تحقیقات نهایی در زمینه ماشینکاری سوپر آلیاژ اینکونل 718 به بهینه کردن شرایط ماشینکاری و بنابراین کاهش هزینه‏ها و افزایش کیفیت تولید منجر شده است. قابلیت ماشینکاری اصطلاحی است که بیان کننده میزان سهولت تراش یک ماده در جهت رسیدن به شکل مورد نظر با توجه به ابزار و فرآیند ماشینکاری است. در فرآیند ماشینکاری طول عمر ابزار، نرخ براده برداری، نیروهای ماشینکاری، انرژی مصرف شده، سطح تمام شده و صافی سطح و حتی شکل براده در اندازه‏گیری قابلیت ماشینکاری یک ماده موثر است. بنابرین ماشینکاری بسیار متأثر از خصوصیات جنس قطعه کار، خصوصیات و هندسه ابزار، شرایط ماشینکاری و عوامل دیگری نظیر صلبیت ماشین تراش و محیط ماشینکاری است. با انتخاب صحیح هر کدام از عوامل فوق و ترکیب درست و بهینه آنها پیشرفت فراوانی در تولید حاصل خواهد گشت. بنابراین در ماشینکاری مواد سخت تراش سوپر آلیاژی بسیار اهمیت دارد که عوامل فوق در نظر گرفته شده و به پارامترهای بهینه ورودی ممکن نائل شد. امروزه توسعه و بهینه سازی روش های تولیدی که همان استفاده بهینه از متغیرهای ماشین کاری است مورد بررسی می باشد. در این راستا به کمک طراحی آزمایش ( ایجاد تغییرات در پارامترهای ماشین کاری)، انجام آزمایشات مربوطه و تحلیل نتایج می توانیم مدل مناسبی را برای فرآیند ماشین کاری سوپرآلیاژاینکونل 718 به کمک شبکه های عصبی بدست آورده و سپس پارامترهای بهینه را به منظور بهبود فرآیند توسط الگوریتم ژنتیک تعیین کنیم. دستیابی به این پارامترهای بهینه از سه دیدگاه مورد بحث قرار گرفته می شوند: الف- بدست آوردن پارامتر های بهینه جهت داشتن کمترین حد آستانه فرسایش و کمترین زبری سطح. ب- بدست آوردن پارامتر های بهینه جهت داشتن کمترین حد آستانه فرسایش. ج- بدست آوردن پارامتر های بهینه جهت داشتن کمترین زبری سطح. با توجه به نمودارها و تحلیل‎های صورت گرفته توسط شبکه‎های عصبی و الگوریتم ژنتیک مشخص گردید که در شرایط مورد آزمایش برای اینسرت های کاربیدی، مقدار بهینه سرعت برشی در حد 45 متر بر دقیقه خواهد بود و با افزایش سرعت برشی میزان سایش سطح جانبی ابزار افزایش پیدا خواهد کرد به خصوص در سرعت های برشی بالاتر، نرخ افزایش سایش سطح جانبی رشد قابل توجهی پیدا خواهد کرد. پارامتر نرخ پیشروی در مقدار 2/0 میلیمتر بر دور دارای بهترین حالت و عمق برشی در کمترین مقدار خود یعنی 5/0 میلیمتر بهترین شرایط را مهیا می کند. همچنین شعاع نوک ابزار در حالت 6/1 میلیمتر و زاویه تنظیم در حدود 60 درجه بهترین عمر ابزار و بهترین صافی سطح را بهمراه دارد. همچنین مشخص گردید از میان ابزارهای انتخاب شده، ابزار gc1105 که دارای پوششtialn به روش pvd است، نسبت به ابزار s05f که دارای پوشش ticn به روش cvd است، مقاومت به سایش بسیار بالاتری دارد.

در قطعات جدید، زبری سطحی پارامتر بسیار مهمی است و بر روی عمر قطعات و کیفیت عملکرد آن ها و نیز بر روی عملکرد کل سیستم تأثیر می گذارد. امروزه ساخت قطعاتی با زبری سطحی بسیار کم یک هدف مهم برای بسیاری از صنایع پیشرفته شده است. برخی مواقع رسیدن به کیفیت پرداخت سطحی بالا توسط روشهای سنتی کاری مشکل و یا غیرممکن است. صافی، دقت و سلامت سطح قطعات تولید شده توسط فرآیندهای ماشینکاری سنتی به سیستم ماشین ابزار وابسته است که شامل ماشین ابزار، ابزار برنده، قطعه کار، شرایط برش، و سیال برشی دارد. برای دستیابی به صافی سطح بالاتر، لازم است که ماشین ابزار صلب، عاری از خطاهای شبه استاتیک (انحراف شکل) و همچنین خطاهای دینامیک (ارتعاش خودبرانگیخته یا ارتعاشات معمولی)، و خطای ابزار و قطعه کار باشد. همچنین با توسعه مواد جدیدی مانند سوپرآلیاژها و سرامیکها و مواد مرکب که ماشینکاری آنها سخت است، تغییرات نیروها در فرآیند ماشینکاری طبیعی است و با تغییر سیستم ماشین ابزار نمی توان آن را برطرف نمود. همچنین، موادی مانند سرامیکها یا شیشه ذاتاً ترد و شکننده هستند و خرابی و شکست قطعات ساخته شده از این مواد معمولاً در اثر ترکهای ایجاد شده در حین فرآیند ماشینکاری اتفاق می افتد. پرداخت کاری سایشی مغناطیسی یکی از روش های پرداخت سطح پیشرفته است که می توان از آن برای ایجاد سطوح با کیفیت بالا و با زبری سطحی در حد چند نانومتر بر روی قطعات تخت و همچنین سطح داخلی و خارجی قطعات استوانه ای شکل استفاده نمود. این روش برای قطعات با هندسه های دیگر نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این فرآیند برای کار بر روی مواد سخت مانند سرامیک ها و سوپرآلیاژها که پردازش آنها توسط فرآیندهای سنتی مشکل و یا غیرممکن است، مناسب می باشد. چرخدنده های مخروطی از قطعاتی هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و زبری سطحی دندانه چرخدنده یکی از پارامترهای موثر بر عمر و سر و صدای چرخدنده در حین کار آن می باشد. در این پروژه با افزودن یک محور چهارم دورانی به یک فرز cnc سه محوره آزمایشگاهی، دستگاهی طراحی و ساخته شده است که قابلیت پرداخت چرخدنده-های مخروط مارپیچ را دارا می باشد و می توان توسط آن تأثیر پارامترهای مهم موثر بر فرآیند پرداخت کاری به کمک پودر مواد ساینده مغناطیسی را مطالعه و بررسی نمود. امکان استفاده از این دستگاه برای سایر چرخدنده ها (چرخدنده های مخروط ساده، چرخدنده های مارپیچ، چرخدنده های ساده) و نیز سطوح خارجی استوانه ها از مزیت های دستگاه ساخته شده می باشد. کنترل حرکت محورهای این سیستم به صورت نرم افزاری می باشد که این امر هزینه های ساخت دستگاه را کاهش می دهد. پس از ساخت دستگاه، یکی از روش های طراحی آزمایش یعنی روش رویه پاسخ (rsm) برای طراحی آزمایش های مناسب جهت مطالعه اثر پارامترهای مهم بر روی فرآیند مورد استفاده قرار گرفته است. سپس با تحلیل آماری داده های حاصل از آزمایش های انجام شده توسط نرم افزار مینی تب، فاکتورهای موثر بر فرآیند و اثرات متقابل آن ها تعیین شده و معادله رگرسیونی برای تخمین زبری سطح نهایی از روی ورودی های فرآیند به دست آمده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داد که هر سه فاکتور مورد بررسی یعنی سرعت دوران ابزار، جریان عبوری از سیم پیچ آهن ربای الکتریکی و شماره مش ذرات ساینده تاثیر مهمی بر روی زبری سطح نهایی دارند. در بین پارامترهای مورد مطالعه، جریان عبوری از سیم پیچ بیشترین تأثیر و سرعت دورانی ابزار کمترین تأثیر را بر بهبود زبری سطحی داشته است. آزمایشات نشان داد که زمان لازم برای پرداخت چرخدنده مخروطی توسط روش maf نسبتاً طولانی می باشد و استفاده از این روش برای پرداخت چرخدنده مخروطی در موارد عادی مقرون به صرفه نمی باشد، ولی در موارد خاص در صورت نیاز به صافی سطح بسیار بالا می توان از آن استفاده نمود.

روشهای زیادی جهت شکل دهی ورق تکنیکهای بسیاری در تولید قطعات تکی پوسته ای بدون نیاز به قالب شکل دهی با استفاده از روشهای چرخشی و شکل دهی تدریجی ورق ابداع گردیده اند. شکل 1-1 روش چرخشی در تولید قطعات را نشان میدهد. همانگونه که مشخص است در این روش ماهیچه دوران داشته و ابزار شکل دهنده فقط حرکت انتقالی بر روی سطحی با اختلاف فاصله ای ( همانند شکل 2-1) برابر با ضخامت ورق بر روی سطح ماهیچه حرکت مینماید. در حالتی که سطح ماهیچه یک سطح پیچیده متقارن باشد میتوان ابزار شکل دهی را با استفاده از فرمانهای حرکتی ماشین کنترل عددی کامپیوتری بر روی آن حرکت داد . لازم به ذکر است که در این روش تولید , قطعه حتما میبایستی متقارن باشد. در روش پرداخت با به کار گیر ی یک میدان مغناطیسی ، از دوران ذرات ساینده مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی و کشیده شدن این ذرات ساینده بر روی سطح جسم استفاده میشود. و در این حالت عمل پرداخت و شکل دهی به طور همزمان انجام خواهد گرفت. در این حالت قطعاتی تولید و ساخته میشوند که به طور همزمان فرم یافته اند و پرداخت نیز گردیده اند. این روش ترکیبی میتواند به عنوان یکی از جدیدترین و موثرترین روشها در تولید و پرداخت همزمان قطعات پوسته ای معرفی گردد. انجام آزمایشهای متعدد در این رساله کارآیی این روش ترکیبی را به اثبات رسانده است . همچنین اضافه نمودن تجهیزات جانبی به فرآیندهای پرداخت و شکل دهی میتواند باعث افزایش کارآیی این روش نیز گردد. در زمینه افزایش کارایی این سیستم ، تجهیزات جانبی نظیر منبع گرمایشی القایی فرکانس بالا و نیز نوسانساز مافوق صوت به سیستم ابداعی اضافه گردیده اند و بررسی نتایج حاکی از آن است که این نتایج تاثیر چشمکیری در بهبود فرآیندها داشته است. همچنین تجزیه و تحلیل المان محدود انجام گرفته تطابق مناسب داده های حاصل از انجام آزمایشها با نتایج تئوریک کسب شده از نرم افزار رانشان میدهد. در روش شکل دهی تدریجی ورق ، ابزار شکل دهی ابزاری دورانی میباشد و بر خلاف روش چرخشی، این ابزار است که حرکت دورانی دارد . از آنجا که در این روش سمبه شکل دهنده ( ماهیچه ) نیازی به دوران ندارد لازم نیست که جسم حتما متقارن باشد و لذا با استفاده از تکنولوژی فرز ماشین کنترل عددی کامپیوتری میتوان بااین روش قطعات پوسته ای نامتقارن و مجسمه ای نیز تولید نمود. شکل 3-1 نشان دهنده روش شکل دهی تدریجی ورق توسط سیستم فرز cnc به طور ساده میباشد. همانگونه که در این شکل نشان داده شده است در این روش سمبه بر روی میز مستقر بوده و ورق با اتکاء به میل راهنماهای سمبه و نیز با استفاده از وزن خود بر روی سطح سمبه تکیه دارد. (البته این روش مربوط به شکل دهی تدریجی ورق به روش مثبت میباشد.) در این روش دوران و انتقال همزمان ابزار شکل دهی و حرکت تدریجی کوچک آن در هر مرحله با استفاده از کدهای طراحی و ساخت با کامپیوتر و استخراج برنامه ماشین کنترل عددی کامپیوتری جهت حرکت ابزار باعث شکل گرفتن ورق بر روی سطح سمبه میگردد. با استفاده از این روش و تلفیق آن با روشهای طراحی و ساخت با کامپیوتر میتوان قطعات نامتقارن را نیز به راحتی تولید نمود

فرآیندهای ساخت به روش افزودنی از دسته فرآیندهای تولیدی نوین صنعتی است که بر خلاف روش های مرسوم تولیدی، مانند جداسازی مواد(تراشکاری, فرز کاری و ...) و فرم دهی(کشش عمیق، اکستروژن و ...)، بر اساس افزودن لایه لایه مواد بر روی یکدیگر، تولید قطعات را انجام می‏دهند. فرآیندهای ساخت به روش افزودنی بر اساس نوع ماده مصرفی به سه دسته مایع پایه، پودر پایه و جامد پایه تقسیم بندی می شوند. فناوری مدل سازی با رسوب رشته های ذوب شده (fdm) از دسته فرآیند‏های ساخت به روش افزودنی است که از مواد مصرفی جامد برای تولید قطعات استفاده می کند. به دلیل هزینه پایین، زمان ساخت کوتاه و سهولت کاربری، این تکنولوژی انقلابی در صنایع ساخت به روش افزودنی به وجود آورده است. فرآیند تولید قطعات در این فرآیند بر اساس ذوب رشته‏هایی از جنس پلیمرهای گرمانرم (thermoplastic polymers) و قرار گیری این رشته‏ها در کنار یکدیگر به صورت لایه به لایه صورت می‏گیرد. در این پروژه به منظور آشنایی با این فرآیند و با هدف بومی سازی این تکنولوژی، برای اولین بار در کشور به بررسی و مطالعه بر روی این تکنولوژی پرداخته شده و تکنولوژی ساخت یک دستگاه fdm تدوین گردیده است. جهت معرفی این فرآیند به عنوان یک تکنولوژی تولیدی، پس از نصب و راه‏اندازی یک دستگاه fdm و آشنایی با پارامترها و عوامل موثر تکنولوژی fdm، آزمایش ها و بررسی‏هایی بر روی عملکرد دستگاه و پارامترهای موثر در فرآیند صورت گرفت. با مطالعه و شناسایی پارامترهای فرآیند و با توجه به قابلیت های دستگاه موجود، پارامترهای ضخامت لایه، سرعت پیشروی، چگالی قطعات تولیدی و فاصله عرضی تزریق به عنوان پارامتر های موثر در هزینه تولید فرآیند انتخاب گردید. با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، آزمایش های جهت ارزیابی و دستیابی به حالت بهینه، طراحی و انجام گردید و در نهایت با بررسی نتایج کمی بدست آمده از تحلیل میزان اغتشاشات و آنالیز واریانس (analysis of variance) انجام شده بر روی داده های حاصل از آزمایش و بررسی نتایج کیفی بدست آمده از تصاویر میکروسکوپی گرفته شده از قطعات تولیدی، تاثیر پارامترهای انتخابی، بر فرآیند تولید و هزینه های آن به دست آمد. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که پارامتر ضخامت لایه بر کاهش هزینه تولید بسیار موثر می باشد از این رو مدل هایی با تکنیک لایه بندی تطبیقی شبیه سازی گردید و اثر آن بر کاهش هزینه و افزایش کیفیت قطعات بررسی شد و در نهایت راه کارهایی کاربردی جهت تولید به کمک فرآیند fdm پیشنهاد گردید.

گرمایش القایی یک روش غیر تماسی برای گرمایش قطعات رسانای برقی است که بتوانند از یک میدان مغناطیسی متناوب انرژی جذب کنند. این میدان مغناطیسی توسط کویل های القایی در پیرامون قطعات ایجاد می شود. این روش گرمایشی به خاطر سرعت، دقت و قابلیت کنترلی که دارد برای صنایع تولیدی بسیار سودمند است و راندمان بالایی را در بین روشهای دیگر به خود اختصاص داده است. از گرمایش القایی برای ذوب، سخت کاری، عملیات حرارتی و جوشکاری قطعات فلزی استفاده می شود. علت اصلی گرم شدن قطعات فلزی، بوجود آمدن جریانهای گردابی و پسماند مغناطیسی در آن ها می باشد. در این پایان نامه سعی شده است که فرایند گرمایش القایی را با دقت و صحت کافی به صورت کامپیوتری و با استفاده از نرم افزار المان محدود انسیس شبیه سازی کرد. نرم افزار انسیس از جمله نرم افزارهایی است که برای حل مسائل پیچیده از روش اجزاء محدود استفاده می کند. برای اطمینان از صحت نتایج بدست آمده از شبیه سازی های کامپیوتری، تعدادی آزمایشات عملی و تجربی بر روی قطعات طراحی شده انجام شد. بدین منظور از یک دستگاه سختکاری القایی با توان 55 کیلووات و فرکانس 66 کیلوهرتز استفاده شده است. برای گرمایش قطعات طراحی و ساخته شده، تعدادی کویل های القایی مسی طراحی و ساخته شده و بدستگاه سختکاری القایی متصل گردیدند. توسط این کویل ها میدان های مغناطیسی در اطراف قطعه کار بوجود آمده و در نهایت باعث القای جریا ن های گردابی در قطعه کار می شود. درآزمایشات عملی از یک دوربین ترموگرافی برای سنجش دمای قطعات و بدست آوردن توزیع حرارتی سطح آن ها استفاده شده است. دوربین ترموگرافی استفاده شده قابلیت اندازه گیری پیوسته دما در بازه صفر تا 1500 درجه سانتیگراد را دارا می باشد. مقایسه نتایج حاصل از آزمایشات عملی با نتایج شبیه سازی های کامپیوتری بیان کننده این نکته است که این نتایج مطابقت خوبی با یکدیگر دارند و نتایج شبیه سازی های کامپیوتری از دقت لازم برخوردار می باشد. در این پایان نامه تعدادی از عوامل مهمی که در فرایند گرمایش القایی دخیل هستند شبیه سازی شدند و تاثیر تغییرات این پارامترها بر روی توزیع حرارتی قطعه کار بررسی شدند. نتایج بدسست آمده در این پروژه بیان می کنند که سطح مقطع کویل القایی بر روی راندمان فرایند گرمایش القایی اثرگذار است، بر طبق نتایج با فرض فاصله گپ یکسان، کویل های مستطیلی و مثلثی شکل بیشترین بازده گرمایی و کویل دایره ای که اکثرا در صنعت از آن استفاده می شود کمترین بازده گرمایی را دارند. یکی از عومل ایجاد کننده گرمایش غیر یکنواخت قطعات استوانه ای شکل، وجود سوراخ هایی بر روی آن ها می باشد. طبق نتایج بدست آمده هرچه قطر سوراخ بیشتر شود، بیش گرمایش بیشتری در ناحیه محیط سوراخ بوجود می آید. هم چنین هرچه فاصله سوراخ تا لبه قطعه کار کمتر باشد، بیش گرمایش بیشتری در ناحیه بین سوراخ و لبه قطعه کار مشاهده می شود.

در طی این پایان نامه سعی شده است مراحل طراحی و ساخت قالبهای پلاستیک از دید مهندسی قرار گیرد. جنبه های حائز اهمیت در طراحی قالبهای پلاستیک مورد بررسی قرار گرفته است . سعی براین بوده از مطالب کاربردی موجود، مقاله های علمی، نتایج تجربی حاصل از محیط کار در کارخانه های خودروسازی، مطالب به شکلی تدوین گردد که قابل استفاده برای مهندسین و تکنسین های طراح و سازنده قالبهای پلاستیک باشد. تا از تکرار شیوه های سنتی در ساخت قالبهای پلاستیک که خسارات جبران ناپذیری به بار می آورند جلوگیری شود. در بعضی موارد به خاطر پیچیدگی مبانی تئوریک و فرمولهای موجود جهت حل مسئله، سعی شده از تقریب فرمول و حتی شکل قطعه به یکی از صور استاندارد استفاده شود. مراحلی که در اینجا مورد مصالعه قرار گرفته و به صورت برنامه کامپوتری درآمده است عبارتند از : بررسی زمینه های اقتصادی ساخت قالب با تعداد کاویتی مشخص بررسی مواد قالبگیری پلاستیک ارائه جداول و فرمولهای مورد نیاز به صورت بانکهای اطلاعاتی جهت دسترسی سریع، بررسی رئولوژی مواد غیرنیوتنی جهت محاسبات دقیق راهگاهی، ارائه شیوه های کاربردی جهت انتخاب سیستم های راهگاهی، آنالیز سیستمهای مکانیکی و حرارتی جهت محاسبات دقیق نیروی قفل گیره، موقعیت مدار خنک کننده و قطر مدار خنک کننده . استخراج بسته ای نرم افزاری جهت تسریع در آنالیز قالبهای پلاستیک ارائه یک مسئله حل شده با استفاده از تئوری های بررسی شده .

سیستم های کیسه هوائی به منظور محافظت سر و سینه سرنشین خودرو در برابر ضربه های ناشی از تصادف بکار می رود. همچنین کیسه های هوائی جانبی برای جلوگیری از ضربه های جانبی در ستونهای بغل خودرو استفاده می شود. در این تحقیق انواع مختلف سیستم های کیسه هوائی مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته و طراحی بهینه آن تهیه گردیده که میتوان برای هر مدل از خودرو با تغییرات جزئی از آن استفاده نمود. قطعات مکانیکی، الکتریکی، پلیمری و شیمیائی یک نمونه از لحاظ مواد مورد آنالیز قرار گرفته است . همچنین تکنولوژی ساخت قطعات این سیستم تهیه شده است و براساس آن کیسه هوائی پژو پرشیا طراحی گردیده است .