مطالعه و بررسي تجربي آزمون پيچش بر روي نمونه هاي برنجي و آلومينيومي به كمك ارتعاشات آلتراسونيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه با پيشرفته¬تر شدن فن¬آوري¬هاي ساخت محصولات، استفاده از روش‌هاي جديدي همچون امواج آلتراسونيك رو به افزايش است و لذا مطالعه علمي و بهبود تجهيزات به كار رفته در آن، از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد. يك سامانه آلتراسونيك براي بهبود فرآيندهاي ساخت شامل ژنراتور، ترانسديوسر آلتراسونيك، بوستر يا تقويت كننده و هورن ارتعاشي است و مي¬بايستي جهت تحريك اجباري، در فركانس طبيعي خود قرار گيرد يا به عبارت ديگر تحت فركانس تشديد كار كند تا حداكثر اثرگزاري خود را اعمال نمايد. اتصال هركدام از عناصر اين زنجيره به يكديگر نبايد فركانس طبيعي مجموعه را تغيير دهد. از منظر ديگر ايجاد حداكثر دامنه نوسان در خروجي هورن و بدون تلفات مكانيكي زياد بسيار مهم مي باشد و به خاطر اين مساله ابعاد و جنس تك تك قطعات بايد به گونه اي طراحي شود كه تقريبا همان فركانس طبيعي كل سامانه آلتراسونيك را ايجاد نمايند. هدف از انجام اين پژوهش، مطالعه و بررسي رفتار پيچشي آلياژهاي آلومينيوم 7075 به قطر7 ميليمتر و طول‌هاي 95 و50 ميليمتر و آلياژبرنج به قطر 7 ميليمتر و طول‌هاي 30 و 25 ميليمتر در دو حالت با و بدون اعمال ارتعاشات آلتراسونيك تحت پيچش تك محوري مي‌باشد . در اين پژوهش دستگاه آزمون پيچش متداول ارتقا يافت و قابليت اعمال همرمان ارتعاش آلتراسونيك در آزمون پيچش به دستگاه موجود اضافه گرديد كه در نوع خود نوآوري در ساخت و طراحي مجموعه آزمون پيچش محسوب ميشود. يكي از حسن هاي دستگاه ساخته شده در اين پژوهش با نمونه دستگاه رايج آزمون پيچش، تبديل حركت نامنظم (ايجاد شده توسط دست اپراتور) به حركت منظم توسط موتور و گيربكس ميباشد كه دقت آزمون را افزايش داده و از خطاهاي ايجادي توسط اپراتور جلوگيري ميكند. در مرحله بعدي نمونه تست پيچش با وسيله نرم افزار مدلسازي SolidWorks طراحي و در ادامه با كمك نرم افزار Ansys تحت آناليز مودال قرار گرفت. هر دو هورن ورودي و خروجي ارتعاشات متناسب با مولد آلتراسونيك طراحي و به كمك نرم افزار Ansys شبيه سازي گرديد و فركانس كاري20 كيلو هرتز درنظر گرفته شد. پارامتر‌هاي توان ارتعاشات و طول نمونه به عنوان متغيير‌هاي آزمون پيچش و دما به صورت ثابت در نظر گرفته شده است. آزمايش به گونه‌اي طراحي گرديد كه به هيچ وجه احتمال رسيدن ارتعاشات آلتراسونيك مجموعه ارتعاشي به لودسل و سازه نگهدارنده دستگاه پيچش ممكن نباشد و تمامي ارتعاشات اعمالي صرفا به هورن و نمونه منتقل ميگردد. بنابراين با اين روش ارتعاشات آلتراسونيك تاثيري بر دقت اندازه گيري لودسل نخواهد داشت. مشاهده گرديد با اعمال ارتعاشات به نمونه، رفتار مكانيكي ماده درازمون پيچش تغيير زيادي نموده و نمودارهاي مربوط به زاويه پيچش تا لحظه شكست، مقادير گشتاور اعمالي، تنش برش تسليم و همچنين درصد تغييرات آن‌ها بدست آمده كه در فصل چهار بايكديگر مقايسه شده است.

230926

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان