انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X9220220421Numerical investigation of deformation behavior in laser bending of sheet with curved irradiating schemeبررسی عددی رفتار تغییر شکل در خمکاری ورق با لیزر توسط الگوی تابشدهی منحنی1715755710.22034/ijme.2022.157557FAمهدی صفریدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراکJournal Article20220416In this research, numerical simulation of laser bending process of the metallic sheet with curved irradiating scheme is investigated. For this purpose, the commercial ABAQUS software is used for performing the finite element simulations. The used sheet metal is the low carbon mild steel with thickness of 1 mm. Using the stress field obtained by the numerical simulations and analyzing the residual stresses in different directions located on the laser irradiation path, the mechanics of deformation and the reason for sheet bending in the laser bending process with curved irradiating scheme are investigated. The results show that the curved irradiating scheme can properly bend the steel sheet. Also, the effects of laser power, laser scanning speed and laser beam diameter on the average value of displacements of the laser-bent sheet with curved irradiating scheme are investigated. The results show that with increasing the laser power, the average value of displacements of laser-bent sheet with curved irradiating scheme is increased. Also, it is concluded from numerical simulations that with increasing the laser scanning speed, the average value of displacements of laser-bent sheet is decreased. It is proved that with increasing the laser beam diameter, the average value of displacements of laser-bent sheet is decreased.در این پژوهش شبیهسازی عددی فرآیند خمکاری با لیزر ورق فلزی توسط الگوی تابشدهی منحنی بررسی میشود. بدین منظور از نرمافزار تجاری آباکوس جهت انجام شبیهسازیهای المان محدود استفاده میشود. ورق فلزی مورد بررسی، فولاد کم کربن مایلد استیل<sup>1</sup> با ضخامت 1 میلیمتر میباشد. به کمک میدان تنش حاصل از شبیهسازیهای عددی و تحلیل اثر تنشهای باقیمانده در جهتهای مختلف واقع بر مسیر تابشدهی با لیزر، مکانیک تغییر شکل و دلیل خمش ورق در فرآیند خمکاری با لیزر توسط الگوی تابشدهی منحنی مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان میدهند که مسیر تابشدهی منحنی میتواند به طور مناسب ورق فلزی فولادی را خمکاری نماید. همچنین اثر پارامترهای توان لیزر، سرعت اسکن لیزر و قطر پرتوی لیزر بر میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر توسط مسیر تابشدهی منحنی مورد بررسی قرار میگیرند. نتایج نشان میدهند که با افزایش توان لیزر، میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر توسط الگوی تابشدهی منحنی افزایش مییابد. همچنین از شبیهسازیهای عددی نتیجه گرفته میشود که با افزایش سرعت اسکن لیزر میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر کاهش مییابد. ثابت میشود که با افزایش قطر پرتوی لیزر میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر کاهش مییابد.https://www.iranjme.ir/article_157557_ef8b851daa158900558bd43f795ad434.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X9220220421Experimental study of residual stress in parts with variable cross section in selective laser melting processبررسی تجربی تنش پسماند در قطعات با مقطع متغیر در فرآیند ذوب انتخابی لیزری81715755810.22034/ijme.2022.157558FAمرتضی منصوریدانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهرانافشین کازرونیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهرانمحمد مقداد فلاحاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران0000-0002-4070-2328Journal Article20220221One of the major challenges in the selective laser melting process is the generation of residual stresses in the processed parts. The residual stress can have detrimental effects on the dimensional accuracy, mechanical properties and performance of the part. In most industrial components, such as turbine blades, the cross section of the part changes along its length which can affect the amount of residual stress. The most important parameters of selective laser melting process include laser power, scanning speed, layer thickness and hatch spacing. These parameters are effective on the thermal profile created during the manufacturing process. Therefore, they can play an essential role in the formation of residual stresses in parts. In this paper, the effect of hatch spacing parameter on the residual stress magnitude of Inconel 625 samples with different cross sections has been investigated experimentally; so that the energy density does not exceed the appropriate range for the density of the samples. Using the non-destructive X-ray diffraction method, the residual stresses measured in the center of the sample surface and the intersection of the two variable sections of the samples. The results showed that the use of a larger hatch space significantly reduces the amount of residual stress. Also, the comparison of the amount of residual stress in the center of the surface of the lower and upper parts of the samples shows that the amount of residual stress in the interface between the two cross sections is reduced by almost half.یکی از چالشهای مهم در فرآیند ذوب انتخابی لیزری، ایجاد تنشهای پسماند در قطعات تولید شده میباشد. تنشهای پسماند میتواند روی دقت ابعادی، خواص مکانیکی و عملکرد قطعه اثرات منفی داشته باشد. در اغلب قطعات صنعتی مانند پرههای توربین، مقطع قطعه در طول آن تغیر میکند که میتواند در مقدار تنشهای پسماند تأثیرگذار باشد. مهمترین پارامترهای فرآیند ذوب انتخابی لیزری شامل توان لیزر، سرعت اسکن، ضخامت لایهها و فاصله هاشور مسیر اسکن میباشد. پارامترهای مذکور روی پروفیل حرارتی ایجاد شده در حین فرآیند ساخت موثراند؛ بنابراین می توانند در ایجاد تنشهای پسماند در قطعات نقش اساسی داده باشند. در این مقاله با روش تجربی تأثیر پارامتر فاصله هاشور مسیر اسکن روی مقدار تنش پسماند نمونههای اینکونل 625 با مقاطع متفاوت در فرآیند ذوب انتخابی لیزری مورد بررسی قرار گرفته است؛ به گونهای که چگالی انرژی از محدوده مناسب برای تراکم نمونهها خارج نشود. با استفاده از روش تست غیر مخرب پراش اشعه ایکس، تنش پسماند در مرکز سطح نمونهها و فصل مشترک مقاطع نمونهها اندازهگیری شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش فاصله هاشور مسیر اسکن، مقدار تنش پسماند کاهش مییابد. همچنین مقایسه مقدار تنش پسماند در مرکز سطح دو بخش پایینی و بالایی نمونهها نشان میدهد که مقدار تنش پسماند در فصل مشترک دو سطح مقطع تقریباً به نصف کاهش مییابد.https://www.iranjme.ir/article_157558_d1a9eac9595563ab8e00a52d659f288d.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X9220220421Experimental Investigation on Micro Friction Stir Welding of Al-Cuبررسی تجربی میکرو جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم به مس182915755910.22034/ijme.2022.157559FAعلی مهدیانی خطبه سراکارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک-ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، تهران0000-0002-9533-3259محمدجعفر حداداستادیار، مهندسی مکانیک - ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، تهرانJournal Article20220522The present study investigated the feasibility of producing strong and defect-free joints between 1050 aluminum and pure copper sheets by micro friction stir welding using ordinary and new tools. By analyzing the results of the tensile test and signal to noise analysis, the average maximum ultimate tensile strength of the joints is reported to be 88 MPa, when using the parameters of rotational speed, traverse speed, and offset of the tool with levels of 2400 rpm, 40 mm/min and 0.25 mm. The variance analysis also showed that the parameters of rotational speed and traverse speed had the most significant effect on the joints' tensile strength. The maximum and minimum values obtained from the microhardness test were recorded for the weld nugget zone and the heat-affected aluminum zone, respectively, equal to 192 HV and 21 HV. The X-ray diffraction test results on optimal samples showed intermetallic compounds such as CuAl<sub>2</sub> and Cu<sub>9</sub>Al<sub>4</sub> in the welding area. The tensile strength of the joints created is strongly dependent on the formation of these intermetallic compounds.هدف از پژوهش حاضر امکان سنجی تولید اتصالات مستحکم و بدون عیب بین ورقهای آلومینیوم 1050 و مس خالص به روش میکرو جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به کمک ابزارهای عادی و جدید میباشد. با تحلیل نتایج حاصل از آزمون کشش و تحلیل سیگنال به نویز، میانگین بیشینه مقاومت کششی نهایی اتصالات مقدار MPa 88 گزارش شده است که به هنگام استفاده پارامترهای سرعت دورانی، سرعت پیشروی و آفست ابزار با سطوح به ترتیب rpm 2400، mm/min 40 و mm 25/0 بدست آمده است. همچنین نتایج تحلیل واریانس مشخص کرد که به ترتیب پارامترهای سرعت دورانی و سرعت پیشروی، بیشترین میزان اثرگذاری روی مقاومت کششی اتصالات را عهدهدار بودهاند. مقادیر بیشینه و کمینه ناشی از آزمون ریزسختی سنجی نیز به ترتیب برای ناحیه مرکزی جوش و منطقه متأثر از حرارت آلومینیوم ثبت شده است که برابر با HV 192 و HV 21 میباشند. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس روی نمونههای بهینه وجود ترکیبات بین فلزی CuAl<sub>2</sub> و Cu<sub>9</sub>Al<sub>4</sub> در منطقه جوشکاری را نشان داد. مقاومت کششی اتصالات ایجاد شده به شدت تابع میزان تشکیل این ترکیبات بین فلزی میباشد.https://www.iranjme.ir/article_157559_c76b50a6eca9be0472f4a41b3c22a56c.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X9220220421The assessment of energy absorption capability of aluminum/epoxy-glass fibers laminates after exposer to the thermal cyclingارزیابی قابلیت جذب انرژی چند لایه اپوکسی-الیاف شیشه/آلومینیوم پس از قرارگیری در سیکلهای گرمایشی304015756010.22034/ijme.2022.157560FAمحمد عسکریدانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهرانمهرداد جوادیدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران0000-0001-6328-1063رضا اسلامی فارسانیاستاد، مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران0000-0002-7838-6199عبدالرضا گرانمایهاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهرانJournal Article20220416In the real conditions, the composite structures set into the various environment conditions like thermal cycling. The aim of this work is to investigate the effect performing the thermal cycling on the absorbed energy capability of fibers metal laminates (FMLs) with aluminum skin and glass fibers/ epoxy composites core with the various stacking sequence of glass fibers. For this reason, in the first step, the FMLs with two unidirectional configurations (0˚/0˚/0˚/0˚، and 90˚/90˚/90˚/90˚) and two bi-directional configurations (+45˚/-45˚/-45˚/+45˚ and 0˚/90˚/90˚/0˚) were fabricated. Then, the samples were aged by 0, 1, 10, 30, 50 and 90 thermal cycles. Each thermal cycle was heating the samples up to 100 ˚C for 15 min, maintaining in this temperature for 5 min, and cooling them down to the ambient temperature for 15 min. After that, measuring the absorbed energy and characterizing the mechanisms were investigated by Charpy impact test, macrostructural method and microscopic analysis. The obtained results showed, up to 10 thermal cycles in the FMLs with unidirectional configurations, the absorbed energy capability has improved. After that, it had the reducing trend. The minimum and maximum sensitivity of absorbed energy capability in the thermal cycling were seen into the samples with the configurations of +45˚/-45˚/-45˚/+45˚ and 0˚/90˚/90˚/0˚, respectively. The macrostructural investigation was showed, the delamination between fibers plies was the main failure mechanism in the FMLs, after performing 90 thermal cycles. By using the microscopic analysis was found that the thermal cycling caused to reduce the adhesion between glass fibers and epoxy matrix into the FML.در شرایط واقعی، سازههای کامپوزیتی تحت شرایط محیطی متفاوت مانند سیکلهای حرارتی قرار میگیرند. هدف تحقیق حاضر، بررسی تأثیر اعمال سیکلهای حرارتی بر قابلیت جذب انرژی چند لایه الیاف- فلز ساخته شده با پوسته آلومینیومی و هسته کامپوزیتی اپوکسی- الیاف شیشه با چیدمانهای متفاوت الیاف شیشه میباشد. به همین دلیل در گام نخست، چند لایه الیاف- فلز با دو چیدمان تک جهته 0˚/0˚/0˚/0˚ و 90˚/90˚/90˚/90˚ و دو چیدمان دو جهته +45˚/-45˚/-45˚/+45˚ و 0˚/90˚/90˚/0˚ ساخته شدند. سپس، نمونههای ساخته شده تحت سیکلهای حرارتی 0، 1، 10، 30، 50 و 90 سیکل قرار گرفتند. هر سیکل حرارتی شامل افزایش دما تا ˚C100 به مدت 15 دقیقه، نگهداری در این دما به مدت 5 دقیقه و خنک کردن تا دمای محیط به مدت 15 دقیقه بود. پس از آن قابلیت جذب انرژی و شناسایی مکانیزمها توسط آزمون ضربه، بررسی ماکروساختاری و بررسی میکروسکوپی بررسی شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که تا 10 سیکل حرارتدهی در چند لایههای الیاف- فلز با چیدمان تک جهته قابلیت جذب انرژی بهبود یافته است و پس از آن این قابلیت روندی کاهشی داشت. کمترین و بیشترین حساسیت قابلیت جذب انرژی به سیکلهای حرارتی به ترتیب در نمونهها با چیدمانهای +45˚/-45˚/-45˚/+45˚ و 0˚/90˚/90˚/0˚ مشاهده شدند. بررسی ماکروسکوپی نشان داد که پس از اعمال 90 سیکل حرارتی، جدایش بین لایههای الیاف شیشه مکانیزم اصلی شکست در چندلایههای الیاف فلز بود. با بررسی میکروسکوپی فهمیده شد که سیکلهای حرارتی بالا باعث کاهش چسبندگی بین الیاف شیشه و زمینه اپوکسی در چند لایه الیاف- فلز شده است.https://www.iranjme.ir/article_157560_e5a6b31d20654c7a47f07c81fb825232.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X9220220421Design, modeling and motion simulation of robotic manipulators with time-varying structure in a fluid environmentطراحی، مدلسازی و شبیهسازی حرکتی بازوهای رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال415115756110.22034/ijme.2022.157561FAسیاوش فتح الهی دهکردیاستادیار، مهندسی مکانیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، خوزستان0000-0002-1905-8590Journal Article20220523This paper presents a dynamic model of a robotic manipulator with a time-varying structure in a fluid medium. Changing the working environment of the manipulators and using them as time-varying structure cause to eliminate the robot workspace limitations when used in a fluid medium. In addition, it provides more access for end-effectors via new manipulator structures design that used revolute-prismatic joints. While the new manipulator structure’s model is obtained commensurate with its application in the fluid environment. Thus, by considering the hydrostatic and hydrodynamic interaction forces that implemented between the fluid and the robot arm, the final motion equations of the robot are evaluated. However, the change in the robot’s structure and its fluid implemented action and reaction force, caused the obtained motion equations differ from similar systems with time-invariant structures. As a result, the final equations are time dependent. This is evidenced by comparing the results obtained from the robot's behavior in air and fluid medium. Thus, in addition to the rotational motion, in the linear motion of the prismatic joint, due to the incompressibility of the fluid, a resistive force is applied by the fluid to manipulator links. In this regard, the dynamic model is obtained using the recursive Gibbs-Apple formulation and then simulated in MATLAB software. The equations are simulated and discussed based on the different links cross-sectional areas, various environments, as well as the effect of each of the hydrostatic and hydrodynamic forces. As a result, the robot's motion in the water medium is reduced by 60% relative to the air environment. The robot's motion is more affected by the drag force than other resistive forces.در این تحقیق، مدل دینامیکی یک بازوی رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال استخراج میگردد. تغییر محیط کاری بازوهای رباتیکی و استفاده از آنها بصورت مکانیزمهای ساختار متغیر با زمان، موجب رفع محدودیت فضای کار ربات در هنگام استفاده در محیط سیال میشود. از سوی دیگر موجب ایجاد دسترسی بیشتر پنجهی ربات با استفاده از طرح ربات ساختار متغیر با مفاصل دورانی - کشوری میگردد. این در حالی است که مدل ساختار جدید متناسب با کاربرد آن در درون سیال، بدست میآید. بدین ترتیب با درنظرگرفتن اثر متقابل ناشی از برهمکنش میان سیال و بازوی رباتیکی در قالب نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی، معادلات نهایی حرکت محاسبه میگردند. اگرچه تغییر ساختار مکانیکی بازوی رباتیکی و اثر عمل و عکسالعمل متقابل آن بر سیال سبب میگردد، معادلات حرکت بدست آمده با سیستمهای مشابه که ساختار متغیر با زمان ندارند، متفاوت شود. در نتیجه، معادلات نهایی وابسته به زمان میباشند. این موضوع از مقایسه نتایج به دست آمده از رفتار ربات در محیط هوا و سیال، مشخص میگردد؛ بدین ترتیب، علاوه بر حرکت دورانی، در حرکت خطی مفصل کشویی نیز بواسطه ویژگی تراکم ناپذیر بودن سیال، از طرف سیال نیروی عکسالعمل مقاوم به بازوی رباتیکی وارد میشود. در این راستا مدل دینامیکی با استفاده از فرمولاسیون گیبس اپل بازگشتی بدست آمده و در ادامه در محیط نرمافزار متلب شبیهسازی شده و نتایج حاصل ارائه میگردند. معادلات بر اساس سطح مقطعهای متفاوت بازوها، محیط متفاوت و همچنین با لحاظ اثر هر یک از نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی شبیهسازی میگردد. در نتیجهی آن، دامنهی حرکت پنجهی ربات در محیط آب به نسبت هوا به میزان 60 درصد کاهش مییابد. همچنین در مقایسه اثرات نیروهای برهمکنش میان سیال و لینکهای ربات، میزان اثرپذیری حرکت ربات از نیروی درگ از سایر نیروهای مقاوم بیشتر میباشد.https://www.iranjme.ir/article_157561_297d28a22a0738e0e0a3da232b391a0b.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X9220220421Improving the wear and microstructural properties of piston alloys using ZrO2 reinforcing particlesبهبود خواص سایشی و ریزساختاری آلیاژ پیستون با استفاده از ذرات تقویت کننده ZrO2525915756210.22034/ijme.2022.157562FAحسین رحیمی آسیابرکیعضو هیات علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفهای، تهران، ایران0000-0002-2851-8413مصطفی اکبریاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفهای، تهران، ایران0000-0002-6952-8570پرویز اسدیاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایرانJournal Article20220315Al-Si alloys are commonly used in the manufacture of auto parts, including pistons. Although this alloy offers desirable properties for use in pistons, several microstructural properties, such as the presence of needle-like silicones or dendrites, interfere with the performance of the components produced. In this study, ZrO<sub>2</sub> reinforcing particles were used to produce metal-based composites by friction stir process. First, the microstructural characteristics of the stir zone (SZ) of the samples produced were studied using an optical microscope. The results showed that the friction stir process improves the microstructural properties of the base metal, including the size of the silicon particles, and the distribution of these particles in the base metal. Then the particle distribution and bond quality between ZrO<sub>2</sub> and aluminum reinforcing particles were investigated using SEM. Then, hardness and wear tests were performed to determine the wear and hardness of the composites. Pin-on-disk wear tests were performed at speeds of 1 m / s and 2 m / s and normal applied loads of 5 N, 10 N and 20 N. The wear test results showed that the wear resistance of the produced composite was improved by about 172% compared to the base alloy.آلیاژهای Al-Si معمولاً در تولید قطعات خودرو از جمله پیستون و سیلندر استفاده میشوند. اگرچه این آلیاژ ویژگیهای مطلوبی را برای استفاده در خودرو ارائه میدهد، اما چندین ویژگی ریزساختاری مانند وجود سیلیسیومهای سوزنی شکل یا دندریتها، عملکرد قطعات تولیدشده را مختل میکند. در این مطالعه، از ذرات تقویتکننده ZrO<sub>2</sub>برای تولید کامپوزیتهای زمینه فلزی بهوسیله فرآیند اصطکاکی اغتشاشی استفاده شده است. ابتدا ویژگیهای ریزساختاری ناحیه اغتشاشی (SZ) نمونههای تولیدشده با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که فرایند اصطکاکی اغتشاشی ویژگیهای ریزساختاری فلز پایه ازجمله اندازه ذرات سیلیسیومی و توزیع این ذرات در فلز پایه را بهبود میبخشد. سپس توزیع ذرات و کیفیت پیوند بین ذرات تقویتکننده ZrO<sub>2</sub> و آلومینیوم با استفاده از SEM مورد بررسی قرار گرفت. سپس برای تعیین خواص مکانیکی و سایش کامپوزیتها، آزمونهای سختی و سایش انجام شد. آزمایشهای سایش پین بر دیسک با سرعتهای 1 متر بر ثانیه و 2 متر بر ثانیه و بارهای اعمالی 5 نیوتن، 10 نیوتن و 20 نیوتن انجام شد. نتایج آزمون سایش نشان داد که مقاومت به سایش کامپوزیت تولید شده در مقایسه با آلیاژ پایه حدود 172 درصد بهبود یافته است.https://www.iranjme.ir/article_157562_c7d4d89810887538c6399a2ad601d562.pdf