انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X81220220316Construction of constitutive equations, modified dynamic materials model and strain-rate sensitivity coefficient map for investigation of hot and warm working instability of 2205 duplex stainless steelارایه معادلات ساختاری، مدل اصلاح شده دینامیکی مواد و نقشه ضریب حساسیت به نرخ کرنش برای بررسی ناپایداری کار داغ و گرم فولاد زنگ نزن دوفازی 2205110146750FAعلیسنبلیگروه مهندسی و علم مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایرانفردیننعمت زادهگروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اراک0000-0002-3650-7466علیمژگانیگروه مهندسی و علم مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایرانعلیرضانوریمدیر امور مهندسی بخش متالورژی، شرکت ماشین سازی اراک، اراک، ایرانJournal Article20211214Duplex stainless steel 2205, famous for its excellent combination of high corrosion resistance and good mechanical properties, is widely used in the industrial fields in different temperature ranges, and can be a suitable alternative to austenitic or ferritic stainless steels. In the present study, the hot compression tests were performed to identify the hot and warm working behavior of duplex 2205 stainless steel and the effect of temperature, strain rate and strain parameters on its flow stress. Cylindrical specimens with a diameter of 8 mm and a height of 12 mm at temperatures of 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 °C and strain rates of 0.3, 0.1, 0.01, 0.001 s-1 were compressed to a strain of 0.6. The constitutive equations were used to predict the mechanical behavior and flow stress analysis of this steel, and finally the modified dynamic materials model and strain rate sensitivity(m) maps were used to indicate the best temperature and strain rate ranges for hot and warm working of this alloy. The strain rate sensitivity(m) maps showed the hot and warm stable workability of duplex 2205 stainless steel is in three domains with 800 °C temperature and 0.3 s-1 strain rate, 1050 ˚C temperature and 0.001 s-1 strain rate and 1050 ˚C temperature and 0.001 s-1 strain rate.فولاد زنگ‌نزن دوفازی 2205 به دلیل مقاومت به خوردگی عالی همراه با خواص مکانیکی فوق‌العاده و کاربرد فراوان آن در صنایع مختلف در گستره‌ی دمایی متفاوت، بسیار مورد توجه است و می‌تواند جایگزین مناسبی برای فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی یا فریتی باشد. در پژوهش حاضر، آزمایش فشار داغ جهت شناخت رفتار کار داغ و گرم آلیاژ 2205 و تأثیر پارامترهای دما، نرخ کرنش و کرنش بر تنش سیلان آن انجام گرفت. نمونه‌های استوانه‌ای شکل به قطر mm8 و ارتفاع mm12 در دماهای 600، 700، 800، 900، 1000، ˚C1100 و نرخ کرنش‌های 3/0، 1/0، 01/0، 1-s 001/0 تا کرنش 6/0 تغییر شکل داده شدند. از معادلات ساختاری در جهت پیش‌بینی رفتار مکانیکی و آنالیز تنش سیلان این فولاد به کار گرفته شد و در نهایت از مدل اصلاح شده دینامیکی مواد و نقشه‌های ضریب حساسیت به نرخ کرنش(m) برای نشان دادن محدوده‌ی دما و نرخ کرنش ایده‌آل برای کار داغ و گرم این آلیاژ مورد استفاده قرارگرفت. نقشه‌های ضریب حساسیت به نرخ کرنش(m) نشان داد پایداری کار داغ و گرم فولاد زنگ نزن دوفازی ۲۲۰۵ در سه ناحیه با دمای ˚C800 و نرخ کرنش 1-s 3/0، دمای ˚C1050 و نرخ کرنش 1-s 001/0 و دمای ˚C1050 و نرخ کرنش 1-s 3/0 است.https://www.iranjme.ir/article_146750_6cceb31ce634265363be517ebaa688ec.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X81220220316The effect of H900 and H1150 heat treatment on the machinability of 15-5 PH stainless steelتاثیر عملیات حرارتی پیرسختی H900 و H1150 بر قابلیت ماشین‌کاری فولاد زنگ نزن 15-5PH1120146752FAمصطفیالیاسیگروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایرانحمیدسلیمانی مهرعضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک
، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران0000-0001-8931-5698عادلمقصودپورگروه مکانیک، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایرانعلیاخوان فریداستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، مواد و ساخت، دانشگاه ناتینگهام، سمنیه، مالزیJournal Article2021111915-5 PH steel is a stainless steel with a martensitic base that increases in hardness, hardness and strength with the aging process. The high hardness and low thermal conductivity of this steel cause severe wear of the tool and high cutting force and increase the roughness of the workpiece surface. The common method in the production of parts of this material is machining in solution (dissolution) with a maximum hardness of 35HRC.Then, in order to increase the strength, hardening operations are used. In this paper, in order to analyze the effect of hardening heat treatment on the machinability of this steel, two very common heat treatments H900 and H1150 were performed on the mentioned steel and the turning results in each operation were compared with the turning results in solution mode.Lathe force was measured during the process using a dynamometer and surface roughness of the parts after turning. The results showed that the best conditions in terms of reducing lathe force and surface roughness are obtained in H1150 mode. A comparison between turning in the H900 and solution modes also shows that, although the average turning force in the H900 mode is approximately 22% higher than the solution mode.But the average surface roughness, in the H900 mode, is 17% higher than the solution mode. In addition, turning in the H900 mode reduces defects such as lateral slippage of the workpiece material and plowing by the tool compared to lathe turning.فولاد 15-5 PH فولادی زنگ نزن با زمینه مارتنزیتی است که با فرآیند پیرسختی، سختی و استحکام آن افزایش می‌یابد. سختی بالا و ضریب هدایت حرارتی پایین این فولاد سبب سایش شدید ابزار و بالا بودن نیروی تراش و افزایش زبری سطح قطعه کار می‌شوند. روش متداول در تولید قطعات از این جنس، ماشین‌کاری در حالت محلول جامد (انحلال) با حداکثر سختی 35HRC می‌باشد. سپس به منظور افزایش استحکام از عملیات سخت‌کاری استفاده می‌گردد. در این مقاله به منظور تحلیل تاثیر عملیات حرارتی پیرسختی بر قابلیت ماشین‌کاری این فولاد، دو عملیات حرارتی متداول H900 و H1150 بر روی فولاد مذکور انجام شد و نتایج تراشکاری در هر عملیات انجام شده با نتایج تراشکاری در حالت محلول جامد مقایسه گردید. نیروی تراش در حین فرآیند به‌کمک دستگاه دینامومتر و زبری سطح قطعات پس از تراشکاری اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد بهترین شرایط از نقطه نظر کاهش نیروی تراش و زبری سطح در حالت H1150 حاصل می‌شود. مقایسه بین تراشکاری در حالات H900 و محلول جامد نیز نشان میدهد اگرچه میانگین نیروی تراش در وضعیت H900 تقریبا 22درصد بیشتر از حالت محلول جامد می‌باشد، اما متوسط زبری سطح، در حالت H900، 17درصد بیشتر از حالت محلول جامد است. به علاوه انجام تراشکاری در حالت H900 سبب می‌شود که عیوبی مانند «لغزش جانبی» سطح قطعه کار و «شخم زنی» توسط ابزار، در مقایسه با تراشکاری در حالت محلول جامد کاهش یابد.https://www.iranjme.ir/article_146752_e2771d88a2493f43a6ff1b617b6ad82b.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X81220220316Design and fabrication of electromagnetic arrayed flow meter to measure velocity profiles in a rectangular channelطراحی و ساخت فلومتر الکترومغناطیسی آرایه‌ای جهت اندازه‌گیری پروفیل سرعت در کانال با مقطع مستطیلی2133146754FAپیمانهاشمیدانشگاه تربیت مدرسمحمد رضاکرفیهیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس0000-0002-2459-7169محمد حسینصادقیاستاد دانشگاه تربیت مدرسوحیدرضاییدانشگاه تربیت مدرسJournal Article20211219In this paper, a new structure of an electromagnetic flow meter capable of measuring the velocity profile in a rectangular channel is presented. Common electromagnetic flowmeters measure the average velocity and are not capable of detecting velocity profiles in the cross-section of the channel. An array electromagnet with the ability to control the magnetic field across the channel is used to measure the velocity profile. The dimensions of the rectangular channel are 6 × 150 mm2 and the magnetic field is created by five coils with a low carbon iron core with a wire diameter of 0.3 mm. 20% NaoH solution with a conductivity of 4 S/m is used as the fluid passing through the flowmeter. An electromagnetic arrayed flowmeter is fabricated and experimentally tested in a closed path. Three-dimensional simulations of flowmeter including magnetic field, fluid velocity and induced current at the electrodes are performed in the finite element software COMSOL.The arrayed electromagnetic flow meter is experimentally and numerically investigated when the magnetic field was uniform and the array is also activated separately. Also, the parabolic and linear inlet flow profiles, with speed changes from 0 to 10 liters per minute, are applied to the inlet and the flowmeter output signal is recorded. The experimental and simulation results have a good fit (mean error 16%) and show the successful performance of the array flowmeter in measuring the channel cross-sectional velocity profile.در این مقاله یک ساختار جدید از فلومتر الکترومغناطیسی با قابلیت اندازه‌گیری پروفیل سرعت در عرض یک کانال مستطیلی، ارائه شده است. فلومتر‌های الکترومغناطیسی موجود میانگین سرعت را اندازه‌گیری کرده و قابلیت تشخیص پروفیل سرعت در مقطع کانال را ندارند. جهت سنجش پروفیل سرعت از یک الکترومغناطیس آرایه‌ای با توانایی کنترل میدان مغناطیسی در عرض کانال استفاده شده است. ابعاد کانال مستطیلی 6×150 میلی‌متر مربع می‌باشد و میدان مغناطیسی توسط پنج عدد کویل با هسته از جنس آهن کم کربن و با قطر سیم 0.3 میلی‌متر ایجاد می‌گردد. از محلول 20 درصد وزنی آب و نمک NaOH با رسانایی S/m 4 به‌عنوان سیال عبوری از فلومتر استفاده شده است. فلومتر الکترومغناطیسی آرایه‌ای ساخته شده و به‌صورت تجربی در یک مسیر بسته آزمایش شده است. شبیه‌سازی سه‌بعدی فلومتر شامل میدان مغناطیسی، سرعت سیال و جریان القایی در الکترودها در نرم‌افزار المان محدود کامسول صورت گرفته است. به‌صورت تجربی و عددی فلومتر الکترومغناطیس آرایه‌ای یک‌بار در حالتی که میدان مغناطیسی یکنواخت و یکسان بوده و همچنین در حالتی که آرایه‌ها به‌صورت جداگانه فعال شده‌اند مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پروفیل دبی ورودی پارابولیک و خطی، با تغییرات سرعت از 0 تا 10 لیتر بر دقیقه، در ورودی اعمال شده و سیگنال خروجی فلومتر ثبت شده است. نتایج تجربی و شبیه‌سازی تطبیق مناسبی داشته (میانگین خطا 16 درصد) و نشان دهنده عملکرد موفق فلومتر آرایه‌ای در سنجش پروفیل سرعت مقطع کانال می‌باشند.https://www.iranjme.ir/article_146754_2cd1697f00001be5fbdf2cae855c4bf8.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X81220220316Prediction of hot deformation behavior of 304 stainless steel using Johnson-Cook equationپیش بینی رفتار تغییرشکل گرم فولاد ضدزنگ 304 با استفاده از معادله رفتاری جانسون-کوک3443146755FAحمیدرضارضایی آشتیانیدانشگاه صنعتی اراکمیثممحمدیarak aveJournal Article20211022The hot deformation behavior of materials has considerable complexity due to its dependence on the strain, strain rate, and temperature changes. Therefore, the prediction of material behavior is very important in these conditions. Various constitutive equations have been developed to predict the deformation behavior of materials at elevated temperatures, one of the most important of which is the Johnson-Cook equation. To develop a suitable constitutive equation that can accurately predict the behavior of the material, various tests such as tensile, compressive, and torsion tests are used. Due to the lack of frictional limitation, the torsion test can apply much higher deformation or strain than the compression and/or tensile tests. Therefore, in this study, the hot working behavior of 304 austenitic stainless steel was investigated using the hot torsion test and the Johnson-Cook constitutive equation was developed for it. For this purpose, experiments have been performed at the temperature range of 800-1000 ̊C and strain rate of 0.001-1 s-1 and high strain up to about 3. The results showed that flow stress decreases significantly with increasing temperature and decreasing strain rate. In places where the strain is sufficiently applied and the deformation temperature is high, dynamic recrystallization is observed in the microstructure while due to the strain difference along the sample radius, the microstructure of the deformed part is not nuniform along the radius. The developed Johnson-Cook equation was compared with the experimental results which were observed to have acceptable accuracy in predicting the hot deformation behavior of the studied steel.رفتار تغییر شکل گرم مواد به دلیل وابستگی به تغییرات کرنش، نرخ کرنش و دما دارای پیچیدگی قابل ملاحظه‌ای است. بنابراین پیش‌بینی رفتار ماده در این شرایط پر اهمیت است. برای پیش‌بینی رفتار تغییر شکل مواد در دمای بالا، معادلات رفتاری مختلفی توسعه داده شده است که یکی از مهم‌ترین آنها معادله رفتاری جانسون-کوک می-باشد. به منظور توسعه معادله رفتاری مناسب جهت پیش‌بینی دقیق رفتار ماده از آزمایش‌های مختلفی همچون کشش، فشارگرم و همچنین پیچش دما بالا استفاده می‌شود. آزمایش پیچش به دلیل عدم محدودیت اصطکاکی، قابلیت اعمال تغییر شکل یا کرنش‌های خیلی بالاتری را نسبت به آزمایش‌های فشار و کشش داراست. لذا در این تحقیق به بررسی رفتار کارگرم فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 با استفاده از آزمایش پیچش‌گرم پرداخته شده و معادله رفتاری جانسون-کوک مناسب برای آن توسعه داده شده است. برای این منظور آزمایشات در محدوده دمایی 800-1000 درجه سانتی‌گراد و نرخ کرنش 001/0-1 برثانیه و در کرنش‌های بالا تا حدود 3 انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که با افزایش دما و کاهش نرخ کرنش تنش سیلان شارش بطور محسوسی کاهش می‌یابد. در مکان-هایی از قطعه که کرنش به اندازه کافی اعمال شده است و دمای تغییرشکل بالاست، تبلور مجدد دینامیکی در ریزساختار مشاهده می‌گردد، در حالیکه به دلیل اختلاف کرنش در طول شعاع نمونه، ریزساختار قطعه تغییرشکل داده شده در طول شعاع نایکنواخت می‌باشد. معادله جانسون-کوک توسعه یافته با نتایج تجربی مقایسه شد که ملاحظه شد از دقت قابل قبولی در پیش‌بینی رفتار تغییرشکل گرم فولاد مورد بررسی برخوردار است.https://www.iranjme.ir/article_146755_bd954a2c3fe9a75daf3577f5ab4b71ed.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X81220220316Experimental study of the shunting effect on tensile-shear strength of resistance spot welds in AA2219 sheetsمطالعه تجربی تاثیر جریان الکتریکی فرعی براستحکام کششی-برشی اتّصالات نقطه‌جوش مقاومتی در ورق‌های AA22194450146756FAمهدیجعفرپوردانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مکانیک، اصفهان، ایرانمهدیجعفریدانشکده مکانیک، دانشگاه فنی شهید مهاجر اصفهانبهروزشهریاریدانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مکانیک، اصفهان، ایران0000-0001-6262-946XJournal Article20211118The shunting effect in resistance spot welding (RSW) occurs due to the side electrical current created through the previous spot welds. In creation of alternating welding points, the quality of subsequent welding points is affected by a side electric current due to electro-thermal changes. This shows that the analysis of the effect of the side current is important for achieving cognition of how different parameters affect this process. Therefore, the dimensions of the welding nuggets, the metallurgical structures and the mechanical strength of the welding points are affected by the changes in the electric current and the temperature distribution caused by this current. The amount of this current depends mostly on factors such as distance, number and size of previous spot welds. In this study, experimental research was performed to investigate the shunting effect on the tensile-shear strength of RSW spot welds in aluminum alloy 2219 sheets. The most important factor in shunting (welding distance) together with welding current and time was investigated by three design of experiment factor (DOE) within the welding range to achieve a statistical model based on tensile-shear strength results. An experimental regression model was derived. Results show that increasing the welding current or distance increases the tensile-shear strength of the joints.اثر شار فرعی در نقطه‌جوش مقاومتی (RSW) به واسطه جریان الکتریکی فرعی ایجادشده از طریق نقطه‌جوش‌های قبلی بروز می‌کند. در ایجاد نقطه جوش‌های متناوب، کیفیت نقطه جوش‌های بعدی به واسطه تغییرات الکتریکی-حرارتی ایجادشده، تحت تأثیر جریان الکتریکی فرعی قرار میگیرد. این امر نشان میدهد که تحلیل اثر جریان فرعی برای دستیابی به شناختی در زمینه چگونگی تأثیر پارامترهای مختلف بر این فرایند دارای اهمیت است. بنابراین ابعاد دکمه جوش، ساختار متالورژیکی و استحکام مکانیکی نقطه جوش‌های متأثر از اثر شار فرعی، تحت تاثیر تغییرات جریان الکتریکی و توزیع دمایی ناشی از این جریان قرار می‌گیرند. پارامترهای مؤثر شامل فاصله جوش و تعداد یا ابعاد نقطه جوش قبلی هستند. در این تحقیق، اثر جریان الکتریکی فرعی روی استحکام کششی-برشی نقطه جوش‌های RSW، در ورق‌های AA2219 و برای فواصل مختلف جوشکاری مورد بررسی قرار گرفته است. جریان، زمان و فاصله جوشکاری جهت طراحی آزمایش‌هایی مبتنی بر استحکام کششی-برشی، در داخل محدوده جوش‌پذیری، در نظر گرفته شده‌اند. یک مدل رگرسیون نیز بر اساس نتایج تجربی بدست آمده است. اساسی‌ترین فاکتور جریان فرعی (فاصله بین‌جوشی)، به همراه جریان جوشکاری و زمان، با انجام یک طراحی آزمایش سه عاملی (DOE) در داخل محدوده جوش‌پذیری، جهت دستیابی به یک مدل آماری مبتنی بر نتایج استحکام کششی-برشی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. یک مدل رگرسیون تجربی استخراج شد. نتایج نشان می‌دهند که افزایش جریان یا فاصله جوشکاری باعث افزایش استحکام کششی-برشی اتّصالات شده است.https://www.iranjme.ir/article_146756_11aa9312313cafbe078139f52e92d9c6.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X81220220316Numerical Investigation of Creep Behavior Turbine blade made of Inconel 939 Superalloy with different Creep Modelsبررسی عددی رفتار خزش پره توربین از جنس سوپرآلیاژ اینکونل 939 با استفاده از مدل های مختلف خزش5159146757FAحجت اللهرخ گیرهگروه مهندسی مکانیک، مجتمع آموزش عالی لارستان، لار، ایران0000-0001-7551-7424Journal Article20220213In the present paper, gas turbine blade made of Inconel 939 superalloy creep behavior under rotation and thermal stress which is obtained from thermoelastic analysis is studied. Four models including Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Hoferd, and Minimum Commitment Method are used for creep analysis and their results are compared. At the first step, material constants of these four models are obtained by curve fitting of experimental results provided by COST-50. Then with use of these temperature dependent material constants, finite element model is created and stress due to temperature distribution and blade rotation is determined. Temperature range of blade is obtained from 1050 K to 1200 K. Because obtained von- Mises stress is below the yield stress of Inconel 939 at above temperature range, viscoelastic creep analysis is done by ABAQUS creep subroutine. Obtained results show that Larson-Miller and Minimum Commitment Method predict lower creep rate and creep strain relative to two other models. Also analysis results show that creep is more important at points with higher temperature.در این مقاله رفتار خزش پره توربین گازی ساخته شده از سوپرآلیاژ اینکونل 939 تحت اثر دوران و تنش های حرارتی بدست آمده از تحلیل ترموالاستیک بررسی شده است. چهار مدل لارسن- ملیر، اور- شربی- دورن، مانسون- هافرد، ام- سی- ام برای تحلیل خزش این سوپرآلیاژ استفاده و نتایج آنها با هم مقایسه شده است. در گام اول ثابت ها مادی این مدل ها با استفاده از برازش چهار مدل بر داده های آزمایشگاهی مختلف ارائه شده توسط کاست-50 تعیین شده اند. سپس با استفاده از این ثابت ها مادی وابسته به دما، مدل اجزای محدود مناسب ایجاد شده و تنش های ناشی از توزیع دما و دوران پره تعیین شده اند. محدوده دمایی بدست آمده برای پره در بازه 1050 کلوین تا 1200 کلوین بدست آمد. به دلیل اینکه تنش وان- میزز بدست آمده کمتر از تنش تسلیم اینکونل 939 در بازه دمایی فوق بوده، تحلیل خزش ویسکوالاستیک با زیر روال خزش در نرم افزار آباکوس انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که مدل لارسن- میلر و مدل ام- سی- ام نرخ کرنش خزش کمتر و نتایج دقیقتری را نسبت به دو مدل دیگر پیش بینی می کنند. همچنین نتایج تحلیل نشان داد خزش در نقاط با دمای بیشتر، اهمیت بیشتری دارد.https://www.iranjme.ir/article_146757_d086a400d9eb0fd616aa7c66a88acf0c.pdf