شبيه‌سازي اجزاي محدود محفظه تحت فشار در فرايند پرس ايزواستاتيك داغ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

اين پايان‌نامه در مورد بررسي فرايند پرس ايزواستاتيك داغ و همچنين طراحي محفظه تحت فشار براي اين فرايند مي‌باشد. ابتدا به فرايند پرس ايزواستاتيك داغ پرداخته مي‌شود و پس از آن به بررسي شكل كپسول، تعيين ضخامت مناسب براي دريچه و ديواره كپسول، تعيين تقعر مناسب براي دريچه كپسول و هم‌چنين نحوه اتصال دريچه به ديواره پرداخته مي‌شود. فرايند پرس ايزواستاتيك داغ به منظور افزايش خواص مكانيكي، افزايش چگالي و ساخت برخي از قطعات مورد استفاده قرار مي‌گيرد. انجام اين فرايند وابسته به نحوه تغيير شكل كپسول است، كاهش شعاع در ناحيه ديواره و هم‌چنين كاهش ارتفاع دريچه منجر به هدايت سيال درون محفظه به سمت تخلخل‌هاي موجود در قطعه متخلخل مي‌شود و بسته شدن اين تخلخل‌ها باعث افزايش چگالي قطعه مي‌شود. يكي از فرايندهاي پرس ايزواستاتيك مربوط به ساخت كامپوزيت‌هاي كربن-كربن است. كامپوزيت‌هاي كربن-كربن در موارد مختلفي هم‌چون هوافضا كاربرد دارد. توليد كامپوزيت‌هاي كربن-كربن نيازمند فرايند تلقيح و كربونيزاسيون همزمان تحت فرايند پرس ايزواستايك داغ است؛ براي توليد اين كامپوزيت‌ها، ابتدا الياف بافته شده در درون كپسول قرار مي‌گيرد و سپس كل كپسول از رزين پر مي‌شود و در نهايت دريچه كپسول جوش داده مي‌شود. در طراحي كپسول پرس ايزواستاتيك داغ، نحوه اتصال دريچه به ديواره بايد به گونه‌اي باشد كه كيفيت جوش كاهش نيابد و براي اين امر نبايد سيال موجود در كپسول با جوش در ارتباط باشد. ميزان تقعر و شكل دريچه بايد به گونه‌اي طراحي شود كه اجازه كاهش شعاع را به ديواره كپسول بدهد؛ يكي ديگر از مواردي كه باعث مي‌شود كه دريچه كپسول داراي تقعر باشد، اين است كه براي انجام كامل فرايند تلقيح و كربونيزاسيون نبايد فضاي خالي در هنگام اتصال دريچه به كپسول وجود داشته باشد. براي انجام ابن فرايند كپسول بايد در ناحيه پلاستيك قرار بگيرد. با توجه به اينكه اين فرايند در دماهاي بالا انجام مي‌گيرد، خواص مكانيكي ماده مورد استفاده در ساخت كپسول بر حسب دما وارد مي‌شود، و پس از يافتن دماي بحراني بقيه تحليل‌ها اعم از تحليل جوش و تقعر در دماي بحراني انجام مي‌شود. يكي از نكات مهم در اين پايان‌نامه تخمين فشار دروني محفظه است، براي تخمين فشار دروني، حجم كپسول تغيير شكل يافته توسط انتگرال‌گيري عددي و روش پاپوس محاسبه مي‌شود و با توجه به قاعده گاز ايده‌آل، فشار داخلي كپسول محاسبه مي‌شود و با فشار اعمال شده توسط نرم‌افزار مقايسه مي‌شود. فشار دروني محفظه توسط گازهايي كه به خاطر افزايش دما از سيال موجود در محفظه آزاد شده‌اند، به ديواره كپسول اعمال مي‌شود. اگر اختلاف اين دو فشار كمتر از يك درصد بود، حل پايان مي‌يابد. با توجه به تحليل‌هاي انجام شده براي كپسول با قطر خارجي 45 سانتي‌متر، ميزان ضخامت مناسب براي ديواره برابر 6 ميلي‌متر و ضخامت دريچه برابر 12 ميلي‌متر مي‌باشد، هم‌چنين ميزان تقعر مناسب برابر 10 سانتي‌متر مي‌باشد.

236407

طراحي كاربردي(جامدات)

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان