توربین های گازی به لحاظ مزایای بیشمار و کاربرد بسیار وسیع آنها در صنایع مختلف ، به عنوان یک صنعت با تکنولوژی بالا توجه دانشمندان و محققان بسیاری را به خود جلب نموده و همه روزه شاهد پیشرفتهای مختلف در زمینه بالا بردن راندمان و افزایش قدرت و کاربرد گسترده این توربین ها میباشیم. عمده این موفقیتها به دلیل پیشرفتهای مهم در علوم مواد و فرایندهای تولید در سی سال گذشته میباشد. از جمله آلیاژی که برای پره های کمپرسور موتورهای توربین گازی استفاده میشود ،آلیاژ ti6al4v میباشد. برای تولید پرهای کمپرسور این توربین ها، از فرایندهای مختلفی استفاده میشود که یکی از این فرایندها،عملیات فورج داغ است.. در اثر این فرایند لایه ترد سطحی بنام لایه ? بوجود می آید که منجر به کاهش عمر کاری قطعات می شود و لازم است این لایه از سطح قطعه فورج شده بار برداری شود. برای برداشتن لایه ? از روی سطح قطعه معمولا از فرایند اسیدشویی با استفاده از محلول اسید هیدروفلوریک و اسید نیتریک استفاده می شود. فرایند اسیدشویی یا ماشینکاری شیمیایی ، در زمره فرایند های ماشینکاری غیرسنتی قرار میگیرد که در آن از انرژی شیمیایی همانند سایر انرژی های ماشینکاری برای جدا کردن قسمتی از مواد استفاده میشود. این محلول به دلیل نرخ اسیدشویی بالایی که دارد باعث حذف لایه ? از روی سطح قطعه میگردد. این تحقیق اساساَ به بررسی تاثیر هر یک از پارامترهای موثر بر فرایند اسیدشویی بر سطح نمونه هایی از جنس آلیاژ تیتانیوم ti6al4v می پردازد. اخیرا مطالعاتی در زمینه بررسی تاثیرات محلول اسید شویی بر الیاژ ti6al4v صورت گرفته اما در رابطه با بهینه سازی پارامترهای موثر بر زبری سطح ، نرخ باربرداری و عمق باربرداری مطالعه ای مشاهده نشده است، بنابراین با توجه به پارامترهای موثر بر فرایند اسیدشویی مانند غلظت اسیدها، دما و زمان در این تحقیق به بهینه سازی پارامترهای مذکور با هدف بهبود نرخ باربرداری، عمق باربرداری و زبری سطح قطعه پرداخته شده است. بدین منظور از طراحی آزمایشات و بهینه سازی به روش تاگوچی استفاده شده است. در روش تاگوچی برای بهینه سازی پارامترها از نسبت سیگنال به نویز استفاده میشود. با انجام 27 آزمایش تجربی در سه سطح، پارامترهای زبری سطح، نرخ باربرداری و عمق باربرداری اندازه گیری شد و داده های حاصل به روش تاگوچی بهینه سازی شد. نتایج نشان میدهد که به طور کل همه پارامترها بر روی همه متغیرها تاثیرگذار بوده اند.

فرآیند نورد، فرآیندی است که با حرکت دورانی خلاف جهت دو غلتک و فشار حاصل از آنها تغییر ضخامت وتغییرشکل برای قطعه کار مورد نظر حاصل می شود. فر آیند نورد برحسب محصولات تولید شده به دو دسته نورد مقاطع متقارن و مقاطع نامتقارن تقسیم بندی می شوند.یکی از روشهای ساخت پره های کمپرسور موتور های توربین گازی بدلیل شکل آیرودینامیکی و پیچیده و استحکام مکانیکی بالا، فرایند نورد نامتقارن می باشد. در این پایان نامه فرآیند نورد سرد پره کمپرسور یک نوع موتور توربینی به صورت تحلیلی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل عددی فرآیند نورد سرد پره های توربینی با توجه به پیچیدگی فرآیند و روابط تحلیلی از اهمیت خاصی برخوردار است، بخصوص چون در روابط تحلیلی برای محاسبه با ساده سازی و حذف کردن بعضی از پارامتر ها نتایج بصورت تقریبی بدست می آید. در حالت تحلیلی نیروی وارد بر غلتک با استفاده از روابط تحلیلی بررسی شده است.سپس با ایجاد مدل اجزاء محدود فرآیند نورد سرد پره کمپرسور، شبیه سازی شده و پارامترهای نورد با اجرای آزمایشات طراحی شده مورد بررسی قرارگرفته است. برای مشخص کردن ضریب اصطکاک از روش تست حلقه استفاده شده است که با استفاده از منحنی های کالیبراسیون این مقدار برای اصطکاک بدست آمده است.پارامترهای مورد بررسی به ترتیب ضخامت و عرض ورق اولیه، شعاع غلتک ها و ضخامت و عرض کانال پلیسه و تعداد مراحل نوردمی باشند.با استفاده از روش عامل کسری طراحی آزمایشات انجام می گیرد که برای 6 عامل با دو سطح برای هر کدام ، تعداد آزمایشات 32 می شود.بعد از آنکه آزمایشات اجرا شد و خروجی ها استخراج گردید ، متغیر های پاسخ نیروی نورد ، پر شدگی سطح مقطع پره کمپرسور و سطح مقطع پلیسه به روش آنالیز واریانس انجام شده است . سپس با استفاده از نتایج خروجی از آنالیز واریانس و نمودارهای عوامل اصلی و اثرات متقابل، به بررسی عوامل اثر گذار نورد سرد پره کمپرسور پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد افزایش پارامترهای شعاع غلتک،ضخامت و عرض ورق اولیه ، ضخامت و عرض کانال پلیسه باعث افزایش نیروی نورد می شوند و افزایش تعداد مراحل نورد باعث کاهش نیروی نورد خواهد شد. افزایش ضخامت و عرض ورق اولیه،باعث پرشدگی بهترسطح مقطع پره خواهد شد. همچنین اگر عرض و ضخامت ورق اولیه بیشتر باشد حجم پلیسه تولید شده بیشتر خواهد شد.

فرایند رول فرمینگ یک فرایند تولید پیوسته می باشد که از تعدادی رول، که در حال دوران حول محور خودشان هستند تشکیل شده است. در این فرایند ، ابتدا ورق فلزی به اندازه ی عرض مورد نیاز بریده شده و به صورت کویل در می آید و به دستگاه تغذیه می شود. در طول این فرایند ورق با عبور ازجفت رول ها ، که دروازه نامیده می شود ، به صورت پیوسته به پروفیل مورد نظر تبدیل شده و در پایان خط تولید به اندازه های طولی مورد نظر بریده و بسته بندی می شود. در این پایان نامه، فرایند رول فرمینگ سرد برای مقطع u شکل با استفاده از روش اجزاء محدود تحلیل شده و عوامل موثر در کیفیت پروفیل مورد بررسی قرار گرفته است و سپس مقدار بهینه آنها بدست آمده است. شبیه سازی عملیات رول فرمینگ با استفاده از روش دینامیکی صریح (explicit) انجام گرفته است. در این شبیه سازی حرکت ورق در اثر اصطکاک بین ورق و غلطک ها انجام شده تا به حالت واقعی فرایند نزدیک باشد و به منظور صحت سنجی شبیه سازی از نتایج تجربی آزمایش باتاچاریا استفاده شده است. جهت کاهش زمان شبیه سازی به دلیل متقارن بودن مقطع u شکل ورق، تنها نصف مقطع با اعمال قید تقارن در شبیه سازی لحاظ شده است. در گام بعدی، با استفاده از روش رویه پاسخ پارامتر های موثر بررسی و بهینه سازی شده است بدین منظور ابتدا با روش طراحی مرکب مرکزی(ccd) آزمایشات لازم طراحی شده است که در این طراحی، قطر رول ها، فاصله دروازه ها، سرعت خطی ورق و تعداد ایستگاه ها به عنوان متغیر های ورودی و حداکثر کرنش طولی، متوسط کرنش های طولی فرایند و برگشت فنری به عنوان توابع پاسخ در نظر گرفته شده اند. با اجرای آزمایشات به روش تحلیل اجزای محدود، خروجی های مورد نظر استخراج شده است و سپس به روش رویه پاسخ تاثیرات اصلی و متقابل پارامترها مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت مدل رویه پاسخ برای هر یک از توابع پاسخ استخراج شده است و موثر بودن هر یک از مدل ها با روش آنالیز واریانس مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مرحله نهایی با انجام بهینه سازی چند هدفه با استفاده از روش تابع مطلوبیت (dfa)، نقطه ی بهینه توابع پاسخ بدست آمده است و سپس نقطه بهینه مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش فاصله و تعداد دروازه ها، افزایش قطر غلطک ها و کاهش سرعت خطی ورق باعث کاهش حداکثر کرنش طولی و متوسط کرنش های طولی فرایند می شود. کاهش فاصله دروازه ها، افزایش تعداد دروازه ها، افزایش قطر غلطک ها و کاهش سرعت خطی ورق، بر روی دقت ابعادی تاثیر مثبت دارد و تا حدودی آن را بهبود می بخشد.

فرایند شکل دهی غلتکی سرد، یک فرایند تولید پیوسته می باشد که در آن نوار ورق فلزی با عبور از بین تعدادی جفت غلتکهای شکل دار دوار و در طی چند ایستگاه،بدون تغییر محسوس در ضخامت، به پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. با وجود پیشینه طولانی این صنعت، به دلیل اثر کمیت های متعدد در آن، هنوز روابط استاندارد و تثبیت شده برای آن ارائه نشده است و معمولا طراحی بر اساس تجربه و سلیقه انجام می شود. در این پایان نامه شبیه سازی فرایند شکل دهی غلتکی سرد برای مقطع گرد(دایره ای) با روش اجزا محدود انجام و به روش دینامیکی صریح حل شد و با روش رویه پاسخ نتایج بررسی و بهینه سازی شد.

یکی از پارامترهای مهم، جهت ارزیابی فرآیند ماشینکاری مسئله‎ی سایش ابزار می‏باشد. با توجه به اینکه سایش ابزار پارامترهای بسیاری مانند هزینه‎ی تولید و توان مصرفی ماشین و. . . را بشدت تحت تاثیر قرار می‎دهد، فلذا اندازه گیری و مدلسازی این پارامتر فوق العاده حائز اهمیت بوده و امکان بهینه سازی و بررسی شرایط تولید را تسهیل خواهد کرد. در میان انواع سایش، سایش درسطح براده ابزار پارمتر بسیار مهمی در ارزیابی عمر ابزار به شمار می‎رود. البته در زمینه‎ی مدلسازی پارامترهای سایش ابزار در فرایند ماشینکاری تحقیقات متعددی انجام گرفته است که عمده ی این تحقیقات در مورد تاثیر شعاع ابزار و نوع براده شکن می باشد. زبری سطح قطعه، پارامتر مهم دیگری در ارزیابی فرایند ماشینکاری است که در این تحقیق علاوه بر سایش ابزار، زبری سطح قطعه کار در ماشینکاری فولاد 4140 نیز بررسی شده است.