انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8220210421Experimental study on stamping of metal/composite laminates reinforced with glass fibers and nanoclay particlesمطالعه تجربی پرسکاری ورقهای چندلایه فلز/کامپوزیت تقویتشده با الیاف شیشه و ذرات نانو رس110131937FAفرزاد برومند قهنویهگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجندسیدمحمدحسین سیدکاشیدانشیار مهندسی مکانیک/دانشگاه بیرجند0000-0002-1544-0733محمد حسین پلدانشگاه تفرشJournal Article20210307The addition of nanoparticles to the multilayer sheets improves the properties and performance of these laminates. In this research, the deformation process in metal-nanocomposite laminates including polypropylene matrix reinforced with nanoclay and glass fibers as core layer and annealed aluminum 1050A as the skin layer has been investigated using experimental method. In this regard, the effect of different weight percentages of nanoclay relative to the base phase, including 1, 3, 5 and 7 wt% on the values of drawing depth and maximum drawing force in the stamping process has been measured. In order to determine the effects of adding nanoclay particles, the results of deformation of metal/nanocomposite laminates are compared with metal/composite laminate including pure polypropylene reinforced with glass fibers. The results show the ability to perform stamping process of metal/nanocomposite laminates. It was observed that in general, with the addition of different percentages of nanoclay particles, drawing parameters including the maximum drawing force and the drawing depth have changed. Also, the failure mechanisms in all samples are crack growth in layers and delamination of layers. Addition of nanoclay particles has no effect on the principle of failure mechanism in the stamping process of metal/composite laminates and only affects the values of the process parameters.اضافه شدن ذرات نانو به ورق چندلایه، باعث بهبود هر چه بیشتر خواص و کارایی این چندلایهها میشود. در این پژوهش، فرایند تغییر شکل در ورقهای چندلایه فلز–نانوکامپوزیت شامل زمینه پلیپروپیلن تقویت شده با ذرات نانو رس و الیاف شیشه بهعنوان لایه هسته و آلومینیوم 1050 آنیل شده بهعنوان لایههای پوسته، با استفاده از آزمایشهای تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، اثر درصدهای وزنی مختلف ذرات نانو رس نسبت به فاز زمینه شامل 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی بر مقادیر عمق کشش و نیروی بیشینه تغییر شکل در فرایند شکلدهی پرسی اندازهگیری شده است. بهمنظور تعیین اثر اضافه شدن ذرات نانو رس، نتایج حاصل از تغییر شکل ورقهای چندلایه فلز/نانوکامپوزیت با ورق چندلایه فلز/کامپوزیت شامل فاز زمینه پلیپروپیلن خالص تقویت شده با الیاف شیشه بدون ذرات نانو رس مقایسه شده است. نتایج حاصل نشاندهنده قابلیت اجرای فرایند پرسکاری در ورقهای چندلایه فلز/نانوکامپوزیت میباشد. همچنین مشاهده شد که بهطورکلی با اضافه شدن درصدهای مختلف ذرات نانو رس، پارامترهای کشش شامل نیروی بیشینه و عمق کشش تغییر یافته است. همچنین مکانیزمهای آسیب غالب در تمامی نمونهها، ترکخوردگی لایهها و جدایش بین لایهها میباشد. اضافه شدن ذرات نانو رس تأثیری بر اصول مکانیزم شکست در فرایند شکلدهی پرسی ورقهای چندلایه فلز/کامپوزیت ندارد و تنها بر مقادیر پارامترهای فرایند کشش تأثیرگذار میباشد.https://www.iranjme.ir/article_131937_ec0b21503942d4ae018d0fcfbe6d89f5.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8220210421The Effect of Thickness, Welding Metals Sequence and Composition on Residual Stresses in Welding Gas Steel Pipes using LTT fillerتاثیر ضخامت، ترتیب و ترکیبات فلزهای جوشکاری در تنش های پسماند در جوشکاری لوله های فولادی گاز با استفاده از فیلر LTT1122131938FAعلیرضا جمیدانشکده مهندسی مکانیک-دانشگاه تبریز-تبریز-ایرانمحمدرضا خوشروان آذردانشکده مکانیک-دانشگاه تبریز-تبریز - ایرانمجتبی یزدانیدانشکده مهندسی مکانیک-دانشگاه صنعتی سهند تبریز0000-0003-4321-4263Journal Article20210121Uneven expansion and contraction and the resulting plastic deformation are the main source of residual distortion and stress in welded structures. The distribution of residual stresses in a welded joint depends on factors such as inlet heat, arc welding speed, material properties, preheating, part thickness, groove geometry and welding execution schedule. In this research, a head to head joint is investigated by penetration welding with experimental methods and finite element simulation. Residual stresses are measured by the central hole drilling method and by converting the obtained data into residual stresses, the obtained results are used to verify the developed finite element model. In the finite element model, the non-coupled thermal-mechanical mode is used and the method of birth and death of the elements is used in the simulation of filler materials. In the simulation, the phase transformation process is considered and with the help of LTT filler introduced, the residual stresses in the single-pass welding show a 15% reduction and in the two-pass welding show a 17% reduction in the tensile residual stresses. By examining the effect of the arrangement and composition of the passes and the type of welding fillers, it was found that the combination of LTT electrode with 6010 electrode provides more favorable results for residual stresses. Regarding the effect of thickness change in the cross section of the samples, the output of the results of both numerical analysis software does not show significant changes.در جوشکاری قوس الکتریکی، حرارت ناشی از قوس، باعث ایجاد انبساط و انقباض غیر یکنواخت در جوش و مناطق اطراف آن میشود. انبساط و انقباض غیر یکنواخت و تغییر شکل پلاستیک حاصل از آن، منبع اصلی ایجاد اعوجاج و تنش پسماند در سازههای جوشی است. توزیع تنشهای پسماند در یک اتصال جوشی، به عواملی چون حرارت ورودی، سرعت جوشکاری قوسی، خواص مواد، پیش گرمایش، ضخامت قطعه، هندسه شیار و زمانبندی اجرایی جوش بستگی دارد. در این پژوهش یک اتصال سربهسر به وسیله جوشکاری نفوذی با روشهای تجربی و شبیهسازی المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. اندازهگیری تنشهای پسماند به روش سوراخکاری مرکزی بوده و از نتایج آن برای راستی آزمایی مدل المان محدود توسعه داده شده، استفاده شده است. در مدل المان محدود ایجاد شده از حالت غیرکوپل حرارتی- مکانیکی استفاده گردیده و روش تولد و مرگ المان ها در شبیه سازی مواد پرکننده مورد نظر قرار گرفته است. در شبیهسازی انجام شده فرآیند استحاله فازی در نظر گرفته شده و به کمک فیلر LTT معرفی شده، تنشهای پسماند در جوش تک پاسه 15٪ کاهش و در جوش دو پاسه 17٪ کاهش در تنشهای پسماند کششی را نشان میدهند. با بررسی تاثیر ترتیب و ترکیب پاسها و نوع فیلرهای جوشکاری، مشخص گردید ترکیب الکترود LTT با الکترود 6010 نتایج مطلوبتری را برای تنشهای پسماند ارائه میدهد. در خصوص تاثیر تغییر ضخامت در مقطع نمونهها خروجی نتایج تحلیل عددی، تغییرات محسوسی را نشان نمیدهد.https://www.iranjme.ir/article_131938_0ba094049e02df09438b97b25d498855.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8220210421Investigation of the effect of different parameters on force in the second phase of two-dimensional nanomanipulationبررسی میزان اثرگذاری پارامترهای مختلف بر نیرو در فاز دوم نانومنیپولیشن دوبعدی2331131939FAفاطمه فریدونیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک،اراک، ایرانمعین طاهریگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران0000-0001-6583-3925مهدی مدبری فرگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه اراک، اراک، ایران0000-0003-0912-079XJournal Article20201026Manipulation and movement of micro / nanoparticles has become very important today in the manufacture and production of microscale equipment. The nanomanipulation process is performed in two phases using an atomic force microscope. The first phase involves the target particle before it begins to move, and its purpose is to extract the force and critical time for the micro / nanoparticles to start moving. In the second phase, the motion of the particles from the origin to the destination is examined. Modeling, simulation and investigation of parameters affecting this phase are of great importance. In this paper, the effects of eight parameters including particle radius, probe radius, probe height, cantilever length, cantilever width, particle length, Poisson's ratio and modulus of elasticity on force in the second phase of manipulation are investigated. For this purpose, in this paper, e-Fast statistical sensitivity analysis method has been used. The results show that the probe height with 48%, cantilever width with 19%, modulus of elasticity with 14% and cantilever length with 8%, will have the greatest effect on force changes in the second phase of manipulation. The resulting effects of changes in particle radius, probe radius, probe Poisson's ratio, and the length of the target micro / nanoparticle cylinders can be ignored.منیپولیشن و جابهجایی میکرو/نانوذرات امروزه اهمیت بالایی در ساخت و تولید تجهیزات ریزمقیاس پیدا کرده است. فرآیند نانومنیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، در دو فاز انجام میپذیرد. فاز نخست تا قبل از شروع به حرکت ذرات هدف را شامل میشود و هدف از آن استخراج نیرو و زمان بحرانی آغاز به حرکت میکرو/نانوذرات میباشد. در فاز دوم نیز حرکت ذرات از آغاز در مبدأ تا رسیدن به مقصد مورد بررسی قرار میگیرد. مدلسازی، شبیهسازی و بررسی پارامترهای مؤثر بر این فاز از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی اثرات هشت پارامتر شامل شعاع ذره، شعاع سوزن، ارتفاع سوزن، طول تیرک، عرض تیرک، طول ذره، ضریب پواسون و مدول الاستیسیته بر نیرو، در فاز دوم منیپولیشن پرداخته شده است. برای این منظور در این مقاله از روش آنالیز حساسیت آماری ای-فست استفاده شده است. نتایج به دست آمده بیانگر این موضوع است که ارتفاع سوزن با 48 درصد، عرض تیرک با 19 درصد، مدول الاستیسیته با 14 درصد و طول تیرک با 8 درصد، بیشترین اثر را بر تغییرات نیرو در فاز دوم منیپولیشن خواهند داشت. در حالیکه مطابق نتایج به دست آمده، میتوان از اثرات ناچیز ناشی از تغییرات شعاع ذره، شعاع سوزن، ضریب پواسون سوزن و طول استوانهای میکرو/نانوذرات هدف چشمپوشی نمود.https://www.iranjme.ir/article_131939_c87ed714d3aeaddd17b00d4204b423c7.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8220210421Microstructure design of heterogeneous material using multisided patchطراحی ریزساختار مواد ناهمگن با استفاده از پینه چندضلعی3240131941FAعلی حسن آبادیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران0000-0001-5102-1010Journal Article20201031Design and optimization of heterogeneous multifunctional microstructures is of great interest to researchers in the field of material design. In this research, a new method for designing the microstructure of materials in order to achieve the desired properties using the surface approximation method based on multisided patch is presented. In multisided patch, based on boundary curves, the surface connected to these curves is approximated. For this purpose, first the boundary curves used to create the patch are determined and then the surface connecting these curves using the relation of multisided patch is presented. The resulting patch is then used to build a two-phase cell, which will alternately create the structure. Due to the flexibility of boundary curves, it is possible to construct various structures with different volume fractions. These structures are compared and evaluated based on the effective thermal conductivity. The results show that the proposed method is well able to provide structures with the desired ratio for thermal and electrical conductivity as well as diffusion coefficient for two-phase structures.طراحی و بهینهسازی ریزساختار مواد به نحوی که بتواند به طور همزمان چندین ویژگی را دارا باشد از زمینههای مورد توجه پژوهشگران در طراحی مواد ناهمگن میباشد. در این پژوهش روشی جدید برای طراحی ریزساختار مواد به منظور دستیابی به خواص دلخواه با استفاده از روش تقریبزنی سطوح به کمک پینهی چندضلعی ارائه شده است. در پینهی چندضلعی بر مبنای منحنیهای مرزی، رویهی متصل به این منحنیها تقریب زده میشود. به این منظور ابتدا منحنیهای مرزی مورد استفاده برای ایجاد پینه، تعیین شده و سپس رویه متصلکننده این منحنیها با استفاده از رابطهی پینههای چندضلعی، ارائه شده است. در ادامه پینهی ایجاد شده، برای ساخت یک سلول دو فازی، که متناوبا ساختار را ایجاد خواهد کرد، مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به انعطافپذیری منحنیهای مرزی، ساختارهای متنوعی با درصد حجمیهای مختلف ساخته شده و به عنوان نمونه، بر اساس ضریب هدایت حرارتی موثر، مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان میدهد که روش ارائه شده به خوبی قادر است ساختارهایی با نسبت دلخواه برای ضریب هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی و ضریب نفوذ دو فاز ارائه نماید.https://www.iranjme.ir/article_131941_5a5490b7ddab7cfa3c7aeea5f53c935f.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8220210421Investigation of production process parameters effects on the mechanical properties of Thermex rebar by Taguchi methodبررسی تاثیر پارامترهای ﻓﺮآﯾﻨﺪ تولید بر خواص مکانیکی میلگرد ترمکس با روش تاگوچی4151131943FAوحید پویافردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز0000-0003-3130-8713رامین مشک آبادیدانشکده فناوریهای نوین، دانشگاه محقق اردبیلیJournal Article20201025Thermex is a thermo-mechanical process which is used as an in-line operation after rolling process. By using this process, the yield strength of the rebar reaches to at least 500 MPa. Due to the importance of using high-strength rebars, in the present study, the influences of the process parameters on the rebar’s mechanical properties are investigated using experimental techniques. Considering four effective factors including water flow rate, Thermex pressure, rolling speed and different furnace temperatures, standard tensile tests were performed. The required experiments according to Taguchi method were designed and then the effect of mentioned parameters on the mechanical properties (yield strength, ultimate strength and ductility) of the rebar was studied. Statistical investigation includinf signal to noise (S/N) ratio and analysis of variance (ANOVA) showed that all the mentioned parameters have s significant influence on the mechanical properties. Based on the results, the optimal values of the parameters were determined to achieve optimal conditions of strength and ductility.ترمکس یا خود تمپرینگ یک فرایند ترمومکانیکی است که به صورت یک عملیات درونخطی در واحدهای نورد به کار گرفته میشود. با استفاده از این فرایند، استحکام تسلیم میلگردهای ساختمانی به حداقل 500 MPa میرسد. با توجه به اهمیت استفاده از میلگرد با استحکام بالا، در تحقیق حاضر به بررسی و تعیین ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎﯼ ﻓﺮآﯾﻨﺪﯼ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺮ ﺧﻮﺍص ﻣﮑﺎﻧﻴﮑﯽ ﻣﺤﺼﻮل دﺭ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻴﻠﮕﺮد آجدﺍﺭ با استفاده از تستهای تجربی پرداخته شده است. با در نظر گرفتن چهار فاکتور موثر شامل دبی آب، فشار ترمکس، سرعت نورد و دماهای مختلف کوره، تستهای کشش استاندارد بر روی نمونههای مختلفی از میلگرد آجدار انجام پذیرفت. با استفاده از متد تاگوچی آزمایشهای مختلف طراحی گردید و سپس تأثیر پارامترهای مختلف بر خواص مکانیکی میلگردها (استحکام تسلیم، استحکام نهایی و شکل پذیری) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تحلیل آماری شامل نسبت سیگنال به نویز و آنالیز واریانس نشان میدهند که تمام پارامترهای مورد بررسی به طور موثری بر خواص مکانیکی محصول تاثیرگذار هستند. بر اساس نتایج به دست آمده مقادیر بهینه پارامترها برای رسیدن به شرایط مطلوبی از استحکام و شکل پذیری تعیین گردیدند.https://www.iranjme.ir/article_131943_4d3aa2537eaef53c1600e79d06390247.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8220210421Experimental investigation of the effects of hot turning parameters on the cutting tool wear and surface roughness of AISI630 hardened stainless steelبررسی تجربی اثر پارامترهای فرآیند تراشکاری داغ بر سایش ابزار و زبری سطح فولاد AISI6305264131944FAسید محمد ابراهیمیدانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهرانمحمدجعفر حداداستادیار مهندسی مکانیک-ساخت و تولید، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهرانعلیرضا آراییدانشکده مهندی مکانیک دانشگاه تهرانسید حمید ابراهیمیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهرانJournal Article20201206AISI630 is a stainless steel that is strengthened by precipitation-hardening mechanism. This steel has high hardness and low thermal conductivity, has made it one of the difficult-to-cut materials. These two factors have its machining is associated with high tool wear and poor workpiece surface quality. In this study, the conventional and hot turning of AISI630 hardened stainless steel have been investigated. To determine the effect of machining parameters on tool wear, a hot turning process up to a preheating temperature of 400°C was performed. Turning was conducted at three feed rates and three levels of cutting speed using PVD-(Ti,Al)N/(Al,Cr)2O3 coated carbide tools. Tool flank wear and wear mechanisms have been studied in different cutting conditions as well as different preheating temperatures using SEM microscope. Experimental results showed that the lowest wear on the free surface of the tool was obtained by hot turning at 300 °C. Hot turning at this temperature reduced the flank wear by 33%. Observation of the worn surface of the tools showed that the tool wear mechanism in hot turning and conventional turning is of the type of abrasive wear and adhesive wear.Moreover, at each cutting speed and feed, with increasing the workpiece initial temperature up to 400°C, the surface roughness decreases. The optimal values of temperature, cutting speed and feed rate were obtained using Minitab software with the aim of reducing tool wear and surface roughness.فولاد AISI630 یک فولاد زنگ نزن است که با مکانیزم پیر سختی، استحکام آن افزایش مییابد. این فولاد دارای سختی بالا و ضریب هدایت حرارتیِ پایین است و به این دلیل در دسته مواد سخت-برش قرار میگیرد. این دو عامل سبب شده که سایش ابزار در فرآیند ماشینکاریِ این فولاد زیاد باشد و کیفیت سطح قطعه کار پس از ماشین کاری نامطلوب باشد. در این تحقیق فرآیند تراشکاری داغ این فولاد مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیینِ تاثیر پارامترهای ماشینکاری بر سایش ابزار، فرآیند تراشکاری داغ تا دمای پیشگرم ºC 400 بر روی این فولاد انجام شد. تراشکاری در سه نرخ پیشروی و سه سطح از سرعت برشی و با استفاده از ابزار کاربایدی با دو لایه پوشش PVD-(Ti, Al)N/(Al, Cr)2O3 انجام شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مقدار سایش سطح آزاد ابزار در شرایط مختلف تراشکاری و در دماهای پیشگرم مختلف اندازهگیری شد و مکانیزم سایش ابزار بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که کمترین سایش در سطح آزاد ابزار با انجام تراشکاری داغ در دمای ºC 300 حاصل شده است. بطوریکه تراشکاری داغ در این دما سبب کاهش 33 درصدی در سایش سطح آزاد ابزار شد. مشاهده سطح ساییده شده ابزارها نشان داد که مکانیسم سایش ابزار در تراشکاری داغ و تراشکاریِ معمولی این فولاد از نوع سایش خراشان و سایش چسبنده است. نتایج زبری سنجی از سطح قطعه کار نیز نشان داد که در هر سرعت برشی و پیشروی، با افزایش دمای اولیه قطعه کار تا ºC 400، زبری سطح کاهش مییابد.https://www.iranjme.ir/article_131944_7740672bad122e852c758bd5c3aa0705.pdf