انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8920211122Investigation of flow behavior and microstructure modification of ATI425 alloy with initial martensite microstructure in α/β phase and β single phaseبررسی رفتار سیلان و مکانیزم اصلاح ساختارآلیاژ ATI425 با ریزساختار اولیه مارتنزیتی در ناحیه دوفازی β/α و تک فازی β113145230FAرشید مهدویدانشجوی دکتری، مهندسی مواد، دانشگاه سمنان، سمناناسماعیل عمادالدینعضو هیئت علمی دانشکده ی مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه سمنانسید مهدی عباسیدانشکده مهندسی مواد-دانشگاه صنعتی مالک اشتر-تهران-ایرانJournal Article20210903Hot deformation behavior and microstructure evaluation of ATI425 alloy with initial martensite microstructure in single-phase and two-phase region in the temperature range of 700-1100˚C and strain rate of 0.001-1s-1 were investigated. The flow curves of the alloy in the α/β region and β-single phase showed that the flow softening of the alloy is the result of spheridization of alpha plates and dynamic recovery and dynamic recrystallization in the α/β phase and β single phase, respectively. In the α/β phase region at low temperatures and low strain rates, the splitting of the alpha plates and the penetration phenomenon are the main causes of alpha plate sphericity and the structure modification mechanism. Kinetic analysis of the alloy was calculated after removing the effect of adiabatic heat and friction. The activation energies for the ATI425 alloy were calculated to be 403.226 kj/mol and 201.038 kj/mol in the α/β and β regions, respectively. The linear relationship between the Zener-Holman parameter and the stress indicates that the flow stress follows the predicted trend of the equation. The process map extracted at 0.5 strain showed that the three zones, instability, safe zone and peak zone with power dissipation efficiency 0 -0.30%, 30-40% and above 40%.رفتار تغییرشکل گرم و اصلاح ریزساختار آلیاژ ATI425 با ریزساختار اولیهی مارتنزیتی در ناحیه دوفازی β/α و تک فازی β در حین آزمون فشار گرم در دماهای 700-1100˚C و نرخ کرنشهای 0.001-1s-1 بررسی شد. منحنی سیلان آلیاژ در ناحیه دوفازی β/α و تک فازی β نشان داد که نرم شوندگی سیلان آلیاژ نتیجهای از کروی شدن صفحات آلفا و بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی به ترتیب در ناحیه دوفازی β/α و تک فازی β است. در ناحیه دوفازی آلفا/بتا در دماهای پایین و نرخ کرنش پایین تقسیم صفحات آلفا و پدیده نفوذ عامل اصلی کروی شدن صفحات آلفا و مکانیزم اصلاح ساختار است. آنالیز سینیتیکی آلیاژ پس از حذف تاثیر گرمای تغییرشکل و اصطکاک محاسبه شد. انرژی اکتیواسیون برای آلیاژ ATI425 kj/mol 403.226 و kj/mol 201.038 به ترتیب در ناحیه دوفازی آلفا/بتا و تک فازی بتا محاسبه شد. ارتباط خطی بین پارامتر زنرهولمان و تنش نشان میدهد که تنش سیلان روند پیش بینی شدهای از معادله بنیادی را دنبال میکند. نقشه فرایند استخراج شده در کرنش 5/0 سه ناحیه با ضریب اتلاف توان بیش از 40 درصد با حداکثر کارپذیری، بین 30-40 درصد با کارپذیری متوسط و کمتر از 30 درصد ناحیه با کارپذیری کم یا ناحیه ناپایداری را نشان داد.https://www.iranjme.ir/article_145230_1115fa0d9fa69642681eb68db391be10.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8920211122Optimization of the Lorentz force in an electromagnetic pump by the surface response method with numerical solution of Maxwell equations in three dimensions and comparison with experimental resultsبهینه سازی نیروی لورنتز در پمپ الکترومغناطیسی به روش پاسخ سطح با کمک حل عددی معادلات ماکسول در سه بعد و مقایسه آن با نتایج تجربی1422145231FAوحید رضاییدانشگاه تربیت مدرسمحمد رضا کرفیهیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس0000-0002-2459-7169محمد حسین صادقیدانشگاه تربیت مدرسسید پیمان هاشمیدانشگاه تربیت مدرسJournal Article20211002Transporting molten metals is one of challenges in industries. Dangers for human, oxidation, torbulance and reduction of equipment life are problems of the transportation. Electromagnetic pumps have solved problems of using molten containers and also mechanical pumps. In this paper, by examining the effect of main parameters in the design of a direct current electromagnetic pump with a rectangular cross section (magnetic field size, electric current applied to the fluid, channel height and width) by the surface response method, the pump output including flow velocity and The Lorentz force is optimized. The results show that the amount of electric current applied to the fluid has the greatest effect on the response surfaces. It is also found that changing the channel width had little effect on responses. However, reducing the channel height has a positive effect on the response levels. By creating a magnetic field of 0.3 Tesla and a current of 12 amps on a channel with dimensions of 30 X 10 mm, the fluid with a velocity of 0.27 m⁄s is displaced by a volumetric force of 5000N⁄m^3. The method used in this paper optimized the output parameter of the pump. Experimental tests verify the results of simulations, including the maximum pumping height, pump flow and fluid velocity in the pump.جابه جایی مذاب فلزات از دیرباز چالشی اساسی در صنعت بوده است. مشکلاتی نظیر خطرهای انسانی، تماس مذاب با هوا، تلاطم زیاد و عمر پایین تجهیزات در این صنعت وجود دارد. استفاده از پمپ الکترمغناطیسی جهت جابه جایی مذاب فلزات، بسیاری از مشکلات ظروف جابه جایی مذاب و نیز پمپ های مکانیکی را حل کرده است. در این مقاله با بررسی اثر پارامترهای اصلی در طراحی پمپ الکترومغناطیسی جریان مستقیم با سطح مقطع مستطیل شامل اندازه میدان مغناطیسی، میزان جریان الکتریکی اعمالی به سیال، ارتفاع کانال و عرض کانال به روش طراحی آزمایش پاسخ سطح، خروجی پمپ شامل سرعت سیال عبوری و نیروی لورنتز در بیشترین حالت قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد اندازه جریان الکتریکی اعمالی به سیال آب و نمک کلرید پتاسیم بیشترین تأثیر را بر پاسخهای مسئله دارد. همچنین مشخص شد که تغییر عرض کانال تأثیر چندانی بر پاسخها ندارد. این در حالی است که کاهش ارتفاع کانال اثر مثبت بر پاسخ سطح دارد. با ایجاد میدان مغناطیسی 0.3 تسلا و جریان 12 آمپر بر روی کانالی با ابعاد 10 × 30 میلیمتر سیال با سرعت m⁄s 0.27 تحت اثر نیروی حجمی N⁄m^3 5000جابه جا میشود. استفاده از طراحی آزمایش برای بهینهسازی پارامترهای طراحی پمپ الکترومغناطیسی منجر به بهینهسازی خروجی پمپ شده است. همچنین نتایج آزمونهای تجربی صحت شبیهسازیها، شامل حداکثر ارتفاع پمپاژ، دبی پمپ و سرعت سیال را نشان میدهد.https://www.iranjme.ir/article_145231_34688046ce3d8707e78d9addabd5cd82.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8920211122Experimental and Numerical investigation of explosive work hardening process on railway frogsبررسی عددی و آزمایشگاهی فرایند سختکاری انفجاری روی سوزنهای ریل راهآهن2336145232FAغلامحسین لیاقتاستاد دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرسسید علی طباطبائی قمیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران ایرانمرتضی آقائیدانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانحمیدرضا حفیظی اتابکپژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایرانکیوان نصرت زادگانپژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایرانمحمدتقی رحیمی نژادجهاد دانشگاهی دانشگاه تهران، تهران، ایرانسحر صادقیجهاد دانشگاهی دانشگاه تهران، تهران، ایران.Journal Article20210823In the railway transportation system, frogs play a crucial role. Frogs provide flexibility in the transportation system due to their intersecting different paths. During the transition of the rail, contact and impact forces are applied to the main body and nose of the frog, causing degradation and wear. Furthermore, impact forces cause extensive wheel damage and higher maintenance costs. As a result, the frog's wear resistance needs to be improved in order to prevent unusual plastic deformations and wear degradation under cyclic loadings. Explosive work-hardening is one of the most effective and cost-effective methods for increasing the hardness of Hadfield's steel to match the properties of railway materials. The hardness of the frog's running surface is between 320 and 390 HBW, according to relevant Standards. The experimental results were validated against FE analysis after calculating optimal explosive energy using a numerical approach, and then the DOI were adopted based on numerical results. According to the FE model, the critical thickness of explosive material is 4 mm, and increasing the thickness of explosive plate significantly increased the hardness. Furthermore, the FEM results revealed that the 5- and 7-mm thicknesses of explosive plate produced the best results in the rail hardening process. The hardness of railway frogs was increased from 161 HBW to 326 HBW and 347 HBW, respectively, by using 7 mm thick explosive plate in the hardening process.سوزنهای ریل راهآهن یکی از مهمترین بخشهای سیستم حمل و نقل ریلی است. چراکه آنها اجازه اتصال دو مسیر مختلف از مسیر را می دهند و همین امر باعث انعطاف پذیری و آسانی کار میشود. اما بدلیل نیرویهای تماسی و ضربهای به هنگام تعویض مسیر توسط سوزنها، فرسایش و خوردگی فراوانی در آنها بوجود میآید که علاوه بر تحمیل هزینههای تعویض، به قسمتهای دیگر واگنها نیز آسیب وارد کرده و خسارات را دوچندان میکند. پس برای جلوگیری از تغییرشکلهای پلاستیک و خوردگی تحت بارهای ضربهای و سیکلی، باید مقاومت سطح سوزن افزایش پیدا کند. طبق استانداردهای موجود، سختی سطح ریل راهآهن بویژه در محل سوزنهای مربوطه باید به طور متوسط بین HB 320-390 باشد. در پژوهش حاضر، پس از محاسبه مقدار انرژی لازم جهت سختکاری انفجاری از طریق تحلیل عددی و صحت سنجی نتایج در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، بررسی پارامتریک صورت گرفته است. نتایج تحلیل عددی نشان داده است که ضخامت 4 میلیمتر، ضخامت بحرانی برای سختکاری است. چرا که ضخامت صفحه منفجره بالاتر از 4 میلیمتر سختی را به شدت افزایش میدهد. همچنین مدل عددی نشان داد که ضخامتهای 5 و 7 میلیمتر برای قطعه راهآهن یکپارچه، مناسبترین و به صرفهترین ضخامت است. نتیجه آزمایش انفجار روی قطعه سوزن نشان داد با انفجار صفحه هگزوشیت با ضخامت 7 میلیمتر روی آن مقدار سختی از HB161 قبل از انفجار به HB333در قسمت میانی سوزن و HB368در قسمت دماغه که تحت بار ضربهای بیشتری است، افزایش مییابد.https://www.iranjme.ir/article_145232_56be28d65ca91ac12a155557a0dd5c46.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8920211122Fabrication of polylactic acid / polyethylene glycol/ hydroxyapatite nanoparticles nanocomposite foam by mass porosity methodتهیه فوم نانو کامپوزیتی پلی لاکتیک اسید / پلی اتیلن گلیکول / نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت به روش متخلخلسازی تودهای3749145236FAآرش گودرزیدانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیکحمزه شاهرجبیاندانشیار، دانشگده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد واحد نجف آبادJournal Article20210708Nanocomposite foam has small cells due to the presence of reinforcing materials in nanoscale and the presence of neutral gas as a blowing agent . In the foaming process, there are four variables to control the process of saturation time, saturation pressure, foaming time and foaming temperature. In this study, foam temperature, foam time and weight percentage of hydroxyapatite nanoparticles were considered as variables. Nanocomposite samples were prepared by solvent casting. The samples are saturated in a tank with a constant pressure of 3.5 MPa by neutral CO2 gas and after 6 hours the samples are taken out of the tank and separately into hot glycerin under one of the temperature conditions of 90, 110 and 120% with a time of 5 , 37.5 and 70 seconds were placed. The temperature of glycerin and the storage time of the sample inside it are called the temperature and time of the foam. The aim of this study was to prepare porous nanocomposite samples with polylactic acid / polyethylene glycol background and hydroxyapatite nanoparticles with 3% and 5% by weight by mass method, to reduce the density and create a suitable cell diameter inside the samples. The results showed that with increasing foam time from 5 to 70 seconds and foam temperature from 90 to 120 ° C, the density decreases and the cell diameter increases. Increasing the nanoparticles to 3% decreases the density and increases the cell diameter and values of 5% increases the density and decreases the cell diameter.در این پژوهش نانوکامپوزیتهای پلیلاکتیک اسید /پلی اتیلن گلیکول / نانوذرات هیدروکسیآپاتیت (با درصد وزنی 0، 3و5 ) بطور موفقیت آمیزی به روش ریختهگری حلال در مخلوط کلروفرم تهیه شدند. به منظور تولید فوم نانوکامپوزیتی از روش تودهای با گاز خنثی Co2 استفاده شد. نمونهها به صورت مجزا درون گلیسیرین داغ تحت یکی از شرایط دمایی فوم 90 ، 110 و 120 °C با زمان فوم 5 ، 37.5 و 70 ثانیه قرار داده شدند. دمای فوم، زمان فوم و درصد وزنی نانوذرات هیدروکسیآپاتیت به عنوان متغیرهای پژوهش در نظر گرفته شدند. هدف پژوهش آشکارسازی تاثیر پارامترهای فوم سازی بر فوم تولید شده در نمونه ها با استفاده از طراحی آزمایش پاسخ سطح بر مبنای مدل باکس-بنکن میباشد. مورفولوژی سلولهای ایجاد شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مقادیر چگالی نانوکامپوزیتها از روش ارشمیدوس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد کمترین چگالی مربوط به نمونه حاوی 3% نانوذرات HA با دمای فوم 110 °C ، زمان فوم 37.5 ثانیه و چگالی 0.646 g/cm3 و بیشترین چگالی مربوط به نمونه فاقد نانوذرات HA با دمای فوم110 °C ، زمان فوم 5 ثانیه و چگالی 0.953 g/cm3 میباشد. بیشترین اندازه قطر سلول مربوط به نمونه حاوی 3% نانوذرات HA با دمای فوم 120 °C و زمان فوم 70 ثانیه و اندازه قطر سلول 49.86 µm بوده و کوچکترین اندازه قطر سلول مربوط به نمونه فاقد نانو ذرات HA با دمای فوم 120 °C ، زمان فوم 37.5 ثانیه و اندازه قطر سلول µm 6.32 میباشد.https://www.iranjme.ir/article_145236_3f5ed5f2d9c02b98d66b69261a44d594.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8920211122Design and Fabrication of a Contactless Hybrid Static Magnetostrictive Force-Torque Sensor Using Galfenolطراحی و ساخت سنسور استاتیکی هیبریدی نیرو-گشتاور مگنتواستریکتیو بدون تماس با استفاده از گالفنل5059145238FAشاهد میرزامحمدیگروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید رجایی، تهران، ایرانمحمدمراد شیخیگروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران0000-0000-0000-0000محمد رضا کرفیهیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس0000-0002-2459-7169مجتبی قدسیمدرسه مهندسی انرژی و الکترونیک، دانشکده تکنولوژی، دانشگاه پورسموث، پورسموث، انگلستانJournal Article20211009This paper presents a novel Contactless Hybrid Static Magnetostrictive Force-Torque sensor using Galfenol. Initially, the sensor's design principles in axial force and torque measurements are described. The magneto-mechanical properties of used materials, such as B-H curves and magnetic permeabilities are measured under various mechanical preloads and magnetic fields and improved in some cases. These properties are used in finite element method. The sensor is evaluated numerically using COMSOL Multiphysics® software based on the obtained experimental results. Afterward, the sensor is fabricated based on finite element method results and experimentally tested in different electrical currents and excitation frequencies. Sensitivity, repeatability and linearity errors are presented separately in force and torque measurements in optimal operating condition of the sensor. Then, the finite element method results are verified with the experimental results. Finally, the performance characteristics of the sensor in optimal conditions are presented and it is found that the sensitivity increases while increasing the electrical current (or magnetic field) and frequency. The maximum sensitivities for axial load and torque measurements are obtained at 0.7349 mV/kgf and 2.24 mV/N.m, respectively.در این مقاله یک سنسور هیبریدی نوین بدون تماس استاتیکی مگنتواستریکتیو نیرو-گشتاور با استفاده از ماده گالفنل ارائه شده است. در ابتدا، روش طراحی سنسور در حالتهای نیروی محوری و گشتاور پیچشی شرح داده شده است. خواص مغناطیسی-مکانیکی مواد مورد استفاده مانند نمودارهای B-H و نفوذپذیری مغناطیسی تحت پیشبارهای مکانیکی و میدانهای مغناطیسی مختلف اندازهگیری شده و در برخی موارد بهبود یافته است که در شبیهسازیهای المان محدود استفاده میشود. با استفاده از نتایج بدست آمده، سنسور توسط نرم افزار کامسول به صورت عددی شبیهسازی شده است. پس از آن، مجموعه سنسور با استفاده از نتایج شبیهسازی المان محدود ساخته شده و عملکرد آن به صورت تجربی در بارگذاریها، جریانهای الکتریکی و فرکانسهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. حساسیت، تکرارپذیری و خطای خطیبودن در دو حالت نیرو و گشتاور پیچشی به طور جداگانه ارائه و شرایط مطلوب عملکرد سنسور گزارش شده است. سپس، صحت نتایج شبیهسازی عددی در مقایسه با نتایج تجربی سنجیده شده است. در نهایت، مشخصات عملکردی سنسور در شرایط بهینه گزارش شده و مشاهده شد که حساسیت سنسور با افزایش جریان الکتریکی و فرکانس جریان افزایش مییابد. حداکثر حساسیت در حالت بار محوری و بار پیچشی به ترتیب mV/kgf 7349/0 و mV/N.m 24/2 میباشد.https://www.iranjme.ir/article_145238_a88a8c01d1e4c0f36283d4854185508d.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X8920211122Evaluation of rotary fatigue bending and creep performance in PLA components during fused deposition modelingارزیابی عملکرد خستگی خمشی دورانی و خزش در قطعات PLA طی فرآیند لایهنشانی مذاب6069145239FAپیام سرائیان0000-0001-7035-112Xاحسان شکوریعضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی - واحد تهران شمال0000-0002-1882-8450Journal Article20211012Today, due to the importance of reducing the time between design and production, the use of methods such as fused deposition modeling (FDM), is considered as a good alternative compared to reduction production methods. Poly lactic acid (PLA) is used as a biocompatible polymer in many engineering and medical fields. Improving the long-term load bearing capacity of such products is one of the essential criteria to ensure the proper performance of these components. In this study, in order to improve the fatigue life and creep resistance of samples made of poly lactic acid polymer during the fused deposition modeling, to evaluate the effect of layer height, layer thickness, infill percentage and infill pattern on fatigue behavior. And creep resistance of the samples was investigated. Also, in order to benefit from statistical analysis, the response surface methodology has been used. Analysis of variance (ANOVA) showed that the percentage of filling and layer thickness had the greatest effect on increasing the fatigue life and reducing the creep rate of the samples. The results showed that layering based on layer height of 0.1 mm, layer thickness of 0.3 mm, infill percentage of 75% using honeycomb pattern had the highest fatigue life and creep resistance of the samples.امروزه با توجه به اهمیت کاهش زمان بین طراحی تا تولید محصول، استفاده از روش هایی نظیر لایهنشانی مذاب (FDM)، به عنوان جایگزین مناسبی در مقایسه با روشهای تولید کاهشی بهشمار میرود. پلیلاکتیکاسید (PLA)، به عنوان یک پلیمر زیست سازگار در بسیاری از زمینه های مهندسی و پزشکی کاربرد دارد. بهبود قابلیت تحمل بارگذاری طولانی مدت در چنین محصولاتی یکی از معیارهای ضروری جهت اطمینان از عملکرد مناسب این قطعات میباشد. در این پژوهش، به منظور بررسی خواص خستگی و خزشی نمونههای ساخته شده از پلیمر پلیلاکتیک اسید طی روش لایه نشانی مذاب، به ارزیابی تأثیر پارامترهای ارتفاع لایهها، ضخامت لایهها، درصد پرشدگی و الگوی پرشدن بر رفتار خستگی و مقاومت خزشی نمونهها پرداخته شد. همچنین به منظور بهرهمندی از تحلیل آماری از روش سطح پاسخ استفاده گردیده است. آنالیز واریانس (ANOVA) نشان داد، درصد پرشدگی و ضخامت لایه بیشترین تأثیر را بر افزایش عمر خستگی و کاهش نرخ خزشی نمونهها داشته است. نتایج نشان داد، لایه-نشانی بهازای ارتفاع لایه0.1 میلیمتر، ضخامت لایه0.3 میلیمتر، درصدپرشدگی 75% با استفاده از الگوی لانه زنبوری بالاترین عمرخستگی و مقاومت خزشی نمونهها را در پی داشته است.https://www.iranjme.ir/article_145239_5bc721f5625344b04aad74df00f8c661.pdf