فهرست مطالب

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال دهم شماره 11 (بهمن 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/02/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پژمان نیک اندیش* صفحات 1-15
    حرکت مغزی در ساختار سوپاپ های یک طرفه ی هیدرولیکی، تحت تاثیر فشار روغن، با لرزش و ارتعاش همراه است. در این مقاله، برای کاهش لرزش در سوپاپ های یک طرفه و کاهش استهلاک آنها، از مغزی شامل لبه ی انحراف جریان، استفاده شده است. برای بررسی عملکرد این سوپاپ یک طرفه، تاثیر فشار روغن، جابجایی و طول لبه ی انحراف جریان، بر برخی کمیت های وابسته، به روش عددی و تجربی، مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی های مختلف نشان داد که در همه شرایط کاری، نتایج حاصل از اندازه گیری کمیت های فیزیکی، اختلافی کمتر از 5 درصد با نتایج حاصل از تحلیل عددی، دارند. بررسی های بیشتر نشان داد که ایجاد لبه های انحراف جریان 2، 4 و 6 میلیمتری در بخش انتهایی مغزی به کار رفته در ساختار درونی سوپاپ یک طرفه ی هیدرولیکی، به ترتیب، موجب افزایش 2/3، 1/18 و 9/22 درصدی نیروی محوری وارد بر مغزی می گردند. این در حالی است که ایجاد لبه ی انحراف جریان، کاهش 57/1 درصدی ضریب تخلیه سوپاپ را به همراه دارد. همچنین، ایجاد انحنای 4 میلیمتری در مجرای ورودی سوپاپ، موجب افزایش 2/14 درصدی نیروی محوری وارد بر مغزی متحرک می گردد. در ضمن، افزایش جابجایی مغزی سوپاپ، ضمن افزایش نیروی وارد بر آن، افزایش ضریب نیرو و ضریب تخلیه ی سوپاپ را به همراه داشت. همچنین، در جابجایی های مختلف مغزی، ضریب تخلیه ی سوپاپ یک طرفه، شامل مغزی بدون لبه ی انحراف جریان، بیشتر از ضریب تخلیه ی سوپاپ شامل مغزی با لبه ی انحراف جریان، تعیین گردید.
    کلیدواژگان: سوپاپ یک طرفه، تحلیل عددی، تحلیل تجربی
  • بهنام آخوندی*، عرفان خسرویان، وحید مدانلو صفحات 16-23
    بهبود خواص مکانیکی قطعات چاپ شده توسط چاپگر سه بعدی بر اساس فن آوری لایه نشانی ذوبی، توسط الیاف پیوسته (کربن، شیشه و آرامید) مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. با توجه به ذات فرآیندهای ساخت افزایشی که قطعه را به صورت لایه لایه تولید می کنند، در اکثر تحقیقات صورت گرفته الیاف پیوسته در یک سطح صاف لایه نشانی می شوند. در مواردی هم که الیاف بر روی سطوح منحنی لایه نشانی می شوند از ربات هایی با درجات آزادی بالا استفاده شده است. در این پژوهش روشی برای لایه نشانی الیاف پیوسته شیشه بر روی سطح منحنی ارائه می گردد. این روش بر روی چاپگرهای ساده و ارزان قیمت پیاده سازی می شود. روش ارائه شده مبتنی بر اصلاح جی کد، ایجاد یک محور دورانی برای نازل، به کارگیری و استفاده از تکنیک های طراحی و ساخت به کمک رایانه است. در نهایت با اسکن سه بعدی قطعه چاپ شده و مقایسه آن با مدل سه بعدی میزان انحراف و تلورانس فرم سطحی تعیین می گردد. نتایج تجربی حاصل، حاکی از کارایی روش ارائه شده برای لایه نشانی الیاف پیوسته بر روی سطوح منحنی است. با سیستم ارائه شده الیاف پیوسته با روش آغشته سازی هم زمان بر روی یک سطح که متشکل از مسیرهایی با درجه انحنای مختلف است لایه نشانی می شوند. نتایج حاصل از مقایسه نمونه اسکن شده با نمونه چاپ شده نشان می دهد که حداکثر میزان انحراف حاصل شده 0.1 میلی متر است. این میزان خطا با توجه به ماهیت انقباض و اعوجاج مواد پلیمری گرمانرم در فرآیندهای شکل دهی با توجه به استاندارد DIN 16901 قابل قبول است.
    کلیدواژگان: چاپگر سه بعدی، فرآیند لایه نشانی ذوبی، الیاف پیوسته شیشه، سطوح منحنی، پلیمرهای گرمانرم، کامپوزیت
  • محمد شریفی زاده، نصرالله بنی مصطفی عرب*، امیر رفاهی اسکویی صفحات 24-38

    در سال های اخیر ساخت افزایشی اهمیت چشم گیری در زمینه تولید بدست آورده است. بیشتر تکنولوژی های ساخت افزایشی فلزات، شامل فرآیندهای ذوب و انجماد هستند که سبب ایجاد چالش های متالورژیکی می شوند. ساخت افزایشی اصطکاکی اغتشاشی یک روش ساخت افزایشی حالت جامد جدید می باشد که با چالش های متالورژیکی رایج در روش های ذوبی معمول مواجه نیست. از این فرآیند می توان برای ساخت نانوکامپوزیت های آلومینیوم سیلیکون کاربید که در صنایع مختلف از جمله نظامی، هوافضا، خودروسازی و... کاربردهای فراوانی دارند استفاده نمود. هدف اصلی این تحقیق، تحلیل تجربی اثر متغیرهای سرعت چرخشی ابزار، سرعت پیشروی ابزار و تعداد پاس ها  در فرآیند ساخت افزایشی اصطکاکی اغتشاشی بر ریزسختی و میزان سایش نانوکامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کاربید تولید شده با این روش می باشد. بدین منظور، از روش سطح پاسخ و نرم افزار مینی تب برای طراحی آزمایش ها، تجزیه و تحلیل آماری و نیز بهینه سازی متغیرها استفاده شد. تنظیمات بهینه سازی چند منظوره با هدف افزایش ریزسختی و کاهش میزان سایش انتخاب شدند. ترکیب مقادیر بهینه متغیرها جهت دستیابی به اهداف بهینه سازی تعیین و نتایج بدست آمده صحت سنجی شد. نتیجه بهینه سازی با  مطلوبیت 0/87 در سرعت چرخش ابزار 1000 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی ابزار 50 میلی متر بر دقیقه و تعداد پاس یک حاصل شد. پاسخ های بهینه پیش بینی شده 104 ویکرز برای ریزسختی و 0/013 گرم برای سایش در مقایسه با نتایج تجربی از در صد خطای کمی برخوردار بودند..

    کلیدواژگان: ساخت افزایشی، نانوکامپوزیت، روش سطح پاسخ، بهینه سازی
  • پرویز اسدی*، علی فضلی، حسین جعفرزاده، حسین ملکی صفحات 39-48
    در این پژوهش آزمایش و اندازه گیری حجم سوخت نازل های سوخت دوگانه سوز توربین GE-F9 با استفاده از انجام آزمایش های تجربی توسط دستگاه ردیف چینی نازل سوخت گازی (طراحی و ساخته شده در شرکت پرداد کامه صنعت) مورد بررسی قرار گرفتند. در ادامه، جهت نصب نازل ها بر روی توربین از الگو فرایند معینی به منظور ردیف چینی آن ها توسط نرم افزار ویژه دستگاه استفاده شد. اختلاف دمایی به عنوان یکی از مهم ترین متغیرهای خروجی تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان داد که کاهش اختلاف جریان گاز مصرفی تا 2% و اختلاف دمایی تا 20 درجه سانتی گراد با انتخاب یک دسته 14 عددی از میان 30 نازل اولیه و همچنین ردیف چینی مناسب توسط نرم افزار امکان پذیر است. همچنین از طرفی در صورت استفاده از 2 دسته نازل از میان 30 نازل اولیه، می توان اختلاف جریان نازل ها را تا 6 و 9% کاهش داد و در عوض با استفاده از نرم افزار ردیف چینی اختلاف دمایی را زیر 28 درجه سانتی گراد حفظ نمود.
    کلیدواژگان: توربین گازی، GE-F9، سوخت رسانی متوازن، ردیف چینی نازل، اختلاف دمایی
  • امین سیاهوشی، محمد شهبازی، سید علی نیک نام* صفحات 49-60
    با توجه به اهمیت زبری سطح در قطعات ماشینکاری شده، باید با انتخاب پارامترهای صحیح برشی و غیر برشی، پیش بینی و بهینه سازی آن را تحقق بخشید. یکی از روش های استفاده شده در این حوزه پیش بینی زبری سطح با روش های سنتی بوده است و از روش های فراابتکاری کمتر استفاده شده است. در نتیجه در این تحقیق، با استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی و به صورت خاص تر با استفاده از الگوریتم شبکه عصبی فازی و همچنین الگوریتم ترکیبی شبکه عصبی فازی مبتنی بر ژنتیک، بر روی داده های بدست آمده مدلی ایجاد می گردد که بتواند پیش بینی یک خروجی خاص (به طور مثال زبری سطح) را انجام دهد. در مجموع از داده های 162 آزمایش برای سه آلیاژ آلومینیوم 7075، 6061 و 2024 استفاده شد که شامل سرعت برشی، عمق برش، نوع پوشش ابزار، نرخ پیشروی ابزار و خروجی زبری سطح می باشد. ورودی پنجمی نیز که مبین خواص مکانیکی مواد از جمله استحکام کششی، مقاومت برشی و سختی می باشد استفاده گردید و مدل سازی به صورت یکپارچه برای هر سه آلیاژ انجام گردید. در این پژوهش داده های دو نوع از سه نوع آلیاژ موجود به عنوان داده آموزش و سومی برای داده تست استفاده شد. شبیه سازی انجام شده روی داده ها با استفاده از معیارهای رگرسیون (R) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) مورد ارزیابی قرار گرفت. دقیق ترین نتیجه از بین دو روش ANFIS (سیستم استنتاجی فازی-عصبی تطبیقی) و ANFIS-GA (مدل ترکیبی سیستم استنتاجی فازی-عصبی تطبیقی همراه با الگوریتم ژنتیک) با رگرسیون 838/0 برای زبری سطح برای داده های تست بدست آمد.
    کلیدواژگان: ماشینکاری، زبری سطح، ANFIS، ANFIS-GA
  • یاشار کیانی، یعقوب دادگر اصل*، حسن مسلمی نائینی صفحات 61-76
    در این مقاله اثر پارامتر های نوع الگوی گل (از نظر کاهشی، افزایشی و یا ثابت بودن)، میزان شکل دهی در هر ایستگاه، ضخامت، تعداد ایستگاه شکل دهی و نوع ماده ی اولیه بر برگشت فنری در فرایند شکل دهی مجدد لوله با مقطع مربعی مورد بررسی قرار گرفته است. عامل بسیار تاثیرگذار در کنترل عیوب محصول از جمله برگشت فنری، طراحی الگوی گل مناسب است. در صورت عدم طراحی مناسب آن، محصول نهایی دچار برگشت فنری یا عیب جدایش می شود. پارامترهای تاثیرگذار بر پدیده برگشت فنری مورد بررسی قرارگرفته و الگوی گل مناسب انتخاب گردیده است. همچنین این الگو ی گل با الگو های گل خط پروفیل سازی شرکت سپنتا مقایسه و بهبود در میزان برگشت فنری مشاهده شد. نتایج نشان داد روش شکل دهی کاهشی نسبت به روش های دیگر، میزان برگشت فنری کمتری دارد. با کاهش ضخامت، احتمال پدید آمدن عیب جدایش افزایش پیدا می کند و با افزایش ضخامت به جهت کنترل برگشت فنری نیاز است که شکل دهی بیشتری به لوله تخصیص داده شود. همچنین در صورت کاهش ایستگاه که منجر به تخصیص دادن بیش از حد شکل دهی در هر ایستگاه می شود، احتمال پدیدار شدن عیب جدایش افزایش می یابد و در فولادهای دارای استحکام بالا، افزایش تعداد ایستگاه شکل دهی راه کاری مناسب در کنترل برگشت فنری می باشد.
    کلیدواژگان: فرایند شکل دهی غلتکی سرد، شکل دهی مجدد، برگشت فنری، الگوی گل
|
  • Pezhman Nikandish * Pages 1-15
    The movement of the poppet in the structure of hydraulic check valves is accompanied by vibration under the influence of oil pressure. In this article, to reduce vibration and wear in check valves, a poppet including the edge of the flow deviation is used. Therefore, to evaluate the performance of this sample check valves, the effect of oil pressure, displacement, and length of the flow deflection edge, on some dependent quantities, was investigated numerically and experimentally. Various evaluations showed that in all working conditions, the results of measurement of physical quantities have a difference of less than 5% from the results of numerical analysis. Further investigations showed that the creation of 2, 4, and 6 mm flow deflection edges in the end part of the poppet used in the internal structure of the hydraulic check valve, increases the axial force by 2.3, 18.1, and 22.9 percent, respectively. While the creation of the edge of the flow deviation poppet reduces the discharge coefficient of the valve by 1.57%. Also, creating a curve of 4 mm in the inlet port of the valve increases the axial force on the moving poppet by 14.2%. In addition, the increase in displacement of the poppet, while increasing the force on it, increased the force coefficient and the discharge coefficient of the valve. Also, in different valve displacements, the discharge coefficient of a check valve including a valve without a flow deviation edge is higher than the discharge coefficient of a valve including a valve with a flow deviation edge.
    Keywords: Check Valve, Numerical Analysis, Experimental Analysis
  • Behnam Akhoundi *, Erfan Khosravian, Vahid Modanloo Pages 16-23
    Improving the mechanical properties of the 3D printed parts by a 3D printer based on fused filament fabrication by continuous fibers (carbon, glass, and aramid) has been the focus of many researchers. Due to the nature of additive manufacturing processes that produce the parts layer by layer, in most of the research, continuous fibers are layered on a 2D surface. Robots with high degrees of freedom have been used in cases where fibers are placed on curved surfaces. In this research, a method for deposition of the continuous glass fibers on a curved surface is presented. This method is implemented on a simple and cheap 3D printer. The presented method is based on modifying the G-code, creating a rotating axis for the nozzle, and applying and using computer-aided design and manufacturing techniques. Finally, by 3D scanning of the printed sample and comparing it with the 3D model, the amount of deviation and tolerance of the surface form is determined. The obtained experimental results indicate the effectiveness of the presented method for the deposition of continuous fibers on curved surfaces. With the presented system, continuous fibers are deposited on a curved surface that consists of paths with different degrees of curvature, by simultaneous impregnation of fiber and polymer. Comparing the scanned sample with the printed sample shows that the maximum deviation is 0.1 mm. This error is acceptable due to the nature of shrinkage and distortion of thermoplastic polymer materials in forming processes according to the DIN 16901 standard.
    Keywords: 3D Printer, Fused Filament Fabrication, Continuous Glass Fibers, Curved Surfaces, Thermoplastic Polymers, Composite
  • Mohammad Sharifizadeh, Nasrollah Bani Mostafa Arab *, Amir Refahi Oskouei Pages 24-38

    In recent years, additive manufacturing has gained significant importance in the field of production. Most of the additive manufacturing technologies for metals involve melting and solidification processes, leading to metallurgical challenges. The friction stir additive manufacturing process is a novel solid-state method that does not face the common metallurgical challenges associated with the traditional melting methods. This process can be used for the production of aluminum-silicon carbide nanocomposites that find many applications in industries such as military, aerospace, automotive, etc. The primary objective of this research is to experimentally analyze the effect of tool rotational speed, tool traverse speed, and number of passes in friction stir additive manufacturing on the microhardness and wear amount of aluminum-silicon carbide nanocomposite manufactured by this method. To this end, the response surface method and Minitab software were used for experimental design, statistical analysis, and optimization of the parameters. Multi-objective optimization settings were selected to increase microhardness and reduce wear. The combinations of optimal values of the parameters were determined to achieve the optimization goals, and the results were validated. The optimization result with 0.87 desirability is obtained with a tool rotational speed of 1000 rpm, a tool traverse speed of 50 mm/min, and one pass. The predicted optimal responses of 104 Vickers for microhardness and 0.013 gr for wear had a small percentage of error compared to the experimental results.

    Keywords: Additive Manufacturing, Nanocomposite, Response Surface Method, Optimization
  • Parviz Asadi *, Ali Fazli, Hossein Jafarzadeh, Hossein Maleki Pages 39-48
    In this research, fuel nozzles of GE-F9 turbine were tested, and fuel flow was measured using a Nozzle Layout device, which was designed and manufactured by Pardad Kameh Sanat Company. Then, the layout of nozzles was suggested by the special software of the device based on a specific algorithm, and it was installed on the turbine. The temperature spread was evaluated as the most important result of this research. The results show that by selecting a set of 14 out of the 30 initially provided nozzles and then using the layout recommended by the software, it is possible to reduce the gas flow difference by 2% and the temperature spread by 20 ℃. However, using two sets of nozzles out of the 30 provided can reduce the flow difference of the nozzles to 6% and 9%, respectively. In addition, with the help of the Nozzle Layout software, the temperature spread can be maintained below 28 ℃.
    Keywords: Gas Turbine, GE-F9, Fuel Flow Balancing, Nozzle Layout, Temperature Spread
  • Amin Siahvashi, Mohammad Shahbazi, Seyed Ali Niknam * Pages 49-60
    Considering the importance of surface roughness in machined parts, it is necessary to identify the factors that play an essential role in determining and improving surface quality. In this regard, they can be predicted and optimized by choosing suitable parameters. One of the methods used in this area is the prediction of surface roughness with traditional methods. However, limited studies were found on using meta-heuristic methods. As a result, this study proposed a model using A.I. algorithms and, more specifically, the fuzzy neural network algorithm and the combined algorithm of the fuzzy neural network. In total, 162 tests were used on three aluminum alloys 7075, 6061 and 2024, which include a variation of cutting speed, depth of cut, tool coating, feed rate, and surface roughness output. The fifth input parameter was the mechanical properties of materials, such as tensile strength, shear strength and hardness. During the modeling process, the corresponding data of two alloys were used as training data and the third as test data. The simulation performed on the data was evaluated using regression (R) and root mean square error (RMSE) criteria. The most accurate result among the two ANFIS and ANFIS-GA methods was obtained with a regression of 0.838 for the surface roughness of the test data.
    Keywords: Machining, Surface Roughness, ANFIS, ANFIS-GA
  • Yashar Kiani, Yaghoub Dadgar Asl *, Hassan Moslemi Naeini Pages 61-76
    In this paper, the effect of the parameters of flower pattern type (decreasing, increasing or constant), the amount of forming in each station, thickness, the number of forming stations and the type of raw material on the spring-back in the reshaping process of the square section pipe were investigated. A very effective factor in controlling product defects, including spring-back, is the design of the flower pattern. If it is not designed properly, the final product will suffer from spring-back or its separation defect. The effecting parameters on the spring-back phenomenon have been investigated and the appropriate flower pattern has been selected. Also, this flower pattern was compared with the flower patterns of Sepenta Company’s profiling line and an improvement in the amount of spring-back was observed. The results showed that the reduction forming method has a lower amount of spring-back compared to other methods. As the thickness decreases, the probability of separation defects increases, and as the thickness increases, it is necessary to allocate more shaping to the pipe in order to control the spring-back. Also, if the number of stations is reduced, which leads to over-allocation of shaping in each station, the probability of separation defects will increase. In high strength steels, increasing the number of forming stations is a suitable solution to control spring-back.
    Keywords: Cold Roll Forming Process, Reshaping, Spring-Back, Flower Pattern