%36تخفیف

بررسی تجربی اندازه گیری تنش پسماند در میلگردهای آلومینیومی 6061 قبل و بعد از عملیات حرارتی آنيلينگ با بکارگیری روش کانتور

تغداد94 صفحه  درword

کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

بررسی تجربی اندازه گیری تنش پسماند

در میلگردهای آلومینیومی 6061 قبل و بعد از عملیات حرارتی آنيلينگ با بکارگیری روش کانتور

 

 

چکیده

تنش پسماند در قطعات و اجزا مکانیکی به تنشی گفته می شود که حتی بعد از برداشتن نیروهای خارجی در قطعه باقی مانده است. در واقع ریشه ایجاد تنش های پسماند در مراحل مختلف تولید قطعات و عامل اصلی ایجاد این تنشها ، عدم تطبیق بخشهای مختلف قطعه با یکدیگر است هرچند که اندازه و توزیع تنشهای پسماند نسبت به تنشهای خارجی می تواند برای قطعه مفید یا مضر باشد که البته در اکثر مواقع مضر می باشد.

روش کانتور از جمله روشهای شناسایی میزان و نحوه توزیع تنشهای پسماند است که براساس مکانیک جامدات استوار است و با استفاده از برش دقیق قطعه به دو قسمت ، تنش های پسماند اندازه گیری می شود. در این روش از اندازه گیری تغییر شکل های ناشی از آزاد شدن تنشهای پسماند در فرآیند برش استفاده می شود، سپس اطلاعات جابجایی اندازه گیری شده، در مدل سازی و تحلیل المان محدود، برای محاسبه تنش های پسماند استفاده می شود.

برای این آزمایش تجربی 9 مرحله گام عملیاتی طی شده و از دستگاههای برش وایرکات ، اندازه گیری کانتورگراف تیلور هابسون و کوره عملیات حرارتی جهت انجام آزمایش استفاده می شود. اطلاعات استخراج شده از دستگاه اندازه گیری ، بررسی عددی شده و سپس به کمک شبیه سازی در نرم افزار

آباکوس نتایج در قالب کانتورهای توزیع تنش های پسماند و گرافهای اندازه این تنشها استخراج می شود.

خلاصه نتایج بدست آمده به این شرح است که: ضمن اندازه گیری مقدار و نحوه تنشهای پسماند نتیجه می شود در فرآیند اکسترود میلگردهای آلومینیومی با افزایش درصد کاهش قطر تنشهای پسماند کاهش می یابد ، همچنین با انجام عملیات حرارتی آنیلینگ کامل نیز، اندازه تنشهای پسماند کاهش می یابد.

 

 

 

 

کلمات کلیدی :

تنش پسماند، روش کانتور، آلياژ آلومینیوم 6061، کشش ميله، عملیات حرارتی آنیلینگ کامل، مدلسازی المان محدود

شمارهصفحه

عنوان

1

تئوری تنشهای پسماند و روشهای اندازه گیری آن……………………………………………….

فصل اول

2

مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………….

1-1-

3

روش های اندازه گیری تنشهای پسماند…………………………………………………………………………..

2-1-

6

پیشینه پژوهشی…………………………………………………………………………………………………………………………

فصل دوم

7

مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………..

1-2-

8

اصول فرآیند……………………………………………………………………………………………………………………..

2-2-

8

نظریه ایده آل …………………………………………………………………………………………………….

2.2.1

9

پیاده سازی تجربی………………………………………………………………………………………………..

2.2.2

10

فرض ها و تقریبها…………………………………………………………………………………………………

2.2.3

14

فرآیند اندازه گیری عملی………………………………………………………………………………………………….

3-2-

14

طراحی برای اندازه گیری………………………………………………………………………………………

2.3.1

14

موقعیت دهی………………………………………………………………………………………………………

2.3.2

15

برش قطعه…………………………………………………………………………………………………………..

2.3.3

17

اندازه گیری سطوح………………………………………………………………………………………………

2.3.4

18

ارزیابی تنش پسماند…………………………………………………………………………………………………………

4-2-

18

پردازش اطلاعات اولیه……………………………………………………………………………………….

2.4.1

21

مسایل فرعی………………………………………………………………………………………………………

2.4.2

23

مثالهای کاربردی و اعتبار دهی …………………………………………………………………………………………

5-2-

23

تائید و اعتبار سنجی………………………………………………………………………………………………

2.5.1

31

اندازه گیری منحصر به فرد…………………………………………………………………………………..

2.5.2

35

کابرد و محدودیتهای روش کانتور…………………………………………………………………………………..

6-2-

35

عدم اطمینان در نزدیکی لبه های سطح……………………………………………………………………

2.6.1

36

وابستگی به اندازه…………………………………………………………………………………………………

2.6.2

37

خطاهای سیستماتیک …………………………………………………………………………………………..

2.6.3

39

مطالعات بیشتر بر روی روش کانتور…………………………………………………………………………………..

7-2-

39

اصل جمع آثار برای تنشهای اضافی…………………………………………………………………………

2.7.1

40

قطعات استوانه ای………………………………………………………………………………………………..

2.7.3

41

روش تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………..

فصل سوم

43

مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..

1-3-

43

گامهای عملیاتی………………………………………………………………………………………………………………….

2-3-

43

گام اول ) معرفی و انتخاب نمونه های تحقیق…………………………………………………………….

1-2-3-

45

گام دوم ) برش مرحله اول توسط دستگاه وایر کات و تقسیم آنها …………………………………

2-2-3-

46

گام سوم ) اندازه گیری دقیق سطح مقطع نمونه ها در برش مرحله اول توسط دستگاه کانتور گراف………………………………………………………………………………………………………………

3-2-3-

50

گام چهارم ) شبیه سازی مدل ها در نر م افزار آباکوس……………………………………………….

4-2-3-

54

گام پنجم ) انجام عملیات حرارتی Full Anealling  بر روی میلگردهای خام جدا شده….

5-2-3-

55

گام ششم )  برش مرحله دوم توسط وایرکات…………………………………………………………….

6-2-3-

55

گام هفتم ) اندازه گیری دقیق سطح مقاطع عملیا ت شده در برش مرحله دوم توسط دستگاه کانتور گراف………………………………………………………………………………………………………

7-2-3-

55

گام هشتم ) شبیه سازی مدلها در نرم افزار آباکوس…………………………………………………….

8-2-3-

55

گام نهم ) مقایسه  نمودارهای کانتور استخراجی از نرم افزار به منظور بررسی و تحلیل……..

9-2-3-

57

ارائه نتایج و بحث…………………………………………………………………………………………………………………..

فصل چهارم

58

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………

1-4-

58

ارائه نتایج بررسی تنش های پسماند در نمونه های مختلف آزمایش………………………………..

2-4-

58

نقشه های کانتور دو بعدی…………………………………………………………………………………….

1-2-4-

63

نمودارهای اندازه تنش های پسماند …………………………………………………………………………

2-2-4-

68

بررسی اثر درصدکاهش قطر، در اندازه تنشهای پسماند در نمونه های با درصد کاهش قطر زیاد ……………………………………………………………………………………………………………………………..

3-4-

71

بررسی اثر عملیات حرارتی F.A ، در اندازه تنشهای پسماند…………………………………………….

4-4-

72

جمع بندی و ارائه پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………..

فصل پنجم

75

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

منابع و مأخذ

80

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

پیوستها

فهرست شکلها

عنوان

شماره صفحه

شکل 1.1-

دسته بندی  روشهای  اندازه گیری  تنشهای پسماند……………………………………………………………………………………………………..

5

شکل 2.1-

اصل جمع آثار در روش کانتور – تنشها ترسیم شده در ربع شکل اصلی ………………………………………………………………………..

9

شکل 2.2-

میانگین گیری در برش کج [10] ……………………………………………………………………………………………………………………………

11

شکل2.3-

شکل خطای تحدب وقتی زمانیکه که مواد در محل برش قبل از برش تغییر شکل دهند …………………………………………………….

14

شکل2.4-

مثالیبرایموقعیتدهیمناسبیکقطعه ………………………………………………………………………………………………………………

24

شکل2.5-

شماتیکفرآیندجهتایجادمیدانتنشرویصفحهایازجنسفولادضدزنگ 316Lوایجادتنشپسماندرویآن…………

24

شکل2.6-

موقعیتصفحهاندازهگیریتنشهاوکرنشهایمحوریوشعاعی ……………………………………………………………………………………

24

شکل 2.7-

نموداراندازهگیریشدهدریکیازدیسکها………………………………………………………………………………………………………………

25

شکل2.8-

سطحبرشمشبندیشدهالمانمحدود،بعدازاعمالشرایطمرزیجابجایی،درجهتخلافکانتوراندازهگیریشدهتغییرشکلدادهاست……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

26

شکل2.9-

تنشهایاندازهگیریشدهدرسطحمقطعدیسکفولادیدارایفرورفتگی ……………………………………………………………………..

27

شکل2.10-

نماییازابعاد،دستگاهمختصاتومحلاندازهگیریروینمونهآزمایشجوشاصطکاکیخطی ……………………………………..

28

شکل2.11-

نمایدوبعدیازتنشهایپسمانداندازهگیریشدهبهروشکانتور …………………………………………………………………………………

28

شکل2.12-

مقایسهمقادیرتنشپسمانداندازهگیریشدهدردوروشکانتوروروشپراشاشعهنوترونی……………………………………………..

29

شکل2.13-

نمونهآزمونمورداستفادهدرفرآیندشوکلیزریبرایاندازهگیریتنشهایپسماند………………………………………………………..

30

شکل2.14-

نقشهدوبعدیتنشپسماندبااستفادهازروشکانتور …………………………………………………………………………………………………..

30

شکل2.15-

ودارتنشپسماند–فاصلهبرایفرآیندکوبشبالیزر،بااستفادهازفرآیندهایکانتوروشیارزنیوروشتفرقاشعهایکسبالایهبرداری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

31

شکل2.16-

تصویریازقطعهنازلاستفادهشدهبرایاندازهگیریتنشپسماند …………………………………………………………………………………

32

شکل2.17-

تصویردوبعدیتنشپسماندهوپبراینازلشماره 3درموقعیت 160 درجه ……………………………………………………………………

33

شکل2.18-

نقشهتنشهایپسماندبهروشکانتوردرریلهایراه آهن در انگلستان………………………………………………………………………….

34

شکل2.19-

خطایتحدبدرتیرباخمشپلاستیکدارایاثرینسبتاکمرویپروفیلتنشپسماند ……………………………………………………

35

شکل3.1-

نماییازدستگاهاندازهگیریTaylor Hobson ……………………………………………………………………………………………………..

47

شکل3.2-

نماییازنحوهتاچکردنسوزنتاچدستگاهT.H و مقطع فرضی …………………………………………………………………………………..

48

شکل3.3-

نماییازنرمافزارdigi. Plot. جهتخواندندیتاهایموردنیازازگرافهایدستگاهT.H…………………………………………………..

49

شکل3.4-

نماییازنرمافزارآباکوس–وروداطلاعاتمرتبطباموادموردآزمایش…………………………………………………………………………

51

شکل3.5-

نماییازنرمافزارآباکوس–پارتیشنبندیوبدستآوردننقاطگره اصلی و مورد نیاز……………………………………………………..

51

شکل3.6-

نماییازنرمافزارآباکوس–مشبندینمونهها………………………………………………………………………………………………………….

52

شکل3.7-

نماییازنرمافزارآباکوس–واردکردنمقادیرنهاییU3برحسبمیکرون……………………………………………………………………

52

شکل 3.8-

نماییازنرمافزارآباکوس–گیردارکردنمدلهایشبیهسازیشده……………………………………………………………………………..

53

شکل3.9-

نماییازنرمافزارآباکوس–مشبندیوچککردناطلاعات……………………………………………………………………………………

53

شکل3.10-

نماییازنرمافزارآباکوس–مشبندینهایی……………………………………………………………………………………………………………

54

شکل3.11-

نمونهنموداروگرافتنشپسمانداندازهگیریشدهبهروشکانتور………………………………………………………………………………

56

شکل3.12-

نمونهکانتورتوزیعتنشهایپسمانددرروشکانتور……………………………………………………………………………………………………..

56

شکل4.1-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 18 میلیمتردرحالتخام……………

59

شکل4.2-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 18 میلیمتردرحالتعملیاتشده

59

شکل4.3-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 15 میلیمتردرحالتخام…………..

60

شکل4.4-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 15 میلیمتردرحالتعملیاتشده

60

شکل 4.5-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 12 میلیمتردرحالتخام…………..

61

شکل4.6-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 12 میلیمتردرحالتعملیات شده

61

شکل4.7-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 7 میلیمتردرحالتخام…………….

62

شکل4.8-

نقشهکانتوردوبعدیتنشهایپسمانددرراستایعمودبرصفحهاندازهگیریدرنمونهقطر 7 میلیمتردرحالتعملیاتشده

62

شکل4.9-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 18 میلیمتردرحالتخام…………………………………………………………

64

شکل4.10-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 18 میلیمتردرحالتعملیاتشده…………………………………………….

64

شکل4.11-

مقایسهنموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 18 میلیمتردردوحالتخاموعملیاتشده………………………

64

شکل4.12-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 15 میلیمتردرحالتخام………………………………………………………..

65

شکل4.13-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 15 میلیمتردرحالتعملیاتشده…………………………………………….

65

شکل4.14-

مقایسهنموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 15 میلیمتردردوحالتخاموعملیاتشده……………………..

65

شکل4.15-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 12 میلیمتردرحالتخام…………………………………………………………

66

شکل4.16-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 12 میلیمتردرحالتعملیاتشده……………………………………………..

66

شکل4.17-

مقایسهنموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 12 میلیمتردردوحالتخاموعملیاتشده……………………..

66

شکل4.18-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 7 میلیمتردرحالتخام…………………………………………………………..

67

شکل4.19-

نموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 7 میلیمتردرحالتعملیاتشده……………………………………………….

67

شکل4.20-

مقایسهنموداراندازهتنشهایپسماندبررویقطراصلینمونهقطر 7 میلیمتردردوحالتخاموعملیاتشده……………………….

67

شکل4.21-

نمایشکاهشاندازهتنشهایپسماندباافزایشضریبنسبتکاهشقطر،درحالتخام،در 4 نمونهتحقیق ………………………..

69

شکل4.22-

نمایش کاهش اندازه تنشهای پسماند با افزایش ضریب نسبت کاهش قطر ، در حالت عملیات شده ، در 4 نمونه تحقیق…………….

70

 

فهرست جداول

عنوان

شماره صفحه

جدول 2.1-

راهنمایانتخابقطرسیمدبرش قطعات جهت روش کانتور………………………………………………………………………………………….

16

جدول3.1-

مقداردرصد کاهش قطردر 4 نمونهموردآزمایش………………………………………………………………………………………………………..

43

جدول3.2-

اطلاعاتموردنیاز 4 میلگردموردآزمایش……………………………………………………………………………………………………………….

44

جدول3.3-

تعدادحرکتتاچدستگاهجهتهمهقطرهایموردآزمایش…………………………………………………………………………………………

50

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسی تجربی اندازه گیری تنش پسماند در میلگردهای آلومینیومی 6061 قبل و بعد از عملیات حرارتی آنيلينگ با بکارگیری روش کانتور”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo