سر آزاد لوله در گذر اول. افزایش سرعت و گام باعث کاهش چروک و اعوجاجات به وجود آمده و نتیجتا باعث پایداری بیشتر فرآیند می شوند. افزایش فاصله ی نقطه ی آغاز تماس غلتک، کرنش های به وجود آمده در گذر اول را افزایش می دهد، اما در روند آن ها تغییر محسوسی ایجاد نمی کند. روند کلی نمودار های مربوط این کرنش ها با یکی از پژوهش های مشابه مطابقت دارد. اثر ضریب بزرگ نمایی جرم نیز بر فرآیند شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش این ضریب باعث افزایش اعوجاجات به وجود آمده در این فرآیند می شود.
کلید واژگان: اسپینینگ, گنبدی کردن انتهای لوله, مخازن تحت فشار بدون درز -
منیزیم و آلیاژهای آن به عنوان سبک ترین فلز تجاری با نسبت استحکام به چگالی بسیار بالا، مورد توجه روزافزون قرار گرفته است. بااینحال، خواص نامطلوبی از قبیل سختی و مقاومت سایشی پایین، سبب محدودیت در کاربرد های این فلز منحصربه فرد شده است. تبدیل منیزیم به کامپوزیت پایه منیزیمی علاوه بر افزایش استحکام، سبب بهبود میزان سختی و مقاومت به سایش می گردد. از آنجا که تبدیل کامل یک قطعه فلزی به کامپوزیت ممکن است سبب تردی و همچنین افزایش هزینه های تولید شود، ایجاد کامپوزیت سطحی می تواند به عنوان راهکاری مناسب مورد توجه قرارگیرد. در این مقاله با استفاده از فرآیند نورد گرم و لایه واسطی از فلز روی، یک لایه کامپوزیت سطحی پایه منیزیمی (تهیه شده به روش ریخته گری هم زنی) به زیرلایه منیزیمی اتصال داده شده و ورق منیزیمی با پوشش کامپوزیتی تهیه گردیده است. استفاده از این روش می تواند سبب تولید ورق های منیزیمی با لایه کامپوزیت سطحی با سرعت تولید بالاتر و هزینه کمتر شود. لایه روی استفاده شده علاوه بر اتصال دو لایه به یکدیگر، سبب حفاظت سطح آن ها از اکسیداسیون در طول فرآیند نورد گرم شده و نیاز به استفاده از اتمسفر کنترل شده را برطرف می نماید. نتایج نشان دهنده ایجاد اتصالی مناسب بین کامپوزیت سطحی و زیرلایه منیزیمی می باشد. طبق آزمون میکروسختی، مقدار سختی در کامپوزیت سطحی نسبت به لایه منیزیمی در سطح مقطع نمونه 23% و بر روی سطح آن حدود 52% افزایش یافته است. همچنین مقاومت به سایش در لایه کامپوزیتی نسبت به زیرلایه منیزیمی بهبود قابل توجهی به میزان 43% داشته است. نرخ سایش نیز در لایه کامپوزیتی با کاهش مواجه شده است.کلید واژگان: منیزیم, کامپوزیت پایه منیزیمی, کامپوزیت سطحی, نورد گرم, سختی, آزمون سایشNowadays, there is an increasing demand for magnesium and its alloys as the lightest commercial metal with a high strength to density ratio. Nevertheles, afew undesirable properties, such as low hardness and poor wear resistance, have limited the applications of this exclusive metal. Fabrication of magnesium matrix composite could improve hardness and wear resistance in addition to strength increasing. Since converting all of a metal piece to composite could make it more brittle and increase the costs, fabrication of surface composite could be a solution. In this paper, a magnesium sheet with a surface composite has been fabricated by applying warm rolling process. Indeed, a layer of magnesium matrix composite (which has been fabricated by stir-casting) has been conjoined to a magnesium substrate layer using a zinc interlayer. This method could increase the production speed and decrease the costs. In addition to the connection of two layers together, the zinc interlayer would preserve the surfaces of the layers from oxidation without using any controlled atmosphere. The results show a proper connection between the surface composite and the substrate. According to the microhardness results, the hardness of surface composite increased about 23% and 52% in the cross-section and the surface, respectively. Moreover, wear resistance of surface composite improved about 43% in comparison to magnesium substrate. Also, wear rate decreased in the surface composite.Keywords: Magnesium. Magnesium matrix composite, Surface composite, Hot Rolling, Hardness, Wear test
-
یکی از فرایند های شکل دهی برای ساخت مخروط فلزی بدون درز، فرایند شکل دهی چرخشی است. این فرایند به صورت گرم یا سرد، با یا بدون مندرل انجام می گیرد. در این مقاله سعی شده است امکان انجام فرایند گرم بدون مندرل برای تبدیل لوله به مخروط برای آلومینیوم 6061 بررسی شود و با استفاده از روش های حل تحلیلی رابطه ای به منظور تخمین نیروی مماسی و توان لازم برای انجام فرآیند بدست آید. از دو روش کار ایده آل و روش حد بالا (کران بالا) برای تخمین نیرو مماسی و توان مورد نیاز استفاده شده است و در نهایت روابطی یکسان برای نیرو مماسی و توان فرایند شکل دهی چرخشی حاصل گردید. این روابط می تواند به عنوان حدسی اولیه برای طراحی ماشین مورد نیاز استفاده شود. همچنین با استفاده از روابط هندسی و قانون حجم ثابت مقدار ضخامت نهایی و طول اولیه لوله محاسبه گردید. مقادیر حاصله از حل تحلیلی ضخامت نهایی و طول اولیه لوله با مقادیر آزمایش تجربی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است که خطایی کمتر از0. 5 درصد برای ضخامت نهایی و 5. 5 درصد برای پیش بینی طول اولیه لوله به دست آمده است. ضخامت نهایی در حالت تبدیل لوله به مخروط رابطه کسینوسی با زاویه مخروط دارد، لذا نسبت به تبدیل ورق به مخروط، ضخامت نهایی بیشتری را نتیجه می دهد.کلید واژگان: شکل دهی چرخشی لوله, روش کار ایده آل, روش حد بالایی, مخروط فلزی, حل تحلیلیThe tube spinning process is one of the forming processes to fabricate conical seamless tubes. This process is done warm or cold, with or without mandrel. In this article, the possibility of forming of an Al-6061 conical tube by hot die-less spinning process has been investigated. An estimation of tangential force and required power can be obtained by analytical methods. So, the ideal work and upper bound methods have been utilized to derive equations for calculation of tangential force and required power of forming. An identical result was acquired for the two methods. The proposed equations can be used in design stage of the process. Furthermore, final thickness and initial length of the tube have been calculated by using of geometrical relations and constant volume law. The proposed formulation has been compared by experimental results. The final thickness and initial length of the tube are in good agreement with experimental results. An error of 0.5% and 5.5% were observed for final thickness and initial length, respectively. The obtained equation for the final thickness is a cosine function of the conical angle. Hence, it predicts higher final thickness in comparison with the sheet spinning process.Keywords: Tube spinning, Ideal work method, upper bound method, metallic cone, analytical solution
-
عایق های حرارتی چندلایه از قرارگیری لایه های متوالی مواد عایق متخلخل و سپرهای تشعشعی در کنار یکدیگر ایجاد شده و در دماهای بالا و نیز شرایط برودتی مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع عایق ها، انتقال حرارت می تواند به سه حالت هدایتی، جابجایی و تشعشعی وجود داشته باشد. اما زمانی که چگالی مواد عایق متخلخل بیش تر از kg/m^3 20 باشد، انتقال حرارت جابجایی قابل چشم پوشی است. در این مقاله خواص مربوط به سپرهای تشعشعی از جمله ضخامت، ضریب صدور، تعداد و فاصله ی سپرهای تشعشعی مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفته است. جهت بررسی تاثیر خواص مذکور بر ضریب هدایت حرارتی موثر عایق چندلایه، از کد نرم افزاری نوشته شده استفاده گشته و نتایج با دیگر پژوهش های انجام گرفته در این زمینه مقایسه شده است. همچنین بهینه سازی پارامترها با استفاده از روش پاول انجام پذیرفته است. نتایج نشان دهنده آن است که مقدار ضریب صدور سپرهای تشعشی و نیز نحوه چیدمان آنها تاثیر بسزایی در مقدار ضریب هدایت حرارتی موثر عایق چندلایه دارد. همچنین در رابطه با فواصل بهینه سازی شده بین سپرهای تشعشعی، مشاهده گردید که با فاصله گرفتن از ناحیه گرم عایق (در جهت انتقال حرارت)، فاصله ی بهینه بین سپرها نیز بیش تر می شود.کلید واژگان: عایق حرارتی چندلایه, سپر تشعشعی, عایق متخلخل, بهینه سازیMulti-layer thermal insulations are fabricated by locating consequtive porous insulation and radition shields, which could be used at high temperature and cryogenic applications. In this type of insulations, different heat transfer methods such as conduction, convection and radiation would be occurred, although by using high density insulation (more than 20 kg/m^3 ), convection could be neglected. In this paper, radiation shiels parameters such as thickness, emissivity, distance and number of screens are studied and optimized. For investigating the effect of these parameters on effective thermal conductivity of multi-layer thermal insulation, a mathematical code has been improved in EES software. Then, the obtained results have been validated by another study. Moreover, Powell method has been applied in order to optimize the parameters. The results show that the amount of shield emssivity and shields arrangement have the most impact on the effective thermal conductivity of multi-layer thermal insulations. Also, the optimized distances between radiation shields indicate that this distance increased in the direction of heat transfer.Keywords: Multi-Layer Thermal Insulation, Radiation Shield, Porous Insulation, Optimization
-
در این مقاله، محفظه احتراق میکروتوربین گازی پرکاربرد 180-85 GTCP با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت مدل شده است. سپس پدیده احتراق به صورت سه بعدی و با استفاده از مدل غیر پیش آمیخته مورد بررسی قرار گرفته شده و با توجه به پروفیل دمای بدست آمده، این محفظه بهینه گردیده است. برای مدلسازی آشفتگی از مدل کا- اپسیلن قابل تحقق و برای بدست آوردن شدت تشعشع از مدل عرض گسسته استفاده شده است. سوخت اصلی که در حال حاضر در این نوع میکروتوربین استفاده می شود4JP است. با توجه به اینکه این نوع سوخت از خارج از کشور وارد می شود و همچنین با توجه به آلودگی که این نوع سوخت ایجاد می کند، متان به عنوان یک سوخت در دسترس، پاک و ارزان می تواند یک جایگزین مناسب برای این به کارگیری در میکروتوربین مذکور باشد. هدف پژوهش حاضر نیز این بوده است که بدون تغییر در هندسه اصلی محفظه احتراق و دبی هوای ورودی به آن، با بدست آوردن یک هندسه و الگوی مناسب برای پاشش سوخت متان، یک شعله قابل قبول بدست آورده شده و سپس طراحی محفظه بهبود یابد. شعله بدست آمده برای سوخت در این تحقیق قابل قبول بوده و متوسط دمای گاز خروجی از محفظه احتراق متناسب با کارکرد میکروتوربین است. نتایج بدست آمده با داده های خروجی شبیه سازی همین محفظه با سوخت کروسین مقایسه شده است که بیانگر درصد خطای بسیار ناچیزی است. همچنین نتایج بدست آمده از بهبود طراحی محفظه احتراق که با ایجاد شیارهای شعاعی در ورودی اعمال شد، نشان می دهد که از میزان حرارت در قسمت اولیه محفظه که باعث آسیب این قسمت می شده، تا حد قابل توجهی کاسته شده است. این کاهش دما در این ناحیه باعث خواهد شد مشکلات عملی که طی کارکرد موتور به صورت ترک خوردگی جوشها در بخش جلویی محفظه بروز می کند تا حد زیادی تقلیل یابد.کلید واژگان: دستگاه تولید توان جانبی, میکروتوربین 180-85 GTCP, محفظه احتراق, بهبود طراحیIn this paper, combustion in a GTCP85-180 micro gas turbine combustor is simulated using ANSYS FLUENT in three dimensions by using non-premixed model and given temperature profile. In addition, the chamber is optimized. A Realizable k-ε model is used for turbulence modeling and DO model is used to obtain radiation intensity. The main fuel that is currently used in this type of micro turbine is JP4. Considering that this type of fuel is imported and also according to its pollution, methane as a more available as well as a clean and cheap fuel can be a viable alternative for this micro turbine. The main objective in this research is that without any changes in combustion chamber dimensions and inlet flow, besides achieving an appropriate pattern for methane injection as well as acceptable flame, to attain the optimized chamber. The Flame obtained in this study was acceptable and average outlet temperature of the combustion chamber is proportional to the performance of micro turbine. The results were compared with simulation results for this chamber with kerosene fuel showing the very low percentage of error. The design improvement results show that the temperature in the primary zone of the chamber which causes damage to the parts, has been reduced significantly.Keywords: Auxiliary power unit, GTCP85-180 micro turbine, Combustion chamber, Design improvement
-
در این نوشتار اثرات فرایند نورد در کانال های همسان زاویه دار (E C A R) بر خواص مکانیکی و عمر خستگی ورق های حاصل از این فرایند بررسی شده است. بدین منظور ابتدا ورق های آلومینیومی 5083A l- تولید شده طی این فرایند تحت آزمون های مکانیکی مختلف نظیر کشش، سختی و خستگی کششی قرار گرفتند. بررسی های خستگی براساس روش کرنش پایه با دامنه ی کرنش ثابت، فرکانس 0٫5 هرتز و نسبت کرنش 0٫75 انجام شده است. تمامی آزمون ها در محیط استاندارد آزمایشگاهی انجام شده، و نتایج حاصله حاکی از افزایش استحکام کششی نمونه با سه بار عبور از قالب تا حدود 2 برابر نمونه ی آنیل شده ی اولیه است؛ این افزایش استحکام کششی با کاهش ازدیاد طول نمونه همراه بوده است. سختی ورق ها نیز به طور پیوسته با افزایش تعداد عبورها بیشتر می شود. نتایج آزمون خستگی نشان می دهد که عمر خستگی در محدوده ی زیر $10^5$ چرخه با افزایش تعداد عبورها مرتبا کاهش می یابد.
کلید واژگان: نورد در کانال های همسان زاویه دار, استحکام کششی, عمر خستگی, خواص مکانیکیEqual Channel Angular Rolling (ECAR) is a continuous severe plastic deformation process. In this process, severe shear strains are applied to the sheet. This strain increases the yield or ultimate strength of sheet without signicant change in sheet dimension. In this article, the eect of ECAR process on mechanical properties and fatigue life of manufactured sheets will be studied. Four Al-5083 samples have been prepared and annealed for obtaining stress-free samples. Three samples have been rolled by ECAR process with 1, 2, and 3 pass of rolling, respectively. Mechanical tests including tensile test, hardness, and axial fatigue tests have been carried out on prepared samples. Fatigue tests have been implemented according to strain-based approach with constant strain ratio and 0.5 Hz frequency of loading. Strain ratio (ratio of minimum strain to maximum strain in each cycle) is selected which equals 0.75. All of the tests have been carried out in a controlled laboratory condition. Fatigue life of samples is dened as the total of cycles before complete rupture of samples. Results show that the ultimate tensile strength (UTS) of samples increases with increasing the pass of rolling. Also, the maximum elongation of samples decreases. Maximum elongation was 17% in annealed sample, while it decreases to 10% in sample with three pass of rolling. The hardness of samples has been measured by Vickers micro harness test. The hardness of samples increases at higher pass of rolling. Fatigue test results show that fatigue life of Al-5083 samples decreases in manufactured sheets of equal channel angular rolling process.
Keywords: Equal channel angular rolling, tensilestrength, fatigue life, mechanical properties -
در این مطالعه تاثیر پارامترهای جوشکاری بر اندازه ی دکمه ی جوش در جوشکاری مقاومتی نقطه ای آلیاژهای منیزیم مورد بررسی قرار گرفته و میزان تاثیرگذاری هر یک از پارامترها مشخص شده است . برای این کار میزان اهمیت هر پارامتر به وسیله طراحی آزمایش DOE معین گردید و از یک مدل المان محدود دوبعدی متقارن کوپل شده به صورت مکانیکی-الکتریکی-حرارتی، برای پیش بینی توزیع دما و رشد دکمه ی جوش در طی مراحل جوشکاری استفاده شد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با آزمایش های عملی در دو حالت استفاده از جریان مستقیم(DC) و جریان متناوب(AC) مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش شدت جریان و زمان اعمال جریان اندازه ی دکمه ی جوش افزایش می یابد همچنین نیروی الکترود و زمان اعمال نیرو بر اندازه ی دکمه ی جوش تاثیر چندانی ندارد. در این بررسی نوع منبع جریان نیز مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد در شرایط برابر منبع جریان DC نسبت به AC دکمه ی جوش بزرگتری ایجاد می کند.کلید واژگان: جوش مقاومتی نقطه ای, آلیاژ منیزیم, مدل المان محدود, طراحی آزمایش DOE, دکمه ی جوش
-
امروزه استفاده از ورق های دولایه ی فلزی راه حلی مناسب برای تولید محصولاتی چند کاربره محسوب می شود. به طور کلی ورق های دولایه فلزی دارای ویژگی هایی از قبیل بهبود شکل پذیری ورق با شکل پذیری کم، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش، کاهش وزن و هزینه قطعات تولیدی می باشند. به همین منظور مطالعه میزان شکل پذیری ورق های دولایه ی فلزی، دارای نقشی اساسی در طراحی عملیات شکل دهی ورق های فلزی می باشد. نمودار حد شکل دهی روشی مناسب برای تعیین قابلیت شکل پذیری ورق های فلزی در فرآیندهای شکل دهی فلزات می باشد. هدف در این کار پژوهشی، انجام آزمایش تجربی برای تعیین نمودار حد شکل دهی ورق های دولایه ی فلزی بوده است. نمودار حد شکل دهی به عنوان یک معیار برای پیش بینی وقوع حالت گلویی شدگی که در نهایت منجر به پارگی ورق فلزی می شود به کار گرفته خواهد شد. در تحقیق حاضر، نمودار حد شکل دهی ورق دولایه ی فلزی آلومینیم-مس برای نخستین بار به صورت تجربی به دست آمده است.کلید واژگان: ورق دولایه ی فلزی, منحنی حد شکل دهی, مطالعه ی تجربی, شکل پذیریNowadays, two-layer metallic sheets have become as a useful solution to produce multi-functional products. Generally, two-layer metallic sheets can have advantageous characteristics such as increasing formability of the low formable component, improving the corrosion and wear resistance and reducing weight and cost of manufactured products. Therefore, understanding the forming limit behavior of a two-layer metallic sheet has an essential role in the design of sheet metal forming processes. Forming limit diagram (FLD) is a suitable method to predict the formability of metallic sheets in sheet metal forming operations. The aim of this research was to determine the forming limit diagram in Aluminum-Copper two-layer metallic sheets experimentally. The forming limit diagram can be used as a criterion in order to predict necking initiation which may cause tearing in sheet metal forming processes. In this paper, the forming limit diagrams of Aluminum-Copper two-layer metallic sheets have been obtained through an experimental procedure for the first time.Keywords: Two, Layer Metallic Sheet, Forming Limit Diagram, Experimental Study, Formability
-
هدف از این پژوهش بررسی اثر نیروی الکترود و زمان اعمال آن بر تنش های پسماند ناشی از جوشکاری مقاومتی نقطه یی آلیاژ 6-T6061 آلومینیوم است. در این مطالعه از یک مدل المان محدود مکانیکی الکتریکی حرارتی دو بعدی با تقارن محوری برای پیش بینی توزیع دما، اندازه ی دکمه ی جوش و تنش های پسماند استفاده شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی با آزمایش های عملی که تنش های پسماند در آنها با استفاده از تفرق اشعه ی x اندازه گیری شده، مقایسه شده است. مطالعات نشان می دهد بالاترین مقدار تنش پسماند کششی در فصل مشترک ورق ها و مرکز دکمه ی جوش رخ می دهد و در راستای شعاع جوش مقدار تنش ها کاهش می یابند. نتایج حاصله نشان گر آن است که با افزایش نیروی الکترود و زمان اعمال آن تنش های پسماند افزایش می یابند اما تاثیر زمان اعمال نیرو بر تنش های پسماند بیشتر از مقدار نیرو است.
کلید واژگان: جوشکاری مقاومتی نقطه ای, تنش پسماند, مدل المان محدود, نیروی الکترود, زمان اعمال نیروNowadays, application of light materials, such as aluminum sheeting, plays a very important role in various utomotive and aerospace industries. Resistance spot welding is a widely used method in assembly lines of such industries. The main purpose of this study is to investigate the effect of electrode force and time on residual stresses produced by the resistance spot welding of aluminum alloy, 6061-T6. In this study, a two-dimensional electro-thermo-mechanical finite element model with axial symmetry has been employed to predict the temperature, nugget size and distribution of residual stress in the resistance spot welding process. For more realistic analysis, temperature dependent physical and mechanical properties have been defined for the electrodes and sheets. The simulation results have been compared with the results obtained from experimental tests. For validation, the nugget size and residual stresses were ompared. The diameter of the nugget was measured by metallographical observation, and the residual stresses were measured by an X-ray diffraction method at three points of the nugget in three equal samples. The studies show that the highest amount of tensile residual stress occurs at the intersection of the sheets and at the center of the nugget; by moving away from the center along the nugget radius, residual stresses diminish. To study, numerically, the electrode force effect and its time, a set of parametric studies was designed. These parameters are current, current time, and either force or its time. The results indicate that by increasing the electrode force and its time, the residual stresses increase. But the effect of electrode force is less than its time on residual stresses. This fact refers to higher heat transfer and cooling rate at the welding zone. An increase in forcing time causes a higher cooling rate, and more columnar dendrite structure can be observed in the nugget area. This will create concentrated residual stresses at the nugget zone.Keywords: Resistance spot welding, residual stress, finite element method, electrode force, force time -
در این پژوهش مکانیزم طراحی شده برای قلمزنی ورق های فلزی بررسی عددی شده است، این مکانیزم شباهت زیادی به شکل دهی تدریجی ورق دارد، در این روش شکل دهی، ورق مقید شده و ابزار شکل دهنده با حرکت تدریجی خود، طرح موردنظر را روی ورق ایجاد می نماید. تفاوت اصلی مکانیزم طراحی شده با شکل دهی تدریجی معمولی عبارت است از: امکان کنترل انرژی و زمان ضربه و مقید کردن ورق به کمک ماده محافظ پشت آن، بجای گرفتن اطراف ورق. در این مکانیزم از سولنوئید جهت تولید حرکت ضربه ای استفاده شده است تا بتوان ضربه را کنترل نمود. با تحریک سولنوئید هسته به سمت مرکز سیم پیچ حرکت می کند. با کنترل ولتاژ می توان قدرت ضربه و با تغییر شیوه تحریک می توان سرعت ضربه را کنترل نمود. در این مقاله سولنوئید مورداستفاده شبیه سازی شده است. بدین منظور نرم افزار به کمک معادلات مغناطیس نیروی وارد بر هسته را بدست می آورد، سپس به کمک رابطه نیوتن که با یک معادله دیفرانسیل درجه دو خطی بیان شده است جابجایی هسته محاسبه می شود، برای ایجاد قابلیت جابجایی هسته، در مدل سازی از مش انعطاف پذیراستفاده شده است، برای صحت سنجی مدل آزمایشی صورت گرفته است که نیروی وارد بر هسته را در طول کورس به دست می آورد. هندسه نوک هسته یکی از پارامترهایی است که بر انرژی ضربه موثر است، ازاین رو زاویه مناسب برای نوک هسته بدست آمده است. ازآنجاکه جرم هسته قابل تغییر است تاثیر این پارامتر و سوراخ کردن هسته برای کاهش وزن آن مدنظر قرار گرفته است. درنهایت تاثیر پوسته دربرگیرنده سیم پیچ بر قدرت و انرژی ضربه بررسی شده است.
کلید واژگان: شکل دهی تدریجی ورق, ضربه زن مغناطیسی, قلمزنی, نمونه اولیهIn this research the designed mechanism for chasing and repoussé of sheet metal is studied. This mechanism is similar to incremental sheet metal forming. In this kind of sheet metal forming, sheet is fixed and forming tool pastes desired pattern incrementally. The major difference between designed mechanism and traditional incremental forming is as follows: control on the punch energy and sequence, and fixing sheet by using protectant material behind it instead of clamping sheet sides. In this mechanism, the solenoid is used as a hammer. The plunger moves to the center of the coil while energized. Striking energy could be controlled by controlling the excitement voltage and punching sequence thus could be adjusted by manipulating the excitement algorithm. In this paper, the utilized solenoid is simulated. The mechanical and magnetic relations are merged for this. And the effect of core head geometry and plunger mass and coil covers on the strike energy and hence power is studied.Keywords: Incremental sheet metal forming, magnetic hammer, chasing, repoussé, prototyping -
با بررسی های انجام شده به روی میکروتوربین گازی 180-85GTCP مشخص گردید که عیوب قسمت داغ موتور دارای فراوانی قابل ملاحظه ای می باشند. موتور مذکور الزاماتی را مبنی بر محدودیت کارکرد مداوم دارد و در صورت عدم رعایت این الزامات، بیشترین صدمه متوجه قسمت گرم موتور خواهد بود. از این رو با استفاده از روش های عددی که ضمن داشتن دقت کافی، هزینه بسیار پایین تری را نسبت به انجام آزمایش دارند، می-توان توزیع فشار، سرعت و دمای خروجی محفظه احتراق استوانه ای واقعی میکروتوربین را به دست آورده و با ارائه هندسه ای جدید، عملکرد مناسب-تری را برای محفظه احتراق حاصل نمود. تغییرات هندسی در نوع و محل سوراخ های خنک کاری لایه ای و سوراخ های رقیق سازی سبب به دست آوردن پروفیل دمای مناسب تری در نزدیک دیواره و خروجی محفظه احتراق خواهد شد. با به دست آوردن توزیع دمای مناسب در مجاورت دیواره و در خروجی محفظه می توان عیوب محفظه احتراق و عیوب توربین را کاهش داد. مقایسه پروفیل های دما در هندسه اصلی و هندسه های بهینه سازی شده نشان می دهد که پروفیل دمای خروجی در هندسه جدید دارای پیک های دمایی کمتری نسبت به پروفیل اصلی بوده و پروفیل دما در آن یکنواخت تر می باشد. متوسط دمای خروجی از محفظه احتراق اصلی 950 کلوین و متوسط دمای خروجی محفظه بهینه شده 1000 کلوین محاسبه شده، از این رو بازده حرارتی محفظه بهینه شده 8 درصد از بازده حرارتی محفظه اصلی بیشتر است.کلید واژگان: چند لایه های فلز الیاف, انرژی ضربه زننده, ضربه سرعت پائین, ضخامت لایه هاA study was conducted to investigate performance of a GTCP85-180 gas micro-turbine. It was concluded that hot compartment defects are significant in numbers. Due to the long time performance¡ this engine has many limitations; ignoring these limitations will cause severe damages to the hot compartment of the engine. Using numerical method which has both sufficient accuracy and low cost in comparison to experimental tests¡ temperature distribution and output temperature for this micro-turbine were computed. Afterward¡ by proposing a new geometry for the combustion chamber and conducting new simulation¡ a better performance was achieved. Changes in cooling holes and diluting holes configuration resulted in smoother temperature profile near the wall boundary and also output of the combustion chamber. This smoother temperature resulted in the reduction of the defects in combustion chamber and turbine blades. By comparing the temperature profile of both geometries it is evident that the proposed geometry has fewer temperature peaks in compare to the original one and it also has a smoother temperature distribution. According to the fact that mean output temperature of the original combustion chamber and proposed chamber is 950K and 1000k respectively¡ it is concluded that by using the proposed geometry¡ thermal efficiency is improved by 8 percent.Keywords: Micro, turbine combustion chamber, temperature profile, combustion chamber optimization, combustion chamber defects
-
با توجه به گسترش روزافزون استفاده از ورق های چند لایه در صنایع مختلف بررسی عملیات پرکاربرد برش روی این ورق ها، ضروری می باشد. در این مقاله مطالعه ای روی فرایند برش دقیق یک ورق چندلایه Al/Cu/Al انجام شده است. جهت به دست آوردن نتایج دقیق عددی، شبیه سازی المان محدود ورق های چندلایه در روشی جدید با استفاده از مدل جانسون-کوک و فرمول بندی ALE در نرم افزار ABAQUS/Explicit صورت گرفته است. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با مطالعه تجربی روی فرایند برش دقیق نشان می دهد. نتایج نشان می دهد با افرایش نیروی سنبه مخالف کیفیت سطح بهبود و نیروی سنبه افزایش می یابد. بررسی لبه عرضی نمونه نشان می دهد که در زیر لایه ی آلومینیوم، لایه ها به میزان نسبتا زیادی دچار تغییر شکل می گردند.
کلید واژگان: ورق چندلایه, برش دقیق, شبیه سازی المان محدود, مدل جانسون, کوک, نیروی سنبه مخالفDue to the increasing use of multilayer sheets in various industries, the study of widely used blanking operation on these sheets is necessary. In this paper a study on the process of fine blanking of a multilayer sheet of Al / Cu / Al is done. In order to get accurate numerical results, finite element simulations of multilayer plate are conducted by using JohnsonCook model and ALE formulation in ABAQUS/ Explicit commercial finite element code. The results are in good agreement with experimental results. The results show that with increasing counter punch force the surface quality is improved and the shear force is increased. Microscopic examination of the lateral edges show that below the aluminum layer edge, relatively large amount of plastic deformation is observed.Keywords: Multilayer Sheet_Fine Blanking_Finite Element Simulation_Johnson CookModel_Counter Punch Force -
در این مقاله، تاثیر فرایند پرس با کانال های همسان زاویه دار (ECAP1) بر ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ AM30 منیزیم مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج، تاثیر قابل توجه فرایند ECAP را در ایجاد ساختار ریز دانه نشان می دهد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که اندازه دانه ها از 4/20 میکرومتردر حالت اکسترود شده به 2/7 میکرومتردر پاس اول و 9/3 میکرومتردر پاس چهارم کاهش یافت. نتایج پاس چهارم افزایش چکش خواری و کاهش استحکام تسلیم را در مقایسه با حالت اکسترود شده نشان داد. این رفتار می تواند بر اساس میزان بالای نرم شدن ناشی از تشکیل بافت در مقابل اثر ریز دانه شدن بر استحکام توضیح داده شود. نتایج آزمون سختی در مقطع عرضی نمونه ها، افزایش سختی و توزیع یکنواخت کرنش در پاس های بالاتر فرایند ECAP را نشان داد.
کلید واژگان: پرس با کانال های همسان زاویه دار, آلیاژ AM30 منیزیم, ساختار ماده, ریز سختیIn this paper، the effect of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) process on the structure and mechanical properties of AM30 magnesium alloy was studied. The results showed a considerable effect of ECAP process on creating an ultrafine grain size structure. Scanning Electron Microscope indicated that the grain size dropped from 20. 4 µm in the extruded form to 7. 2 µm in the first pass and 3. 9 µm in fourth pass. The fourth pass presented higher ductility and lower yield stress in comparison with the extruded case. This behavior can be explained based on higher rate of texture softening versus the effects of the grain refinement on strength. The hardness test on the samples cross-section showed an increase in hardness and a uniform strain distribution at higher ECAP passes.
Keywords: Equal channel angular pressing, AM30 magnesium alloy, Material structure, Micro, hardness -
یکی از روش های مرسوم جهت نمونه سازی سریع، استفاده از روش شکل دهی تدریجی می باشد. از این میان، فرایند شکل دهی تدریجی ضربه ای، در چند سال اخیر توسعه یافته است. در این روش، با حرکت فرکانسی یک پانچ ضربه زننده روی یک ورق کلمپ شده، یک قطعه سه بعدی بدون استفاده از قالب خاص تولید شده است. در این مقاله، تاثیر پارامترهای ابزار بر شکل پذیری ورق آلومینیم 1100 در فرایند شکل دهی تدریجی ضربه ای مورد مطالعه قرار می گیرد. جهت بررسی این موضوع، ابتدا ورق مورد نظر از طرفین کلمپ می گردد. سپس با در نظر گرفتن زاویه مخروط، ضربات پانچ با قطر و فرکانس معین اعمال می گردد تا مخروط در ارتفاع مشخصی دچار شکست شود. در نهایت با ثبت مقادیر ارتفاع و زاویه مربوطه، وابستگی آن به قطر پانچ و فرکانس ضربه مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد. با بررسی نتایج مشخص گردید که با کاهش قطر پانچ، کرنش ماکزیمم در راستای ضخامت در ارتفاع بیشتری از مخروط اتفاق می افتد. همچنین با افزایش قطر پانچ، میزان شکل پذیری ورق آلومینیم 1100 زیاد شده و با کاهش فرکانس ضربه نیز میزان شکل پذیری ورق افزایش می یابد.
کلید واژگان: شکل دهی تدریجی, آلومینیم 1100, قطر, فرکانس, شکل پذیریNew trends have been observed in recent years for rapid prototyping of sheet metal parts by Incremental Forming process particularly at low quantity production. Recent ideas have been presented for a new type of this process known as Incremental sheet metal hammering (ISMH) method. In ISMH process, by sequence moving of a hammering punch over a clamped sheet metal, a three-dimensional work piece is produced without using a die. In this paper, the effect of tool parameter on the formability of Al-1100 will be studied. To investigate this issue, the sheet is clamped. Then by considering the cone angle, hammering is applied at a certain diameter and frequency until the failure happens. By recording the angle and the height values at failure point, a correlation has been extracted between the diameter and the frequency. Analysis of the results shows that by decreasing the diameter of the punch, maximum strain in the direction of thickness is observed at higher height. Also, by increasing the diameter of the punch, formability of Al-1100 increases. Also, it is shown that by increasing the impact frequency, the formability of the sheet will be decreased.Keywords: Incremental forming, Al, 1100, Diameter, Frequency, Formability
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.