Pak Abbas

چکیده: امروزه با پیشرفت فن‌آوری و استفاده از مواد مهندسی جدید با سختی بالا، نیاز صنایع به استفاده از فرآیندهای تلفیقی پرداختکاری برای افزایش همزمان کیفیت و بازدهی افزایش یافته است. در بین روش‌های مختلف موجود، پرداخت‌کاری سطوح با استفاده از ذرات ساینده مغناطیسی دارای سرعت و بازدهی بالاتری است. در این روش از یک میدان مغناطیسی برای کنترل و جابه‌جایی ذرات ساینده مغناطیسی استفاده می‌شود. جهت بهبود عملکرد این فرآیند به ویژه در قطعاتی با سختی بالا از روش‌های تلفیقی همچون افزودن الکترولیت در محیط ماشین‌کاری (پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی الکترولیتی( و نوسانات فراصوتی استفاده شده است. محدودیت در پرداخت‌کاری قطعه‌کار نارسانا در روش پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی الکترولیتی و آلودگی محیط زیست باعث شده است که پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی به کمک امواج فراصوتی مورد توجه محققین و صنعتگران قرار گیرد. هدف از این پژوهش بررسی فرآیند پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی به کمک امواج فراصوتی از طریق اعمال ارتعاشات با حالت‌های مختلف ارتعاشی شامل اعمال ارتعاشات به تنهایی به قطعه‌کار (افقی-HUAMAF) و ابزار (عمودی-VUAMAF) و به صورت هم‌زمان به قطعه‌کار و ابزار در سرعت‌های دورانی و اندازه ذرات ساینده مختلف بر روی نرخ براده برداری و تغییرات زبری سطح است. در این پژوهش به بررسی تجربی فرآیند پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی به کمک امواج فراصوتی از طریق اعمال ارتعاشات با حالت‌های مختلف ارتعاشی پرداخته شده است. در این تحقیق یک چیدمان آزمایشگاهی جهت اعمال نوسانات فراصوتی به قطعه‌کار (نوسانات افقی) و ابزار ساینده چرخان (نوسانات عمودی) طراحی و ساخته شده است. آزمون‌های تجربی برای حالت‌های مختلف اعمال ارتعاش شامل اعمال ارتعاشات به تنهایی به قطعه‌کار (افقی-HUAMAF) و ابزار ساینده (عمودی-VUAMAF) به صورت هم‌زمان به قطعه‌کار و ابزار (VHUAMAF) در سرعت‌های دورانی 100، 200 و 300 دور بر دقیقه و اندازه ذرات ساینده با مش 400، 600 و 800 انجام شده است. سپس مقدار نرخ براده برداری و تغییرات زبری سطح به عنوان خروجی فرآیند پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی به کمک امواج فراصوتی در شرایط مختلف مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این پایان‌نامه در فصل اول به معرفی و کاربرد فرآیند پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی و استفاده از ارتعاشات فراصوت پرداخته شده است. فصل دوم به مرور ادبیات و پیشینه تحقیق اختصاص دارد. فصل سوم شامل تشریح تجهیزات تولید ارتعاش فراصوت، وسایل مورد استفاده و طراحی آزمایش جهت انجام آزمایش‌ها است. در فصل چهارم، نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش‌ها بحث و بررسی گردیده و در فصل پنجم نتایج کلی پژوهش و پیشنهادهای علمی برای انجام تحقیقاتی بعدی ارائه گردیده است. نتایج حاصل از آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد که مقدار نرخ براده‌برداری در حالت اعمال ارتعاش به قطعه‌کار در راستای محور افقی(HUAMAF) بیشتر از حالت ارتعاشی ترکیبی(VHUMAF) است و بیشترین مقدار نرخ برداده‌برداری مربوط به حالت ارتعاش ابزار در راستای عمود (VUAMAF) و کمترین مقدار مربوط به حالت بدون اعمال ارتعاش (MAF) است. برای تمامی حالت‌های ارتعاشی با افزایش سرعت دوران ابزار ساینده نرخ براده‌برداری افزایش پیدا کرده است. در حالت VUAMAF نرخ براده برداری برای تمامی سرعت‌ها بیشتر از حالت‌های ارتعاشی دیگر است که به دلیل ارتعاش عمودی فشار پالسی به وجود می‌آید که نتیجه آن نفوذ بیشتر ذرات ساینده در سطح قطعه‌کار است. برای حالت‌های MAF و ارتعاش در راستای محور افقی به قطعه‌کار(HUAMAF)، تغییر سرعت ابزار ساینده تاثیر کمی بر تغییرات زبری سطح دارد. ولی برای حالت‌های ارتعاش عمودی (VUAMAF) و ارتعاش ترکیبی (HVUAMAF)، در سرعت‌های بالا به دلیل افزایش نرخ براده‌برداری، زبری افزایش و در نتیجه درصد اختلاف زبری به صورت منفی افزایش داشته است. بیشترین تاثیر بر درصد تغییرات زبری سطح در حالت HUAMAF است. به طور کلی با بررسی نتایج تحلیل واریانسهای انجام شده می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از ارتعاشات فراصوتی در فرآیند پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی باعث بهبود نرخ باربرداری و افزایش تغییرات زبری سطح گردیده است و تاثیرات استفاده از ارتعاشات فراصوتی بر تغییرات زبری سطح بیشتر بوده است. بررسی بافت سطوح پرداخت‌شده نشان‌داد که ترکیب ارتعاش‌ فراصوتی در حالتهای مختلف با فرآیند پرداخت‌کاری سایشی مغناطیسی موجب از بین رفتن خطوط ناشی از سنگ‌زنی و ریزترک‌های سطح قطعه‌کار شده و حالت ارتعاش فراصوت ترکیبی، سطح بافت یکنواخت‌تری دارد و خطوط سنگ‌زنی و پرداخت‌کاری بر روی سطح دیده نمی‌شود.

چکیده: بهبود خواص سطحی مواد فلزی جهت افزایش عمر و کارایی قطعات ساخته شده همواره در صنعت مورد توجه است. روش‌های مختلفی جهت بهبود خواص سطحی وجود دارد مانند صیقلکاری سطحی، ساچمه زنی، پرداختکاری سطح، کوبش و ساچمه پاشی فراصوتی، شابرزنی و غیره که در این میان روش نوین کوبش فراصوتی، جهت بهبود خواص سطحی شامل افزایش مقاومت به سایش و خستگی، خوردگی، بهبود سلامت و سختی سطحی و همچنین کاهش تنش پسماند کششی، از طریق اعمال تنش فشاری، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. با توجه به کاربرد فولاد کربنی A860 در قطعات، لوله‌ها و اتصالات مختلف صنعتی، بررسی استفاده از فرایند کوبش فراصوتی در بهبود خواص سطحی و مکانیکی این فولاد در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، صنایع ساختمانی، کشاورزی و غیره مورد نیاز و توجه قرارگرفته است. با استفاده از ضربات با فرکانس بالا (فراصوتی)، می‌توان ساختار بلوری مواد، زبری سطح، خواص مکانیکی و میزان تنش پسماند را در نزدیکی سطح تغییر داد. در نتیجه این روش را می‌توان به عنوان یک روش عملیات سطحی نوین جهت بهبود خواص سطحی و مکانیکی به‌ویژه در سازه‌های غیر قابل حمل مورد توجه قرار داد. لذا هدف از این تحقیق بررسی تجربی اثر فرآیند کوبش فراصوتی بر خواص سطحی فولاد A860 است. در این تحقیق بررسی تجربی فرآیند چکش‌کاری فراصوتی در شرایط مختلف شامل نیروی استاتیکی60، 75 و 90 نیوتن، سرعت پیشروی 40، 100 و 160 میلی‌‌متر بر دقیقه و تعداد پاس 1، 2 و 3 پاس، بر روی سختی و مقاومت به سایش در برخورد ذرات ساینده به نمونه فولادی A860 انجام شده است. همچنین اثر زاویه برخورد ذرات ساینده و مقاومت به خوردگی نمونه‌ی چکش‌کاری شده از جنس فولاد مذکور بررسی شده است. برای انجام آزمون‌های عملی چکش‌کاری فراصوتی، تجهیزات لازم تهیه و یک چیدمان آزمایشگاهی راه‌اندازی گردید. جهت انتخاب شرایط انجام چکش‌کاری و تحلیل نتایج از روش طراحی آزمایش پاسخ سطح استفاده و اثر هر یک از متغیرها و اثر تداخلی آنها مورد بحث قرارگرفته است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که عملیات کوبش فراصوتی با کوبش بر روی سطح و تغییر شکل پلاستیک آن، باعث کاهش اندازه دانه‌ها سطح ماده شده است. با افزایش تعداد پاس، سرعت پیشروی و بار استاتیکی مقدار سختی کاهش و در نتیجه مقدار سایش (کاهش وزن) افزایش یافته است. بالاترین مقدار سختی در شرایط تعداد پاس یک و سرعت پیشروی پائین به‌دست آمده است. همچنین مشاهده شد که در بار استاتیکی پایین اثر تعداد پاس بر روی سختی تاثیر کمی دارد اما برای رسیدن به سختی‌های بالا در بارهای استاتیکی بیشتر باید چکش-کاری فراصوتی در یک پاس انجام شود. سختی‌های بالا در بار استاتیکی و سرعت پیشروی پایین به‌دست آمده است. کمترین سایش در سرعت‌های پیشروی بالا با بار استاتیکی پائین و یا در سرعت‌های پیشروی پائین با بار استاتیکی بالا اتفاق افتاده است. در بار استاتیکی بالا، تعداد پاس پائین و در بار استاتیکی کم، تعداد پاس بالا کمترین مقدار سایش را خواهند داشت. بیشترین میزان سایش در حالتی است که زاویه برخورد ذرات ساینده و سطح قطعه‌کار 30° است و فرآیند کوبش فراصوتی بر روی فولاد A860 باعث کاهش 39 درصدی سایش در زاویه برخورد 90 درجه و به‌طور میانگین کاهش 25 درصدی سایش در زوایای مختلف شده است. نمونه کوبیده شده مقاومت به‌خوردگی بهتری نسبت به نمونه خام دارد. به‌طور کلی با انجام عملیات کوبش فراصوتی بر روی فولاد A860 مشخص شد در اثر این فرآیند خواص سطحی ماده شامل سختی سطح، مقاومت به سایش و خوردگی بهبود یافته است.

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل خواص ویژه و مقاومت به خوردگی بالا در کاربردهای مختلف انتخاب می شوند. با بهینه سازی عملکرد سطحی آلیاژهای آلومینیوم، می توان رفتار کلی و قابلیت اطمینان آن ها را به طور موثری بهبود بخشید. در سال های اخیر، بررسی عملیات مکانیکی سطحی مورد توجه محققین قرار گرفته است. زیرا این عملیات به طور قابل توجهی می تواند خواص سطحی را با القای تنش پسماند فشاری و اصلاح دانه در مقیاس نانومتری بهبود دهد. روش های مکانیکی سطح مختلفی برای بهبود ویژگی های سطحی آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفته است. در بین این روشها، روش کوبش فراصوتی یک فرآیند کار سرد است که در آن تعداد زیادی ضربه بر روی سطح نمونه در مدت زمان کوتاهی با فرکانس بالا وارد می شود. در این پژوهش به بررسی تاثیر فرآیند کوبش فراصوتی بر خواص سطحی آلیاژ آلومینیوم Al6061-T6 پرداخته شده است. ابتدا جهت بررسی شرایط کوبش فراصوتی و تاثیر هندسه پین بر مقدار و عمق تنش باقیمانده مدلسازی عددی با نرم افزار آباکوس انجام گردید و پس از تعیین اثر این متغیرها شرایط مناسب تعیین و آزمون های عملی انجام شده است. دامنه نوسان، سرعت دورانی و نرخ پیشروی به عنوان پارامترهای ورودی فرآیند کوبش فراصوتی در آزمون های عملی انتخاب گردیده است. نتایج به دست آمده از مدلسازی نشان داد که با افزایش قطر پین مقدار حداکثر تنش پسماند فشاری کاهش و عمق تنش افزایش یافته است. با توجه به مدلسازی عددی افزایش شعاع نوک پین باعث افزایش تنش پسماند فشاری و کاهش عمق تنش گردیده است. همچنین با افزایش دامنه نوسان، مقدار و عمق حداکثر تنش پسماند فشاری افزایش یافته است. با توجه به نتایج آزمون های عملی مشاهده شد که با افزایش دامنه نوسان و مقدار نرخ پیشروی تنش پسماند فشاری افزایش یافته و با افزایش سرعت دورانی تنش پسماند کاهش یافته است. به طور کلی انجام آزمون کوبش فراصوتی بر روی آلیاژ آلومینیوم 6061 با ایجاد منطقه تغییر شکل پلاستیک شدید تنش پسماند سطحی را از مقدار 186 مگاپاسکال کششی به مقدار 264- مگاپاسکال فشاری رسانده و همچنین با انجام عملیات کوبش فراصوت سختی به مقدار 158 درصد افزایش و مقاومت به سایش درصد افزایش داشته است.

امروزه نقش نانو پوشـش ها در پیشــرفت فناوری ها مختلف قابل ملاحظه است. درصد زیادی از قطعات صنعتی به وسیله پوشش های ســرامیکی، فلــزی و کامپوزیتی برای بــالا بــردن قابلیــت اطمینان و کارایی آن ها پوشــش دهی می شــوند. بنابراین، در این زمینه تلاش های زیادی برای افزایش عمر اجزا در محیط های با شــرایط کاری نامناسب (از جمله محیط خورنده، اکسیداسیون در دمای بالا و سایش) با استفاده از بهبود خواص نانو پوشــش ها در حال انجام است. کاهش میزان چسبندگی و کیفیت عملکرد پوشش به دلیل سختی و تنش بسیار بالا در اکثر پوشش های نانوساختار باعث گردیده کــه در طی دهه اخیر در کنار نوع مواد، ســاختارها و ترکیب پوشش ها، استفاده از عملیات های سطحی قبل و بعد از فرآیند پوشش دهی جهت بهبود خواص پوشش ها به طور قابل توجه ای افزایش یابد. در این بین می توان استفاده از فناوری های پیشرفته ساخت و تولید مانند اثرات امواج فراصوتی در انجام عملیات سطحی را به عنوان یک روش نوین در زمینه بهبود خواص پوشش های نانو ساختار مورد توجه قرار داد. با استفاده از امواج فراصوتی ضربه ای، می توان ساختار بلوری مواد، زبری سطح، خواص مکانیکی و میزان تنش پسماند را در نزدیکی سطح تغییر داد. در نتیجه این روش را می توان به عنوان یک روش عملیات سطحی نوین مورد توجه قرار داد و راهکاری قابل توجه برای بهبود خواص پوشش های نانوساختار از جمله مقاومت به سایش پوشش معرفی نمود. هدف از این پژوهش بررسی اثر انجام عملیات سطحی از طریق فرایند ساچمه پاشی فراصوتی روی نمونه های از جنس فولاد ابزار D3 و بررسی تاثیر این فرایند در جهت بهبود خواص پوشش های نانو ساختار TiN/CrN می باشد. عملیات ساچمه پاشی فراصوتی قبل از فرآیند پوشش دهی روی چهار نمونه با زمان های0، 3، 5 و 10 دقیقه انجام شد. نتیجه آزمون ها نشان داد این عملیات با اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید و پدیده کارسختی موجب کاهش تنش پسماند کششی، افزایش سختی سطحی و کاهش زبری در سطح نمونه ها قبل از عملیات پوشش دهی شده است. به طوری که در نمونه 5 دقیقه کاهش 77 درصدی تنش و افزایش 36 درصدی سختی اتفاق افتاده است. نتایج به دست آمده از آزمون چسبندگی نشان داد که چسبندگی پوشش نانوساختار به زیر لایه در نمونه های تحت عملیات ساچمه پاشی فراصوتی در زمان های 5 و 10 دقیقه از نمونه خام و 3 دقیقه بود. همچنین نرخ سایش پوشش در نمونه ها

امروزه در بسیاری از صنایع پیشرفته به دلیل مقرون به صرفه بودن، روش های اصلاح سطح و بهبود کارایی قطعات بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از موثرترین و پرکاربرد ترین روش های اصلاح سطح، ساچمه پاشی می باشد. ساچمه پاشی با ایجاد تغییر شکل پلاستیک و تنش پسماند فشاری در سطح و عمق قطعات نقش بسیار مهمی در افزایش عمر خستگی و کاهش شکست قطعات دارد. دو روش کاربردی در ساچمه پاشی که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند ساچمه پاشی مرسوم و ساچمه پاشی فراصوتی است. به دلیل کاربرد فراوان این روش ها و اینکه مطالعه جامعی در مقایسه میدان تنش های پسماند حاصل از هر روش انجام نگرفته است، در پژوهش حاضر مقایسه ای بین میدان تنش های پسماند ایجاد شده توسط هر دو روش ساچمه پاشی مرسوم و فراصوتی صورت گرفته است تا خلأ موجود تا حدی بر طرف شود. در پژوهش حاضر برای ساچمه پاشی فراصوتی میدان تنش های پسماند حاصل سه اندازه ساچمه هم به صورت تجربی و هم به صورت شبیه سازی اجزء محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. ساچمه پاشی مرسوم نیز با یک ساچمه مشترک با ساچمه پاشی فراصوتی و دو پوشش مختلف به صورت تجربی و شبیه سازی اجزاء محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. تمامی ساچمه پاشی ها بر روی قطعات آلومینیومی با آلیاژ 2024-T351 صورت گرفته است. اندازه گیری های تجربی تنش های پسماند حاصل از دو روش ساچمه پاشی با روش سوراخکاری مرکزی گام به گام (ICHD) انجام شده است. در بین ساچمه پاشی های انجام شده بیشترین تنش پسماند توسط ساچمه پاشی فراصوتی با ساچمه بزرگ تر ایجاد شده است. همچنین، در بررسی که با ساچمه مشترک بین دو روش ساچمه پاشی فراصوتی و ساچمه پاشی مرسوم با پوشش %100 درصد صورت گرفته است میدان تنش های پسماند حاصل از هر دو روش ساچمه پاشی تقریبا مشابه بوده ولی زبری سطحی ایجاد شده توسط روش فراصوتی بسیار کمتر بوده است.

در این تحقیق، ضمن مطالعه ی انواع روش های بهبود خواص اتصال جوش، تاثیر عملیات کوبش با فرکانس بالا (Ultrasonic چکشکاری فراصوتی) با انتخاب برخی پارامترهای بهینه، روی نمونه ی جوشکاری شده از فولاد کربنی API X65 که در خط لوله 48 اینچ انتقال گاز، بکار می رود، مورد بررسی قرار گرفت. به منظور دریافت اطلاعات دقیق تر از نمونه و توزیع تنش در عملیات شکل دهی (خمش) ، با استفاده از نرم افزار ANSYS شبیه سازی ساخت لوله انجام شد. سپس اندازه گیری تنش به روش Hole Drilling در نقطه ای از خط جوش انجام گرفت و توزیع تنش پسماند (ناشی از عملیات شکل دهی و جوشکاری) در آن بدست آمد. سپس با نتایج آزمایش اندازه گیری تنش در نمونه ی تنش زدایی شده با استفاده از عملیات Ultrasonic چکشکاری فراصوتی مقایسه گردید. جهت اعتبار بخشی به نتایج این آزمایش، اندازه گیری تنش پسماند به روش XRD نیز انجام شد.

امروزه استفاده از امواج اولتراسونیک به شکل قابلملاحظهای در فرایندهای صنعتی مانند: ماشینکاری، شکلدهی فلزات، فرایند تولید پلیمر، شست و شوی فلزات، جوشکاری پلاستیک یا فلزات و...مورداستفاده قرار میگیرد. استفاده از امواج اولتراسونیک در زمینه کاربردهای پزشکی: جرمگیری دندان، برش بافتهای نرم و سخت با چاقوی اولتراسونیک، جراحی مغز و اعصاب و...کاربرد دارد. از دههی 0591فنّاوری برش اولتراسونیک در کاربردهای پزشکی معرفی گردید. فرایند برش با ارتعاشات اولتراسونیک، توسط یک تیغه برش با فرکانس رزونانس ارتعاشی در بازه 01-011کیلوهرتز انجام میشود. استفاده از ارتعاشات اولتراسونیک در کاربردهای بالینی موجب گردیده است که دقت برش بافتها را بهبود ببخشد و خطر آسیبدیدگی به بافتها (نرم) را کاهش دهد. دربرش بافتهای سخت (استخوان) که نیاز به برش عمیق دارند میتوان به دلیل دشوار بودن برش و خطر صدمه حرارتی، استفاده از تیغه برش اولتراسونیک را در عملیات جراحی به کاربرد. تیغه برش اولتراسونیک باید با دقت طراحی شود تا ضمن کاهش دمای منطقه برش، دقت و عملکرد برش نسبت به ابزارهای برش سنتی را افزایش دهد

امروزه نقش نانو پوشش ها در پیشرفت فناوری ها، برای کاربرد در صنایع مختلف، قابل ملاحظه است. درصد زیادی از قطعات صنعتی به وسیله پوشش های سرامیکی، فلزی و کامپوزیتی برای بالا بردن قابلیت اطمینان و کارایی آنها پوشش دهی می شوند. کاهش میزان چسبندگی و کیفیت عملکرد پوشش، به دلیل سختی و تنش بسیار بالا در اکثر پوشش های نانوساختار باعث گردیده که در طی دهه اخیر، در کنار نوع مواد، ساختارها و ترکیب پوشش ها، استفاده از عملیات های سطحی قبل و بعد از فرآیندهای پوشش دهی، جهت بهبود خواص پوشش ها به طور قابل توجهی افزایش یابد. در نتیجه فناوری کوبش فراصوتی را می توان به عنوان یک روش عملیات سطحی نوین مورد توجه قرار داد و راهکاری قابل توجه برای بهبود خواص پوشش های نانو ساختار از جمله میزان چسبندگی و کیفیت سطحی پوشش معرفی نمود. هدف از این پژوهش بررسی اثر فرایند کوبش فراصوتی از طریق انجام عملیات سطحی بر روی نمونه ها از جنس فولاد ابزار و بررسی پارامترهای این فرایند در بهبود خواص پوشش های نانو ساختار بر پایه CrN می باشد. انجام پژوهش در چهار بخش شامل ساخت تجهیزات و انجام عملیات سطحی توسط امواج فراصوتی، پوشش دهی نانو ساختار CrN با روش تبخیر قوس کاتدی بر روی فولاد ابزار، بررسی آزمایشگاهی خواص نانو پوشش ایجاد شده و سپس تحلیل نتایج است. با توجه به کاربرد وسیع نانوپوشش ها در صنایع خودروسازی، هواپیماسازی، نفت و گاز، تجهیزات پزشکی، صنایع ساختمانی، کشاورزی، نساجی و غیره، زمینه های کاربرد نتایج بسیارگسترده و با حصول نتایج مطلوب و شرایط بهینه، ساخت تجهیزات و ارائه خدمات از نتایج کاربردی این پژوهش خواهد بود. با اعمال عملیات کوبش فراصوتی در سه دامنه 20، 25 و 30 درصد و بررسی نتایج به دست آمده از آزمایش های مختلف، می توان دریافت عملیات کوبش فراصوتی با کوبش بر روی سطح و تغییر شکل پلاستیک آن، باعث ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح قطعات شده و هرچه دامنه کوبش افزایش یابد، تنش پسماند فشاری ایجاد شده نیز بیشتر می شود به طوری که در نمونه کوبیده شده با دامنه 30%، افزایش تنش پسماند به مقدار 273 درصد بوده است. عملیات کوبش فراصوتی، در دامنه های نوسان کم باعث کاهش زبری سطح به میزان 8/38 درصد شده ولی با افزایش دامنه نوسان، زبری افزایش یافته است. طبق نتایج می توان مشاهده کرد پوشش دهی با ساختار نانو و ضخامت کم تأثیر قابل توجهی ب

چکیده: ترانسدیوسرهای فراصوتی بخش اصلی از یک سیستم فراصوتی را تشکیل داده و وظیفه تولید امواج و نوسان مذکور را برعهده دارند. در نتیجه طراحی و تعیین ابعاد دقیق ترانسدیوسر متناسب با فرکانس طراحی از اهمیت بالایی برخوردار است. در طراحی و ساخت ترانسدیوسرهای پیزوالکتریکی فراصوتی از یک پیچ مرکزی جهت اعمال پیش تنش به منظور افزایش تنش تسلیم کششی پیزوالکتریک ها و ایجاد سطح تماس مناسب بین اجزای مختلف ترانسدیوسر استفاده می شود. هدف از این پژوهش بررسی اثر پیش تنش در مدل سازی عددی و روابط تحلیلی مربوط به طراحی ترانسدیوسرهای پیزوالکتریکی فراصوتی می باشد. در این تحقیق ابتدا سه نوع ترانسدیوسر پیزوالکتریکی فراصوتی با فرکانس طراحی 25kHz، 22kHz و30kHz به ترتیب با قطعه تطبیق استوانه ای، پله ای و مخروطی در دو حالت بدون اعمال پیش تنش و با اعمال پیش تنش توسط نرم افزار المان محدود مدل سازی و مورد تحلیل قرار گرفته اند. مدل سازی عددی توسط نرم افزار المان محدود آباکوس، بصورت سه بعدی کامل و با استفاده از قابلیت Bolt load در این نرم افزار انجام شده است، سپس حل براساس معادله انتشار موج بصورت یک بعدی و روابط تحلیلی مربوط به طراحی ترانسدیوسر در دو حالت بدون اعمال پیش تنش و با اعمال پیش تنش انجام شده و نتایج بدست آمده با مقادیراندازه گیری شده مقایسه گردید. نتایج بدست آمده از مدل سازی عددی نشان داد که با اعمال پیش تنش در ترانسدیوسرها، مقدار فرکانس رزونانس ترانسدیوسرها کاهش پیدا کرده است. علت تغییر فرکانس رزونانس تغییر در ماتریس سختی در اثر کاهش طول ترانسدیوسر، توزیع تنش های کششی و فشاری در بخش های مختلف ترانسدیوسر و تغییر شکل های جانبی ناشی از سفت کردن پیچ مرکزی در قسمت های های مختلف ترانسدیوسرمی باشد، خطای طراحی در مدل سازی عددی ترانسدیوسر با فرکانس رزونانس 25kHz از 6.8% به 5.2% کاهش یافته است و همچنین برای ترانسدیوسر با فرکانس رزونانس 22kHz خطای طراحی از 2.1% به13% تغییر کرده است و خطای طراحی ترانسدیوسر 30kHz از 9.3% به 0.04% کاهش یافته است، همچنین مشاهده شد که با اعمال اثر پیش تنش در روابط تحلیل یک بعدی، خطای طراحی ترانسدیوسر با فرکانس رزونانس 25kHz از 7.7% به 7.6% و ترانسدیوسر با فرکانس 22kHz درصد خطا از 1.7% به 0.08% و ترانسدیوسر 30kHz خطا از14% به 13% تغییر یافته است. بصورت کلی می توان نتیجه گرفت

از نشانههای بهبود فرایند اکستروژن، دستیابی به خصوصیات مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بهتر است. یکی از محدودیتهای فرایند، تامین نیروی اکستروژن بیش از ظرفیت دستگاه پرس میباشد. بنابراین، روشهای کاهش نیروِی اکستروژن نیز از عوامل بهبود محسوب میشود. تغییر مناسب در پارامترهایی هم چون هندسه قالب، عملیات حرارتی، دما، سرعت، نسبت اکستروژن، درصد کاهش، اصطکاک بین قطعه و قالب و غیره از روشهای بهبود فرایند اکستروژن است. یکی از روشهای نوین بهبود فرایندهای شکلدهی استفاده از نوسانات فراصوت (آلتراسونیک )1است که باعث کاهش اصطکاک و نیروی شکلدهی، بهبود کیفیت سطح و افزایش سرعت فرایند شده است. هدف از این تحقیق بررسی اثر اعمال نوسان آلتراسونیک به قالب در فرایند اکستروژن است. از پارامترهای موثر بر فشارهای مورد نیاز برای اکستروژن در فرایند توام با امواج فراصوت میتوان به شرایط اصطکاکی، شکل قالب، استحکام سیلان مواد، سرعت حرکت پانچ ، دامنه نوسان و فرکانس امواج فراصوت اشاره کرد. هدف از این مطالعه، ارائه رابطهی تحلیلی جهت محاسبه نیروی شکلدهی فرایند اکستروژن مستقیم لوله با اعمال نوسانات فراصوت شعاعی به قالب و بررسی عددی و تحلیلی فرایند بهمنظور کاهش نیروی مورد نیاز فرایند و شکلدهی بهتر است. در بخش تحلیلی با استفاده از برنامه نویسی روابط بهدستآمده از روش تحلیلی قاچی، در نرمافزار محاسبات ریاضی متلب 6و نیز در بخش عددی با استفاده از شبیهسازیهای انجامشده با روش اجزا محدود در نرمافزار آباکوس ،3به بررسی اثر اعمال امواج فراصوت در فرایند اکستروژن لوله پرداخته شدهاست. نتایج تحلیلی و عددی نشان میدهد که با اعمال امواج فراصوت شعاعی به قالب، نیروهای فرایند کاهش مییابد. همچنین افزایش دامنهی نوسان، کاهش مجاز سرعت پانچ، کاهش نسبت اکستروژن سبب کاهش نیروی فرایند است. همچنین تطابق مناسبی بین نتایج بهدستآمده از مقایسهی تحلیل قاچی و شبیهسازی عددی مشاهده میشود

در سال های اخیر پژوهش های متعددی در زمینه بررسی تاثیر امواج مافوق صوت بر فرایندهای شکل دهی انجام شده است.تاکنون با اعمال امواج مافوق صوت بر فرایندهای شکل دهی از جمله اکستروژن،میکروفرمینگ و...نتایجی همچون کاهش نیرو،کاهش جریان تنش ،افزایش کیفیت سطح و... بدست آمده است . از آنجایی که تحقیق در زمینه تاثیر امواجمافوق صوت بر فرایندهای شکل دهی در حال توسعه می باشد در این پژوهش هدف انجام فرایند خمکاری به کمک ارتعاش حاصل از امواج مافوق صوت به عنوان یک نوآوری جهت بهبوداین فرایند و بررسی میزان کاهش نیرو وسایر عوامل تعریف می شود.

در فرآیند های ساخت قطعات ، عملیات بهبود کیفیت سطوح با توجه به شرایط کاری مختلف قطعات از جهت مقاومت به خوردگی و خستگی ، مقدار اصطکاک، نحوه ی تماس بین سطوح و شکل ظاهری از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در سال های اخیر روش های نوین مختلفی از جمله استفاده از امواج فراصوتی، جهت بهبود و بهینه سازی عملیات های بهبود کیفیت سطح مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق، بررسی عددی فرآیند صیقل کاری ساچمه ای به کمک امواج فراصوتی و مقایسه نتایج آن با تست های تجربی به عنوان روشی نوین در فرآیندهای بهبود کیفیت سطحی قطعات از جنس Al 6061T6 می باشد. در این تحقیق شبیه سازی عددی فرآیند صیقل کاری سطحی توسط نرم افزار اجزاء محدود Abaqus 6.14.2 برای صیقل کاری ساچمه ای معمولی و صیقل کاری ساچمه ای به کمک امواج فراصوتی انجام و نتایج بدست آمده برای هر دو حالت مقایسه گردیده و همچنین نتایج هر دو حالت با تست های تجربی مطابقت داده شده است. مدلسازی فرآیند صیقل کاری به کمک امواج فراصوتی بوسیله ی ابزار با قطر 8 میلیمتر، نرخ پیشروی 2/0 متر بر دقیقه، فرکانس نوسان 20 کیلوهرتز، زبری سطح اولیه 40،30 و 50 میکرومتر ، دامنه نوسان متغیر30، 40 و 50 میکرومتر و نیروهای پیش بار 160، 220 و 280 نیوتن صورت پذیرفته است.

بررسی مدلسازی فرایند سوراخکاری استخوان به کمک امواج التراسونیک از روش ها نوین می باشد.

چکیده موتورهای احتراق داخلی همواره از تجهیزات حساس و کاربردی در صنایع مختلف بوده و با توجه به گستردگی کاربرد می توانند سیار مهم واقع شوند.این تجهیزات متشکل از قطعاتی باحرکات مختلف رفت و برگشتی و دورانی بوده و نحوه کارکرد آنها در راستای تعمیر و نگهداری ،پیشگیری و کاهش هزینه های احتمالی مهم و موثر می باشد .با توجه به ماهیت تناوبی اینگونه تجهیزات و وجود قطعات بسیار زیاد ،ایجاد ارتعاش امری بدیهی بوده واز آنجا که با بروز هرگونه عیبی،مشخصه های ارتعاشی می توانند دچار تغییر گردند ،استفاده از داده هایارتعاشی می تواند روشی مناسب جهت پایش وضعیت این تجهیزات باشد .در این تحقیق علاوه بربررسی مدل تحلیلی ارتعاش موتور،سعی بر آن شده است تا با استفاده ازداده هایارتعاشی،به کارگیریتکنیک تبدیل موجک وکاربرد هوش مصنوعی پی به عیوب بداحتراقی برد.در روش اول با تحلیل شاخصه های آماری ارتعاشی،ازسیگنال ارتعاشی به عنوان وروردی شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده و با آموزش،آزمون وآزمایششبکه،مشخص گردید شبکه با دقت 42.38%توانایی پایش وضعیت را دارد . .

ماشینکاری یک پروسه تولیدی بسیار پر کاربرد در صنعت محسوب می شود و امروزه بخش بزرگی از و محدوده ، قطعات تولیدی با استفاده از این روش به تولید می رسند. به دلیل تعداد زیاد پارامترهای موثر وسیع شرایط این پروسه، ماشینکاری یک فرآیند پیچیده تولیدی به حساب می آید. از اینرو شبیه سازی و ، عددی فرایند ماشینکاری می تواند روش موثری برای شناخت فاکتور های تاثیر گذار بر این فرآیند همچنین تخمین و پیش بینی نوع و میزان تاثیر آنها بر روی نتیجه پروسه به حساب آید. این پژوهش با ارائه یک تخمین بر پایه روشهای اجزاء محدود، به منظور پیش بینی نرخ فرسایش ابزار ، سعی در بهبود مدلهای فرسایش ابزار ارائه شده در پژوهشهای گذشته دارد. در این پژوهش یک سری شبیه سازی های سه بعدی ماشینکاری برای محاسبه درجه حرارت متوسط سطح آزاد ابزار، در نرم افزار دفرم، به انجام رسید . در ادامه با استفاده از روش محاسبه سطح پاسخ، رابطه بین دمای متوسط سطح آزاد و سرعت برشی، نرخ پیشروی ابزار و زاویه تمایل ناحیه فرسوده سطح آزاد ابزار، به دست آمد. سپس ضرایب ثابت معادله نرخ فرسایش ابزار ، به کمک تعدادی برنامه متلب استخراج گردید. در پایان، مقایسه نتایج به دست آمده از

بهینه سازی وزرن پوسته بر اساس آنالیز نیروهاو پدیده خستگی در گیربکس بالگرد سبک