فورج دقیق یکی از پیشرفت های جدید در زمینه آهنگری است که به خاطر مزایایی که دارد از سایر فرایند های آهنگری متمایز شده است. هدف از این فرایند تولید قطعات با شکل نهایی یا حداقل نزدیک به شکل نهایی در شرایط فورج معمولی است. چرخدنده های ساده از قطعاتی هستند که در صنعت کاربرد زیادی دارند. دو گروه از روش های ساخت یعنی روش برشی و روش غیر برشی برای تولید چرخدنده ها مورد استفاده قرار می گیرند. آهنگری چرخدنده های ساده یکی از روش های غیر برشی است که با توجه به تقاضای گسترده از طرف صنعت برای تولید چرخنده های با استحکام بالا به کار می رود. از جمله مزایای فورج دقیق چرخدنده ها در مقایسه با روش ماشینکاری می توان به به خواص مکانیکی یهتر و استحکام بیشتر به دلیل بهبود ریز ساختار در اثر کار مکانیکی، مصرف ماده خام کمتر، نرخ تولید بالا و از همه مهمتر حذف عملیات ماشینکاری و برشکاری بعدی و در نتیجه کاهش زمان و هزینه تولید اشاره کرد.در این تحقیق فورج دقیق چرخدنده های ساده با روش تحلیل عددی با استفاده از المان محدود مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر پارامتر های هندسی چرخدنده نظیر تعداد دندانه، مدول و ارتفاع و همچنین قطر بیلت اولیه و شرایط تماسی بین قالب ها و قطعه کار مطالعه شده است. با توجه به اینکه بیشتر چرخدنده ها بعد از تولید با روش های گوناگون به محور اتصال می یابند لذا به منظور حذف این عمل در ادامه، فرایند فورج چرخدنده های متصل به محور و یا همان کله زنی چرخدنده های ساده مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیر پارامتر های ذکر شده بر این فرایند نیز بررسی شده است. برای انجام شبیه سازی های المان محدود از نرم افزار deform 3d استفاده شده است. در قسمت انتهایی به منظور معتبرسازی نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود، آزمایشات تجربی برای ساخت یک چرخدنده صنعتی که در تراکتور 285-4wd مورد استفاده قرار می گیرد، انجام گرفته است. برای انجام آزمایش های تجربی از ماده سرب استفاده شده است. نتایج بررسی های عددی و تجربی نشان می دهند که در فورج دقیق چرخدنده های ساده باید قطر بیلت اولیه همواره نزدیکترین مقدار به ریشه چرخدنده باشد تا هم باعث کاهش نیروی شکل دهی شود و هم شکل گیری گوشه های چرخدنده با مشکل مواجه نشود. بررسی تاثیر تعداد دندانه ها بیانگر این است که با افزایش تعداد دندانه ها مقدار نیروی لازم افزایش پیدا می کند و با توجه به مقادیر فشار ویژه تعداد دندانه های بهینه چرخدنده برای شکل دهی به روش فورج دقیق 10 تا 20 دندانه می باشد. همچنین به منظور دستیابی به سیلان مواد یکنواخت تر با نیروی کمتر باید ضریب اصطکاک مابین سطوح در کمترین مقدار ممکن باشد. همچنین بررسی مقادیر تنش و کرنش موثر نشان می دهد که بیشترین مقدار تنش و کرنش در ریشه چرخدنده اتفاق می افتد که در فورج چرخدنده های ساده متصل به محور سطح زیرین گوشه پایینی نیز به این مناطق اضافه می شود. همچنین مقایسه نتایج بدست آمده از روش المان محدود با نتایج تجربی نشان دهنده قابل اعتماد بودن نتایج بدست آمده از تحلیل عددی در فرایند فورج دقیق می باشد.

آلیاژهای برپایه منیزیم بعلت داشتن خصوصیات ساختاری منحصر بفرد از جمله چگالی بسیار پایین و سفتی و استحکام بالا در سالهای اخیر مورد توجه صنایع مختلف مانند اتومبیل سازی و هوا و فضا قرار گرفته اند. این آلیاژها بتدریج جایگزین فولاد و آلومینیوم و در صنایعی مانند الکترونیک جایگزین پلاستیک می شوند. اما در کنار این خصوصیات منحصربفرد، بعلت شکلپذیری ضعیف در دمای اتاق، قیمت بالا، مقاومت پایین آنها به سایش و خوردگی و پایین بودن مقدار سختی، استفاده از این آلیاژها همچنان محدود باقی مانده است. در این تحقیق با تولید کامپوزیت و نانو کامپوزیت سطحی az91/sio2 با استفاده از فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، خواص متالورژیکی و مکانیکی این کامپوزیت مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست امده از ازمایشات نشان می دهد که فرآوری اصطکاکی اغتشاشی باعث ایجاد یک ریزساختار همگن بسیار ریزدانه می شود، بطوریکه اندازه دانه در نمونه های نانو کامپوزیتی تولیدی در سه پاس به حدود 7 میکرون رسیده است که حدود 20 برابر کوچکتر از اندازه متوسط دانه در الیاژ ریختگری az91 می باشد. همچنین تحقیقات نشان می دهد که فرآوری اصطکاکی اغتشاشی باعث بهبود خواص مکانیکی الیاژ منیزیمی شده است، بطوریکه استحکام کششی نهایی به حدود 257 mpa و ازدیاد طول به 37/18% رسیده است که بترتیب حدود دو و سه برابر الیاژ پایه می باشد.در مورد تاثیر فراوری اصطکاکی اغتشاشی برروی سختی نمونه های تولیدی نیز آزمونهای میکروسختی نشان می دهند که مقدار ریزسختی آلیاژ منیزیم az91 پایه از 64 ویکرز به 103 ویکرز در نمونه های تولیدی با پودر نانو در یک پاس و 137 ویکرز در نمونه های تولیدی با پودر نانو در سه پاس رسیده است. افزایش تعداد پاس باعث همگن تر شدن توزیع پودر در زمینه ماتریس می شود و بعلت تبلور مجدد ناشی از تغییر شکل پلاستیکی و حضور ذرات سرامیکی اندازه دانه کاهش می یابد. در مورد خواص مکانیکی هم این افزایش تعداد پاس موجب از بین رفتن پودر آگلوموره شده نانو در زمینه فلز می شود و نتیجتا خواص کششی نمونه های نانو کامپوزیتی بهبود می یابند. همچنین ابزار فرایند و هندسه آن، بویژه طراحی شولدر و پین ابزار در کیفیت و سالم بودن نمونه های تولیدی نقش مهمی دارد و با انتخاب صحیح ابعاد شولدر و پین و به تبع آن ایجاد حرارت کافی برای خمیری شدن ماده، نمونه های سالم و بدون عیب کامپوزیتی حاصل می شوند.

آلیاژهای تیتانیومی، دسته ای از مواد مهندسی هستند که به دلیل خواص ویژه ای که دارند از کاربرد بسیاری در صنعت برخوردار می باشند. در میان انواع آلیاژهای مختلف تیتانیوم، ترکیب بین فلزی آلومیناید تیتانیوم گاما (?-tial) به علت مزیتهای منحصر بفرد آن، در صنایعی نظیر اتومبیل سازی، هوافضا، توربین سازی و موتورهای جت مورد توجه مهندسین قرار گرفته است. یکی از مباحث مطرح در زمینه شکل دهی و تولید این دسته از مواد، ماشینکاری آنها می باشد. مطالعات اندک و بسیار کم انجام شده در زمینه ماشینکاری ترکیبات بین فلزی تیتانیوم آلومیناید نشان می دهد که ماشینکاری این دسته از مواد با روشهای ماشینکاری سنتی بسیار مشکل است و رسیدن به یک کیفیت سطح مناسب در مواردی تقریباً غیر ممکن است. در این مورد، می توان از روشهای غیرسنتی مانند ماشینکاری تخلیه الکتریکی و ماشینکاری الکتروشیمیایی استفاده نمود. روش ماشینکاری تخلیه الکتریکی یک روش نوین و پیشرفته ماشینکاری است و از این روش می توان برای ماشینکاری مواد سخت و دشوار از نظر ماشینکاری استفاده نمود. عدم وجود مطالعات کافی در زمینه ماشینکاری تخلیه الکتریکی (edm) این ماده، تحقیقات مضاعف در این مورد را توجیه می نماید و هدف این پایان نامه در ابتدا بررسی تأثیر مهمترین پارامترهای ورودی فرایند یعنی شدت جریان جرقه و زمان روشنی پالس بر روی مشخصه های خروجی نرخ بار برداری و فرسایش نسبی ابزار و برخی مولفه های سلامتی سطح قطعات مانند زبری سطح، توپوگرافی سطح، ترکهای سطحی و ترکیبات و فازهای تشکیل شده بعد از ماشینکاری می-باشد و سپس تأثیر نوع سیال دی الکتریک بر روی مشخصه های خروجی فرایند بررسی شده است. به این منظور پس از انجام آزمایشهای ماشینکاری طراحی شده، نرخ براده برداری و سایش ابزار بررسی شده است و با استفاده از دستگاه زبری سنج و میکروسکوپ الکترونی، تأثیر پارامترهای فرایند بر زبری سطح، توپوگرافی سطح و ترکهای سطحی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. همچنین با استفاده از آنالیز eds و xrd اثر فرایند ماشینکاری بر ترکیبات و فازهای قطعات ماشینکاری شده مطالعه شده است. نتایج این پروژه نشان می دهد که خشن تراشی ترکیب بین فلزی ?-tial با روش تخلیه الکتریکی با راندمان بالا انجام پذیر است. ماشینکاری تخلیه الکتریکی، سلامتی سطح قطعات ماشینکاری شده را تحت تأثیر قرار داده و باعث تغییر ترکیب و فازهای سطح ماشینکاری شده می-گردد. همچنین بر اثر ماشینکاری، ترک هایی در سطح قطعات ماشینکاری شده ایجاد می شود. هنگامیکه ماشینکاری در نفت سفید انجام می شود، نرخ باربرداری بیشتر از زمانیست که ماشینکاری در آب دی یونیزه انجام می گردد.

دراین پایان نامه همانطوریکه در فصل یک نیز اشاره شده است از بین روشهای ساخت کامپوزیت های پایه فلزی -نمونه های کامپوزیتی به روش متالوژی پودر ساخته و آماده برای تست سایش شده است. برای ساخت نمونه ها به روش متالوژی پودر ابتدا پودرها تهیه و کارهای مقدماتی بر روی آنها انجام شده است. سپس نسبت وزنی پودرها را توسط ترازوی با دقت صدم گرم وزن شده سپس با مخلوط کن مخصوص ساخته شده و پودرها با ترکیب مورد نظر مخلوط شده است. مرحله فشرده سازی مخلوط پودرها و تولید قطعه سبز می باشد که در این مرحله از پرس هیدرولیک و قالب با حفره استوانه ای شکل استفاده شده است. بعد از فشرده سازی قطعات تف جوشی یا زینتر شده اند. قطر قطعات تف جوشی شده توسط فرایند اکستروژن به نسبت 1 به 6 کاهش یافته تا چگالی قطعات حتی الامکان افزایش پیدا کند. در پایان قطعات ماشینکاری شده و به اندازه مورد نیاز برای تست سایش آماده شده است. در پایان تست سایش قطعات انجام داده شده و با اندازه گیری وزن نمونه ها در قبل و بعد از تست سایش معیار نرخ سایش را براساس کاهش وزن در واحد مسافت طی شده روی دیسک محاسبه شده است. همچنین برای بدست آوردن ضریب اصطکاک نمونه ها ، بر اساس نیروی مماسی(ft) در زمان تست سایش توسط یک لودسل اندازه گیری شده و نتایج در نمودارهای سرعت لغزشی و بار عمودی- ضریب اصطکاک و سرعت لغزشی و بار عمودی – نرخ سایش نشان داده شده است.

در سال های اخیر استفاده از edm برای تولید پودر در ابعاد فوق ریز ( میکرو و نانو ) توجه پژوهشگران را به خود جلب نموده است. استفاده از این روش برای تولید پودر از مزایای قابل توجهی برخوردار است که هزینه تولید پایین , عدم پیچیدگی در پیاده سازی و کنترل مناسب بر سایز و توزیع ذرات تولید شده از جملهً این مزایا می باشند. روش های غالب فعلی برای تولید پودر , روش های شیمیایی می باشد که این روش ها عمدتاً روش های هزینه بر هستند و نیاز به تجهیزات پیشرفتهُ گران قیمت دارند. علاوه بر بحث هزینه به کارگیری روش های شیمیایی نیازمند استفاده از پایدار کننده ها و کاهنده های تنش سطحی مایعات (surfactants ) است که این مواد شیمیایی غالباً خطرناک بوده و دوستدار محیط زیست نمی باشند و قابلیت استفاده از محصولات تولید شده در مصارف صنایع غذایی و دارویی و مواردی که در تماس مستقیم با انسان یا محیط زیست خواهند بود را محدود می کند، بنابراین به کارگیری روشی که بتواند با هزینه کم و قابل توجیه و تجهیزات ارزان قیمت، برای تولید نانو پودر استفاده شود حائز اهمیت است. تنگستن کارباید سمانته (wc-co) یکی از مهم ترین مواد مهندسی به شمار می آیند. علت این اهمیت دارا بودن ترکیبی از خواص مورد نیاز صنعت و مهندسی است که استحکام , مقاومت به سایش بسیار بالا , تافنس مناسب و مقاومت به خوردگی شیمیایی از جمله این خواص محسوب می شود. این ویژگی ها باعث شده این ماده به صورت وسیعی در کاربردهایی نظیر ابزار سازی , قالب سازی و ابزارهای شکل دهی و به عنوان پوشش در کاربردهایی که به سطوح مقاوم به سایش نیاز است مورد استفاده قرار بگیرد. قطعات مستعمل و از کار افتاده ساخته شده از wc-co به دلیل سختی بسیار بالا و عدم قابلیت شکل دهی , در عمل کارآیی چندانی ندارند و قطعات ضایعاتی محسوب می شوند به همین دلیل به کارگیری روشی برای تبدیل این قطعات ضایعاتی به پودر ( با دانه هایی در ابعاد نانو و میکرو ) برای استفاده مجدد در مصارف ذکر شده حائز اهمیت می باشد. در راستای همین هدف استفاده از روش edm که یک روش مناسب برای کار با مواد دیر گداز و بسیار سخت می باشد , قابل توجه است. در پژوهش حاضر اثر تغییر دی الکتریک و پارامترهای مرتبط با خاصیت مربوط به عایق بودن دی الکتریک و همچنین پارامترهای تنظیمی برای فرآیند edm بر روی ساختار , مورفولوژی , اندازه و توزیع پودر تولید شده در این روش بررسی خواهد شد. در این تحقیق سعی در بهبود روش تولید و دست یابی به نرخ تولید بالاتر و سایز ذرّات کوچک تر با توزیع اندازه یکنواخت تر داریم.