مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز پنجشنبه ۲۴ آبان ۱۳۹۷

مطالعه تجربی متغیرهای فرا‌یند ریخته‌گری مدل فومی فداشونده با استفاده از روش تاگوچی

چکیده



روش ریخته‌گری مدل فومی فدا شونده، یک روش نوین برای ریخته‌گری قطعات پیچیده می‌باشد که علاوه بر داشتن مزایای فنی و اقتصادی نسبت به روش سنتی دارای مزایای زیست محیطی نیز بوده و از این‌رو مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این پژوهش به بررسی اثر متغیرهای چگالی فوم، دمای ذوب‌ریزی و ویسکوزیته پوشان که از اثرگذارترین متغیرهای فرآیند ریخته‌گری مدل فومی فداشونده بر روی درصد تخلخل و سختی نمونه‌ها هستند، پرداخته می‌شود. به منظور طراحی آزمایشات و تعیین سطوح بهینه هریک از متغیرهای در نظر گرفته شده از روش تاگوچی و تحلیل نسبت سیگنال به نویز و واریانس استفاده گردید. کلیه متغیرهای درنظر گرفته شده در سه سطح و با استفاده از روش تحلیل تاگوچی آرایه متعامدL9 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که چگالی فوم 20 kg/m3، دمای ذوب‌ریزی 740° C و ویسکوزیته پوشان 20 sec به علت ایجاد حالت مناسب بین تجزیه حرارتی و تبخیر فوم با سرعت پیشروی مذاب و خروج گاز بوجود آمده در مدل از طریق منافذ پوشان و همچنین ایجاد کمترین مقدار درصد تخلخل(2.6%) به همراه بیشترین مقدار سختی(27.7 HRA)، مقادیر بهینه برای متغیرها بوده که چگالی فوم و دمای ذوب‌ریزی به ترتیب تاثیرگذارترین پارامترها بر روی درصدتخلخل و سختی با مقادیر ضریب تاثیر 64.58% و 56.35% می‌باشند.


نمای مطلب

مطالعه تجربی متغیرهای فرایند ریختهگری مدل فومی فداشونده با استفاده از روش تاگوچی



مقدمه



 ریختهگری آلیاژهای آلومینیم به طور گستردهای در صنایع مختلف مانند هوافضا و صنایع خودروسازی به علت خواص منحصر به فرد آن ها استفاده میشود  از مهمترین دلایل استقبال زیاد از این آلیاژها و مخصوصآ معروفترین آلیاژ این گروه یعنی  میتوان به مواردی چون نسبت استحکام به وزن بالا  مقاومت به خوردگی مناسب  سیالیت و قابلیت ریختگی عالی  مقاومت به ترک گرم  قابلیت جوشکاریی مناسب و همچنین ضریب انبساط حرارتی پایین اشاره نمود      خواص آلیاژ  به شدت به فرآیند ریختهگری  ترکیب شیمیایی  رفتار مذاب و نحوه انجماد و اندازه دانه و    وابسته است      انجماد آلیاژهایی این گروه نقش بسیار با اهمیتی بر روی اندازه دانه  ساختار  تشکیل تیغههای سیلیسیم در زمینه و    دارد  فرآیند ریختهگری با مدل فومی یک تکنولوژی جدید برای تولید قطعات پیچیده فلزی میباشد  فرآیند ریختهگری با مدل فومی اولین بار در سال تحت عنوان ریختهگری توپر ابداع شد     و  در چند سال اخیر روش



ریختهگری با مدل فومی فداشونده تبدیل به یک روش استاندارد برای تولید قطعات پیچیده با کیفیت سطح مناسب  کاهش هزینههای سوخت و ساخع قالب و    شده است      برخلاف روش ریختهگری سنتی  ریختهگری ماسهای   ویژگی منحصربه فرد ریختهگری با مدل فومی فداشونده وجود یک مدل فومی  معمولا از جنس پلی استایرن منبسط شده  که شکل نهایی قطعه مورد نظر را دارد  در مسیر فلز مذابب است  این مدل قبل از ریختهگری برداشته نمیشود و پس از پوشاندهی و خشک شدن آن  فلز مذاب بر روی مدل فومی ریخته ین روش ریختهگری بثبامل چندین مرحله اساسی و مهم است که برای تولید ریختهگری با کیفیت بالا باید تحت کنترل قرار گیرند  فرآیند حلس با تهیه مدل فومی که در پوشان نسوز غوطهور میشود تا یک لایه نازک از جنس پوشان را بر روی آن ایجاد کند  آغاز میشود  بعد از خشک شدن لایه پوششی  مدل پوشش داده شده درون قالبی قرار میگیرد و اطراف آن با ماسه خشک و بدون مواد چسبنده پر میشود  سپس ماسه بهوسیله ارتعاش فشرده میشود تا یک ساختار محکم برای حمایت از مدل در حین ریختهگری به وجود آید  سپس فلز مذاب داخل قالب ریخته میشود  بر اثر حرارت فلز مذاب  مدل فومی تجزیه حرارتی شده و به تدریج فلز مذاب جایگزین مدل فومی میشود در انتها و پس از طی شدن زمان انجماد  قطعه ریختهگری حاصل میشود  ه   ر یختهگریحکالسس نسبت به ریختهگری سنتی  مزیتهای زیادی دارد  از جمله استفاده از روشهای تولید سادهتر مانند عدم نیاز به ماهیچه  به دلیل استفاده از فوم در حین ریختن فلز مذاب  همچنین استفاده از این فرآیند امکان اتصال چند مدل به یکدیگر را فراهم میکند که برای تولید قطعات بسیار پیچیده با کیفیت سطح بالا و کاهش هزینهها مناسب است  و   فرآیند تلرانسهای بسته و سطح پایانی همواری را تولید میکند که به قطعه نهایی بسیار نزدیک است  در فرآیند  پرکنندگی قالب  انتقال حرارت و انجماد به شدت تحت تاثیر تجزیهه مدل فومی و تخلیه گاز قالب است  سه پدیده در فرآیند وجود دارد که شامل: جریان کم فلز مذاب  کاهش هوا و محصولات حاصل از تجزیه فوم میباشد  جریان کم فلز مذاب و کاهش اتمسفر ممکن است به کاهش اکسید و ببرباره کمک کنند در صورتیکه اگر محصولات حاصل از تجزیه فوم از قالب خارج نشوند ممکن است منبعی برای تشکیل عیوب شوند         بنابراین برای بهبود خواص ر یختهگری  درکی از واکنش بین مدل فومی و فلز مذاب و همچنین جابجایی و تخلیه محصولات حاصل از تجزیه مدل فومی از طریق پوشان و ماسه ضروری است  عیوب را به طورکلی و در یک دستهبندی جامع میتوان به عیوب داخلی و عیوب خارجی دستهبندی نمود  عیب خارجی که اکثرا روی ببطح ظاهر میشوند شامل: پرنشدن کامل قالب  روی هم افتادگی  تاول زدن و یا آبلهگون شدن هستند  عیوب داخلی ممکن است داخل قطعه ریختهگری ظاهر شود و شامل: تخلخل  آخال و چینخوردگی باشد  برخی از عیوب به ذوب شدن مدل فومی و سرعت جریان مذاب و تکههای بریده شده لایه پوشش که به درون مذاب کشیده میشوند  مربوط میباشدکه تخلخل گازی و عیوب ناخالصی ممکن است ناشی از به دام افتادن محصولات تجزیه گازی و مایع فوم باشد  ص   زمانیکه فوم در اثر حرارت مذاب تجزیه میگردد مقداری از آن به گاز و مقداری از آن نیز به صورت مواد سیال گرانرو تجزیه میگردد به نحوی که در دمای نرخ تبخیر فوم تاحدی افزایش یافته است که محصولات گازی در این دما تشکیل میشوند و تا دمای این گازها عمدتآ از منومراستایرن تشکیل شدهاند ولی با افزایش دما به بالاتر از این مقدار  منومر به هیدروژن و هیدروکربنها تجزیه میگردد که این گاز باید از طریق پوشش و ماسه خارج گردد  در غیر این صورت به درون مذاب برگشته و درون قالب محبوس میشود که باعث بوجود آمدن عیوب خارجی و داخلی خواهد شد            در این پژوهش سعی بر آن است تا با استفاده از روش طراحیی آزمایشات تاگوچی و تحلیل نتایج حاصل از واریانس و نسبت سیگنال به نویز پارامترهای چگالی فوم  دمای ذوبریزی و ویسکوزیته پوشان که از مهمترین و تاثیرگذارترین پارامترهای فرآیند ریختهگری با مدل فومی فداشونده هستند  مقدار ضریب تاثیر و اثرگذاری هریک از پارامترها بر روی مقدار درصد تخلخل و سختی قطعات ریختهگری شده مشخص گردد و بتوان تعیین نمود که کدام یک از پارامترها دارای اهمیت و اثرگذاری بیشتری میباشند     مواد و روش تحقیق به منظور بررسی پارامترهای فرآیند ریختهگری با مدل فومی فداشونده بر روی درصد تخلخل و سختی از آلیاژ  با ترکیب شیمیایی بیان شده در جدول   استفاده شد  ساخت مدل فومی که از جنس پلیاستایرن بود به صورت پلکانی و با پنج پله به ضخامتهای                 میلیمتر در نظر گرفته شد  بدین منظور ابتدا بلوک خام فوم پلیاستایرن با چگالیهای  جهت بررسی اثر چگالی فوم بر ریختهگری مدل فومی و با ابعاد میلیمتر توسط دستگاه برش الکتریکی سیم داغ با دقت ابعادی میلیمتر برش داده شد  شکل  مدل فومی در نظرگرفته شده راا برای این تحقیق نشان میدهد  سیستم راهگاهی سرتاسری در بالا برای مدلها به منظور تغذیه مناسب مذاب به مدل فومی در طول انجام عملیات ذوبریزی استفاده شد  سیستم راهگاهی استفاده شده برای هر مدل فومی مطابق با چگالی فوم مدل بوده است  بعد از اتصال سیستم راهگاهی به مدلها و آمادهسازی آنها  مدلها در محلولی متشکل از زیرکنیم و سیلیس کلوئیدی با نسبت   به   و مقدار ویسکوزیتههای ثانیه که با کاب فورد شماره پنج اندازهگیری شد  پوشاندهی شدند تا لایهایی نازک از مواد سرامیکی و نسوز بر روی آنها ایجاد شود  پوشاندهی به روش غوطهوری و به مدت  ثانیه به منظور ایجاد یوششی یکنواخت و با ضخامت مناسب صورت پذیرفت  شکل تصویر مدل فومی پس از اتصال سیستم راهگاهی را نشان میدهد  کلیه مدلها پس از پوشاندهی در اتاقی با دمای  درجه سانتیگراد و به مدت ساعت جهت حصول اطمینان از خشک شدن کامل پوشان نگهداری شد  مدل فومی پوشاندهی شده بعد از خشک شدن به صورت عمودی در قالبی از جنس آلومینیم با ابعاد       و میلیمتر به صورتیکه از کنارههای قالب و کف آن فاصله  میلیمتری داشته باشد  قرار گرفت و اطراف آن با ماسه سیلیسی دارای عددنرمی پر شد       در شکل  نحوه قرارگیری مدل فومی به همراه ابعاد جانمایی آنن درون ماسه و قالب آلومینیمی نشان داده شده است  از میز ارتعاشی که دارای مشخصاتی مطابق جدول بود جهت ایجاد ارتعاش و فشرده کردن ماسه اطراف مدل فومی استفاده شد و در نهایت ذوب فلز درر کوره القایی و با سه دمای درجه سانتیگراد انجام پذیرفت  میزان درصد تخلخل نمونهها به روش ارشمیدس و سختی آنها با استقاده از آزمون راکولمحاسبه شد که بدین منظور از وسط هر قسمت در نمونه پلکانی برشی مطابق شکل  زده شد و قسمتی از نمونهها برش زده شد که پس از انجام متالوگرافی  تست سختی سنجی بر روی آنها صورت    طر!حی به طور کلی در طراحی آزمایشات  برای مشخصص کردن سطوح بهینه  سطوح پارامترها و تعیین میزان تاثیرگذاری آنها  متغیرهای فرآیند به دو دستهی کنترلی و غیرکنترلی تقسیم میشوند  عوامل کنترلی عواملی هستند که به منظور انتخاب بهترین شرایط در طراحی پروسه ساخت به کار گرفته میشوند  عوامل غیرکنترلی تمام عواملی هستندکه باعث ایجاد تغیرات میشوند  اما آنها بر حسب شرایط  ثابت فرض میشوند  نسبت سیگنال به نویز  نشان دهندهی حساسیت مشخصهی کیفی مورد بررسی به عوامل کنترلی و غیرکنترلی  پارامترهای اغتشاشی   در یک فرایند کنترل شده میباشد  در هر آزمایش  ما همواره به دنبال بالاترین نسبت هستیم  مقدار بالا نشانن دهنده این است که اثر پارامترهای قابل کنترل  بیشتر از اثر پارامترهای غیر قابل کنترل و یا پارامترهای اغتشاشی است  طراحی فرآیند تولید با بالاترین نسبت همواره باعث ایجاد کیفیت بهینه با حداقلل واریانس میشود  در روش تاگوچی  پس از تعیین پارامترهای ورودی و خروجی و مقادیر آنها  تبدیل دادهها و مشاهدات به یک عدد در دو مرحله انجام میشود  در مرحله اول  میانگین مجم مربعاتت انحراف   که یک کمیت آماری است و انحراف از مقدار مشخصه و هدف را نشان میدهد  محاسبه میشود  این تابع با توجه به شرایط مسئله دارای حالتهای مختلفی است  دو حالت استفاده شده در اینن تحقیق به قرار زیر است: مقدار کوچکتر در اندازهگیری درصد تخلخل هرچه عددکوچکتر باشد بهتر است  بنابراین برای محاسبه تابع زیان از



سیگنال به نویز دسیبل میباشد  در مرحله بعد با استفاده از این مقدار نسبت سیگنال به نویز محاسبه میشود  پس از محاسبه تابع زیان برای هر خروجی از فرمول مقدار سیگنال به نویز کل را محاسبه میکنیم ط در این فرمول همان مقدار تابع زیان محاسبه شده در قسمت قبل است:      و در جدول  پارامترهای مورد بررسی و همچنین سطوح هر کدام در روش طراحی آزمایش تاگوچی نشان داده شدهه است     بحث در جدول نتایج حاصل از مقادیر سیگنال به نویز به همراه مقادیر عملی فرآیند ریختهگری مدل فومی فداشونده بر روی درصد تخلخل و سختی نمونههای ریختهگری شده نشان داده شده است که در ادامه به بررسی و تشریح اثر پارامترها بر روی درصد تخلخل و سختی نمونهها به صورت کامل پرداخته میشود       اثرپارامترهای فرآیند برروی درصدتخلخل در این تحقیق مقدار درصد تخلخل شاملل تخلخل گازی و انقباضی میباشد  نتاچ حاصل از نمودار سیگنال به نویز برای درصدتخلخل با اعمال حالت  دستیابی به درصد تخلخل کمتر در شکلو نشان داده شده است  بهترین حالت بر طبق نمودارهایی سیگنال به نویز مربوط به چگالی   دمای ذوبریزی ویسکوزیته بدست آمده است که مطابق جدول    آزمایش شماره   میباشد  در چگالی فوم    میزان جوش خوردن دانههای فوم نسبت به چگالی فومهای کمتر افزایش مییابد و فضای خالی کمتری بین دانههای فوم دیده میشود که این منافذ بین دانههای فوم در شکل  با بزرگنمایی   میکرومتر نشان داده شده است  از طرفی در خلال واکنش مذاب و فوم یکک لایه پیوسته و متصل از محصولات تجزیه فوم تشکیل میشود که در این شرایط گازهای داغ نمیتوانند به طور عمیق در فوم با تراکم بالا نفوذ کنند  درنتیجه منطقه متاثر از حرارت در جلوی مذاب کاهش مییابد و شتاب جریان مذاب کاسته میشود که منجر به کاهش درجه حرارت فلز مذاب و انجماد سریع آن میشود و در نتیجه محصولات فوم درون مذاب به دام میافتند و تخلخل بیشتری را در نمونهها بوجود میآورند  همچنین علت افزایش درصد تخلخل در چگالی فوم   را اینچنین میتوان بیان نمود که در این چگالی فوم با توجه به اینکه تراکم دانهها کم است در نغعجه شتاب جریان مذاب به علت کوچکتر شدن لایه پیوسته از محصولات تجزیه فوم و نفوذ بیشتر گازهای داغ به داخل ساختار مدل فومی  تبخیر فوم با سرعت بیشتر صورت میگیرد و گازحاصل از این فرآیند در مدت زمان کمتری تولید میشود که در این بازه زمانی فرصت خروج از طریق پوشش و ماسه را پیدا نمیکند و در نتیجه مقداری از گاز حاصل در نمونه به دام میافتد و موجب افرایش درصد تخلخل در نمونه میشود  اما در چگالی فوم مشاهده میشود که کمترین مقدار درصد تخلخل وجود دارد زیرا سرعت پیشروی فلز مذاب و زمان تجزیه حرارتی مدل فومی با سرعت خروج گاز حاصل از تجزیه به حالت متناسب خود رسیده است و گاز توانسته است از طریق منافذ پوشان و ماسه در مدت زمانی که مدل فومی تجزیه میگردد  خارج شود که کومار نیز بیان نموده بود با افزایش    درصدی چگالی فوم  زمان پرکنندس فلز مذابب   برابر افزایش مییابد  ‌‌    همچنین  نحوه تجزیه فوم که توسط گریفیتث و همکاران در سال   با استفاده از قالب شیشهای صورت گرفته است نشان داده که با افزایش چگالی فوم فاصله بین جبهه مذاب و فوم بیشتر میشود که در نتیجه باعث انجماد سریعتر مذاب گردیده است  مطابق شکل و مشاهده میشود که بالاترین مقدار نسبت سیگنال به نویز برای دمای میباشد  با افزایش دمای ذوبریزی از سیالیت فلز مذاب افزایش مییابد و همچنین مقدار حرارت بیشتری به جهت تجزیه مدل فومی بدست میآورد که خود این موارد موجب میشوند تا سرعت پیشروی فلز مذاب بیشتر شود و گازهای داغ حاصل از تجزیه فوم بتوانند به صورت عمیقتر از لایه پیوسته بین فلز مذاب و مدل فومی عبور کرده و فوم را با سرعت و شتاب بیشتری تجزیه و تبخیر نمایند که در نتیجه نسبت حجم گاز تولید شده در طی ذوبریزی به زمان پرشدن مدل فومی با افزایش دما کاهش مییابد یعنی گاز تولید شده فرصت زمانی کمتری جهت خروج از طریق منافذ پوشان و ماسه دارد اما با توجه به ثابت بودن منافذ پوشان و ماسه این گاز نمیتواند به صورت کامل خارج گردد و در نمونهها به صورت تخلخل محبوس میشود که وارنر نیز لازم بودن سرعت پیشروی پایین مذاب به منظور دستیابی به نمونههای بدون عیب را بیان نموده است  اختلاف به مقدار کمی با دمای ذوبریزی ح ههه  مشاهده شده است که علت این امر نفوذپذیری مناسب پوشان میباشد   در شکل و قسمت مربوط به ویسکوزیته پوشان و براساس نمودار نسبت سیگنال به نویز بهترین حالت برای ویسکوزیته پوشان  مقدار نشان داده شده است زیرا در این مقدار نفوذپذیری پوشان به صورت متناسب با نرخ گاز تولید شده در اثر تجزیه فوم و سرعت خروج گاز از طریق منافذ پوشان میباشد و در مقادیر کمتر و بیشتر آن به ترتیب نفوذپذیری زیاد و کم پوشان را داریم که خود عوامل ایجاد عیوب و افزایش درصد تخلخل در نمونههای تولید شده  میباشند  در ویسکوزیته پوشان به سبب اینکه پوشان رقیقتر بوده است و در زمان ثابتی مدل فومی به روش غوطهوری در آن پوششدهی شده است لذا لایه پوشان ایجاد شده بر روی مدل فومی دارای خلل و فرج بیشتری نسبت به پوشانهای با ویسکوزیته بالاتر است که همین امر موجب شده تا گازهای تولید شده در قالب فومی با سرعت بیشتری از قالب خارج شده که افت فشار در فضای بین فلز مذاب و پلیمر در حال ذوب ایجاد میشود و پوشان تحمل وزن ماسه را نداشته و ماسه به درون محفظهی قالب وارد میشود همچنین در این حالت لایه پیوسته حاصل از محصولات تجزیه فوم که بین فلز مذاب و مدل فومی قرار داشت بسیار باریک شده و گازهای داغ میتوانند به صورت عمیقتر وارد مدل فومی شده و آنرا تجزیه نمایند که در نتیجه ببرعت پیشروی فلز مذاب افزایش یافته و حالت اغتشاش مذاب درون قالب بیشتر میشود و گازهای تولید شده درون مذاب به دام میافتند که چن نیز نفوذپذیری پوشان را عاملی تعیین کننده در خروج گاز از قالب بیان نموده بود  ه    در ویسکوزیته پوشان ححفوص خلل و فرج در پوشان کاهش مییابد که این امر موجب نفوذپذیری پایین پوشان میگردد  در این حالت فشارگاز در فضای خالی تا جایی که بر فشار متالواستاتیکی غلبه



کند  بالا میرود  به علت افزایش فشار در پشت پوشان و اعمال نیرو به پوشان  برآمدگیهایی بر سطح قطعه ایجاد میشود  مشکل بعدی از حرکت ناپایدار مذاب ناشی میشود  زیرا گازها به طور غیر پیوسته و شدید از میان فلز مذاب و پوشان خارج میگردند و با هر بارخروج گاز  فشار کاهش پیداکرده  جبهه مذاب پیشرفته و به دیوارهی قالب همچون پتک ضربه وارد میکند که نتیجهی این ضربهها ایجاد انبساط در قطعه و یا فرو ریختن ماسه فشرده به داخل حفرههای مدل و همچنین عدم خروج کامل گاز تولید شده در اثر تجزیه حرارتی فوم است که موجب افزایش درصد تخلخل میشوند  شکل  که باا بزرگنمایی   میکرومتر از نمونه فوم مورد استفاده شده به عنوان مدل فومی پس از برش از وسط مدل فومی گرفته شده است  منافذ موجود در بین دانهبندی فوم با چگالیهای متفاوت را نشان میدهد که به ترتیب  ‌‌      برای چگالی فومهای    میباشند که نشان میدهند با کاهش چگالی فوم منافذ موجود در بین دانههای آن بیشتر و بزرگتر میشود که خود عاملی است برای نفوذ گازهای داغ به داخل فوم و تخریب فوم که در نتیجه افزایش سرعت پیشروی مذاب را در پی خواهد داشت و باعث میشود تا تخلخل در نمونهها افزایش یابد  قطعات ریختهگری شده در شکللا نشان داده شده است که شماره هر شکل مطابق با شماره آزمایش آن در جدول است و همانگونه که مشخص است با افزایش دما و چگالی فوم مقدارگاز تولید شده درون قالب و محصولات حاصل از تجزیه فوم به شدت افزایش مییابد و با توجه به نفوذپذیری پوشان مقداری از این گاز از طریق منافذ پوشان خارج میگردد و مقدار باقیمانده همچون سدی جلوی پیشروی حرکت مذاب را گرفته و مانع از پرشدن کامل آن میشوند و موجب افزایش عیوب ریختهگری و تخلخل میگردند  با توجه به نمودارهای خروجی از نرم افزار و نتاچ حاصل از قطعات ریختهگری شده بثبرایط بهینه جهت انجام ریختهگری با کمینه درصد تخلخل برابر     و است که نسبتت سیگنال به نویز آزمایش مربوطه ووو  ه  میباشد  با اعمال همین شرایط در نرم افزار عدد حاصل از پیشبینی لم کل نرم افزار میباشد و درصدتخلخل پیشبینی شده نیز %وهههو   است که بسیار به نتیجه عملی به دست آمده نزدیک میباشد و تطابق مناسبی با نتاچ عملی آزمایش دارد  یکی دیگر از مزایای روش سیگنال به نویز  تعیین میزان تاثیرگذاری هر یارامتر در خروجی مورد نظر میباشد  بدین منظور میتوان از نتایج تحلیل واریانس دادههای درصدتخلخل استفاده نمود  در جدولو نتایج حاصل از تحلیل واریانس و در نتیجه اثرگذاری متغیرهای مورد بررسی بر روی درصد تخلخل نشان داده شده است که نشان میدهد چگالی فوم با داشتن بیشترین ضریب تاثیر همانند آنچه در شکل وو نمودار نسبت سیگنال به نویز مشخص است بر روی درصد تخلخل اثرگذارتر از سایر پارامترها میباشد  مقدار تاثیرگذاری چگالی فوم برابر با    و    است که نسبت به سایر متغیرها از است  مطابق شکل با افزایش چگالی فوم مقدار سختی افزایش مییابد اما با افزایش دمای ذوبریزی و ویسکوزیته پوشان این مقدار کاهش مییابد  با افزایش چگالی فوم فشار برگشتی پیوسته که بوسیله مدل فومی و محصولات تجزیه پلیمری در خلال پر کردن قالب اعمال میشود  به صورت یک مقاومت در برابر جریان فلز مذاب عمل میکند  در مقایسه با روشهای ریختهگری ماسهای که در آن فلزمذاب داخل یک حفره خالی ریخته میشود  فلز مذاب به قالب وارد شده و مدل فومی را با یک شتاب بسیار پایینتر تجزیه میکند و در نتیجه وجه مشترک مذاب و مدل فومی  نسبتآ یکنواخت و هم شکل است  بنابراین شتاب جریان فلز با نرخ تجزیه فوم در جلوی مذاب تعیین میشود نه دینامیک جریان مذاب در پشت جبهه مذاب به این معنی که  فلزز مذاب به حجم قالب که در اصل توسط مدل فومی اشغال شده  با همان سرعتی که فوم تجربه میشود و محصولات تجزیه آن از طریق پوشان و ماسه خارج میشوند  حرکت میکند  با کاهش سرعت حرکت مذاب در فومهای با چگالی بالاتر به علت این امر که تراکم دانههای پلی استایرن بیشتر است و در نتیجه برای تجزیه حرارتی آن نیاز به تبادل حرارتی بیشتر با فلز مذاب است لذا فلز مذاب حرارت خود را سریعتر از دست میدهد و منجمد میشود که خود عاملی بر ریزدانهتر شدن و نهایتآ افزایش سختی در نمونهها میگردد که کومار نیز نقش افز یش زمان پربثبدن قالب با چگالی فوم را بیان نموده بود  و    درر شکلو تصاویر متالوگرافی با بزرگنمایی هو میکرومتر از دانهبندی قطعات ریختهگری شده نشان داده شده است که شماره هر شکل مطابق با شماره آزمایشات در جدول  میباشد  با توجه به شکل ریزدانهترین حالت برای آزمایش شماره  و درشت دانهترین حالت برای آزمایش شماره   است  درجه حرارت مذاب  شتاب جریان مذاب را کنترل میکند و اینکه این شتاب مذاب به طور چشمگیری در ححس نسبت به ریختهگری ماسهای پایینتر است  ریختن فلز مذاب با درجه حرارت بالاتر  شتاب جریان مذاب را افزایش خواهد داد و زمان پرکنندگی قالب را کاهش خواهد داد  زمانیکه قالب سریعتر پرر شود نرخ تبادل گرمای کمتری با پوشان و ماسه اطراف آن دارد و لذا دیرتر منجمد میگردد که موجب درشتتر شدن دانهها و در نتیجه کاهش سختی میشود و این امر به خوبی در شیله که نشان دهنده نمودار نسبت سیگنال به نویز برای متغیرهای فرآیند بر روی سختی است و شکلو که تصاویر متالوگرافی نمونههای ریختهگری شده را نشان میدهد  قابل مشاهده میباشد  مطابق شیله در قسمت مربوط به ویسکوزیته پوشان مشاهده میگردد که با افزایش ویسکوزیته پوشان مقدار سختی کاهش مییابد زیرا با افزایش ویسکوزیته پوشان  ضخامت پوشان افزایش مییابد و این افزایش ضخامت همچون عایقی در برابر انتقال حرارت بین فلز مذاب با ماسه و محیط اطراف و خروج محصولات ناشی از تجزیه فوم عمل مینماید که موجب میگردد تا فلز مذاب با نرخ انجماد آهستهتری سرد شود و در نتیجه با توجه به شکلو درشت دانهتر شده و سختی در نمونهها کاهش یابد و همچنین مقدار گازهای به دام افتاده در مذاب افزایش یابد  با تحلیل نسبت سیگنال به نویز و تحلیل واریانس برای مقادیر بدست آمده سختی از نمونههای ریختهگری شده  مقادیر پیشبینی شده تاگوچی در بهترین حالت ریختهگریها برای نسبت سیگنال به نویز برابر اهمیت بسیار بالاتری برخوردار است و کومار نیز افزایش زمان پرشدن قالب را با افزایش چگالی فوم بیان نموده بود  و         اثرپارامترهای فرآیند برروی سختی سختی حاکی از مقاومت در برابر فرو روی نوک ابزار فرورونده به داخل قطعه بوده و این خاصیت در فلزات معیاری ازز مقاومت آنها در برابر تغییر شکل مومسان یا دائم است  مقدار سختی نمونهها وابستگی شدیدی به نرخ و نحوه انجماد فلز مذاب دارد و هرچه انجماد سریعتر اتفاق افتد به علت اینکه ساختار نمونهها ریزتر میشود سختی در آنها نیز افزایش مییابد  نمودار سیگنال به نویز برای سه متغیر درنظر گرفته شده در شیله نشان داده شده



بر روی سختی نشان میدهد  مطابق با نتایج نمودار نسبت سیگنال به نویز در شیله و همچنین مشخص است که دمای ذوبریزی بیشترین تاثیر را بر روی سختی نمونهها دارد و مقدار این اثرگذاری برابر با   میباشد  در شکلو که اندازه دانه نمونههای ریختهگری شده را نشان میدهد میتوان دریافت که با افزایش دما اندازه دانهها بیشتر تحت تاثیر قرار میگیرند که برای درک بهتر این اثرگذاری تحلیل واریانس و نسبت سیگنال



به نویز بسیار کارآمد بوده است  در این پژوهش اثر متغیرهای تاثیرگذار فرآیند ریختهگری مدل فومی فداشونده به صورت آزمایشگاهی با استفاده از روش طراحی آزمایشات تاگوچی و تحلیل واریانس به منظور بدست آوردن مقادیر بهینه هریک از پارامترها و بررسی درصد تاثیر هریک بر روی درصد تخلخل و سختی نمونههای ریختهگری شده مورد بررسی قرار گرفت   حاصل از این پژوهش شامل مواردد زیر میباشد:    با افزایش دمای ذوبریزی  حجم گاز بیشتری در حین پرشدن قالب و در زمان کوتاهتر تولید میشود که به علت عدم خروج این گازها از طریق منافذ پوشان درصد تخلخل افزایش مییابد اما مقدار سختی کاهش مییابد زیرا با بالا رفتن دمای ذوبریزی قالب سریعتر پر



میشود و در نتیجه فلز مذاب با نرخ آرامتری سرد میشود که موجب بزرگتر شدن ساختار و دانهها و نهایتآ کاهش سختی میگردد که این نتاچ بر خلاف مکانیزم اثرگذاری مربوط به چگالی فوم بر روی سختی نمونهها است همچنین دمای ذوبریزی بیشترین مقدار ضریب تاثیر بر روی سختی که معادل جهت دستیابی به تولید قطعه با کمترین میزان تخلخل چگالی فوم و ویسکوزیته پوشان به ترتیب باید دارای مقادیر    و برای ویسکوزیته پوشان مقدار باشند که چگالی فوم با داشتن بیشترین ضریب تاثیر به مقدار بر روی درصد تخلخل در فرآیند  مهمترین و اثرگذارترین پارامتر بر روی این عیب میباشد     با افزایش چگالی فوم حرارت بیشتری از فلز مذاب صرف تجزیه حرارتی و ذوب این مدل شده و درنتیجه سرد شدن سریعتر فلز مذاب را به همراه دارد که نهایتآ مقدار سختی افزایش مییابد     با افزایشش ویسکوزیته پوشان مقدار خلل و فرج موجود در آن کاهش مییابد و در نتیجه گازها و محصولات حاصل از تجزیه فوم نمیتوانند به خوبی از آن خارج شوند همچنین پوشان مانند عایقی مانع از تبادل حرارتی مناسب فلز مذاب با ماسه و محیط میشود و در نتیجه مذاب با نرخ سرد شدن آهستهتر سرد میشود و نهایتآ موجب کاهش سختی میگردد  


مشخصات

مشخصات

توسط: محمدامین شاهرخیان دهکردی؛ مجید کریمیان مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 8 تاریخ درج: ۱۳۹۶/۴/۱ منبع: دیتاسرا

لینک دانلود

لینک دانلود

رمز فایل
رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

گسترش LNG در مقیاس کوچک با سرمایه گذاری بخش خصوصی (Expanding Small-Scale LNG with Private Sector Investment)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): در حال حاضر با وجود منابع جدید در استرالیا و ایالات متحده شاهد وفور LNG جهت کاربردهای در مقیاس بزرگ هستیم. بازیکنان پیشرو بازار همچون شرکت های نفتی بین المللی و شرکت های نفتی دولتی، همراه با افزایش منابع، علاقه زیادی جهت تولید LNG برای کاربری های در مقیاس کوچک از خود نشان می‎دهند. عوامل اصلی رشد ... [ ادامه مطلب ]

تغذیه کشتی توسط مولد قرار گرفته در خشکی (Cold Ironing)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): تصمیمی‎که توسط اسطوره سینمای هالیوود "آرنولد شوارتزنگر" در سال 2006 بعنوان فرماندار ایالت کالیفرنیا گرفته شد، تأثیر چشمگیری بر تجارت شرکت وارتسیلا داشت. وی دستور داد تا به منظور کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه ای، سواحل ایالت کالیفرنیا به سیستم برق رسانی از خشکی به کشتی (Cold ironing) مجهز شوند. این تصمیم باعث ... [ ادامه مطلب ]

تولید برق از امواج دریا (Catching the Surge)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): در ماه سپتامبر وارتسیلا اعلام نمود که با شرکت AW-Energy جهت تولید برق از امواج دریا همکاری خواهد نمود. تکیه گاه یاتاقان های فلزی، یاتاقانهای کامپوزیتی، محفظه های آب بند لبه ای و کوپلینگ های هیدرولیک مورد استفاده در اولین WaveRoller مقیاس واقعی شرکت AW Energy، توسط وارتسیلا فراهم شده است. تجهیزات مورد استفاده در ... [ ادامه مطلب ]

برق رسانی به شبکه های ایزوله (Powering Isolated Grids)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): مجله in detail (شماره 2، 2017): این مطلب به مطالعه بر روی یک نیروگاه برق هیبریدی (مرکب) وارتسیلا (موتورهای احتراق داخلی و ذخیره کننده های انرژی) و ارزش افزوده ای که می‎تواند در اثر صرفه جویی اقتصادی و بالا بردن راندمان برای صاحبان و بهره برداران آن بهمراه داشته باشد می‎پردازد. نیروگاه هیبریدی مورد مطالعه مشتمل بر ... [ ادامه مطلب ]

آشنایی با قراردادهای عرضه LNG در مقیاس کوچک (Decoding Small-Scale LNG Supply Contracts)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): همراه با آمدن یک سوخت جدید سؤالی به ذهن متبادر می‎شود: هزینه کردن برای آن تا چه حد منطقی است؟ مقیاس معاملات انجام شده بر روی نفت خام در سطح جهان به گونه ای است که به شفافیت قیمت آن در بازار می‎انجامد. از آنجا که معیارهای سنجش متعدد و تأمین کنندگان فراوانی در بازار وجود ... [ ادامه مطلب ]

توسعه روش طراحی و بهینه‌سازی پارامترهای عملکردی و هندسی بویلر بازیاب حرارتی با سه سطح فشار با بکارگیری تئوری ساختاری
فايل پيوست

چکیده طراحی بهینه و بهبود عملکرد مولدهای بخار بازیاب حرارتی تأثیر قابل توجهی بر بازدهی حرارتی نیروگاه های سیکل ترکیبی دارند. بنابراین، مولد بخار بازیاب حرارتی باید به گونه ای طراحی شود که میزان بازیابی حرارتی را بیشینه نموده و عملکرد کل نیروگاه را بهبود بخشد. در این مقاله، یک روش طراحی و بهینه سازی مولد بخار بازیاب حرارتی با سه ... [ ادامه مطلب ]

مطالعه تجربی متغیرهای فرا‌یند ریخته‌گری مدل فومی فداشونده با استفاده از روش تاگوچی
فايل پيوست

چکیده روش ریخته‌گری مدل فومی فدا شونده، یک روش نوین برای ریخته‌گری قطعات پیچیده می‌باشد که علاوه بر داشتن مزایای فنی و اقتصادی نسبت به روش سنتی دارای مزایای زیست محیطی نیز بوده و از این‌رو مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این پژوهش به بررسی اثر متغیرهای چگالی فوم، دمای ذوب‌ریزی و ویسکوزیته پوشان که از اثرگذارترین متغیرهای فرآیند ... [ ادامه مطلب ]

مقایسه تاثیر چیدمان مختلف تکنولوژی دنده‌های ٧ شکل در افزایش توربولانس جریان و انتقال حرارت در خنک کاری داخلی پره‌های توربین گاز
فايل پيوست

چکیده افزایش دمای گاز ورودی به توربین‌های گازی باعث افزایش قدرت و راندمان حرارتی آن‌ها خواهد شد. با توجه به محدودیت دمایی آلیاژهای مورد استفاده، به‌کارگیری روش-هایی جهت کاهش دمای اجزای توربین گاز به‌خصوص پره‌های توربین، امری ضروری خواهد بود. امروزه تکنولوژی دنده‌های V شکل نیز به علت انتقال حرارت مناسب، مورد توجه محققان و پژوهشگران خنک‌کاری داخلی پره‌های توربین گاز ... [ ادامه مطلب ]

بهبود عملکرد تکنیک روانکاری کمینه در فرایند سنگزنی با استفاده از نانوسیال ترکیبی و ارتعاشات التراسونیک
فايل پيوست

چکیده تکنیک روانکاری کمینه در فرآیند سنگزنی دارای مزایای متعدد فنی و اقتصادی است. این تکنیک نه تنها عملکرد فرآیند سنگزنی شامل یکپارچگی سطح، نیروهای سنگزنی و سایشِ چرخ سنگ را بهبود می‌بخشد. بلکه به دلیل مصرفِ بسیار پایین سیال برشی، تکنیکی سازگار با محیط است. با وجود چنین مزایایی، این تکنیک به دلیل مصرف پایین سیال برشی، دارای مشکل جدی ... [ ادامه مطلب ]

بررسی اثر نصب بالچه متحرک در دیسک گذردهی هوای انتهای چتر فرود
فايل پيوست

چکیده در این پژوهش با اعمال تحریک اجباری در میدان سیال، اثرات استفاده از ابزارهای کنترلی جدید بر رفتار چتر فرود و میزان کارایی آن مورد مطالعه قرار می‌گیرد. مدل‌سازی انجام شده با نرم‌افزار تجاری فلوئنت شبیه‌سازی و تحلیل شده‌است. ابتدا هندسه‌ی کلی پیشنهاد می‌گردد. این شبیه‌سازی‌ها در مورد تأثیر این تحریک بر رفتار جریان، کارایی چتر، نقاط پرفشار چتر اطلاعات ... [ ادامه مطلب ]

فایل اکسل جامع طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله)
فايل پيوست

تک فایل اکسل طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله) دیوار حائل یا سازه نگهبان بنایی است که به منظور تحمل بارهای جانبی ناشی از خاکریز پشت دیوار، سازه ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 7500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون تجهیزات افقی، قائم و پیت (Air Separation Units, Heat Exchangers, Drums, Pits...)
فايل پيوست

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات: Air Separation Units, Heat Exchangers, Horizontal & Vertical Drums, Pits پالایشگاه ها و مجتمعهای پتروشیمی مجموعه هایی متشکل از تجهیزات گوناگون صنعتی هستند؛ تجهیزاتی ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون های تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil-Water Skid
فايل پيوست

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil / Water Skid در ساخت یک مجتمع پتروشیمی تجهیزات متعددی مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

دستورالعمل جامع آشنایی با اصول طراحی سکوهای ثابت فلزی دریایی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 25000 تومان

دستورالعمل کاربردی و گام به گام طراحی سازه های باز بتنی (پایپ رک ها) و فونداسیون
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 15000 تومان

دستورالعمل طراحی سازه های فولادی به روش DIRECT ANALYSIS METHOD بر اساس آئین نامه AISC با استفاده از نرم افزارهای SAP و ETABS
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل طراحی فونداسیون های تجهیزات ارتعاشی (چرخشی، رفت و برگشتی)ـفارسی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

تقویت کننده ی شبه تفاضلی کلاس-AB برمبنای اینورتر CMOS برای کاربردهای HF
فايل پيوست

 Abstract This paper presents a CMOS inverter-based c1ass-AB pseudo differential amplifier for HF applications using new sim pIe rail-to-rail CMFB circuit. The proposed circuit em ploys two CMOS inverters and the ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 5000 تومان

روش جاروب رو به عقب، برای حل پخش بار در شبکه های توزیع
فايل پيوست

Abstract A methodology for the analysis of radial or weakly meshed distribution systems supplying voltage dependent loads is here developed. The solution process is iterative and, at each step, loads are ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 8000 تومان

بازسازی سه بعدی و تشخیص چهره با استفاده از ICA مبتنی بر هسته و شبکه های عصبی
فايل پيوست

Abstract Kernel-based nonlinear characteristic extraction and classification algorithms are popular new research directions in machine learning. In this paper, we propose an improved photometric stereo scheme based on improved kernel-independent component ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9000 تومان

ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
ایمیل:
support.datasara[AT]gmail[دات]com

Copyright © 2018