امروزه با توجه به پیشرفت صنایع حساس مانند صنایع هسته ای، هوافضا، ساخت نیمه هادی ها و . . . و نیاز به تولید قطعاتی با صافی سطح بسیار بالا و عاری از عیوب سطحی، دستیابی به روش های جدید پرداختکاری قطعات ضروری است. پرداختکاری سایشی به کمک میدان مغناطیسی (maf) یکی از روش های مدرن (غیرسنتی) ماشینکاری است که با استفاده از نیروی میدان مغناطیسی براده برداری را در مقیاس نانومتری انجام می دهد. در این روش، با اعمال نیروی مغناطیسی روی ابزار سایشی (پودر ساینده) و فشردن آن بر سطح مورد نظر و ایجاد یک حرکت نسبی بین این ابزار و قطعه کار، عملیات پرداخت سطح انجام می گیرد. این روش برای پرداخت سطوح داخلی و بیرونی لوله ها و همچنین سطوح تخت و به طور کلی، سطوحی که امکان پرداخت آنها با روش های سنتی وجود ندارد، به کار می رود و به کمک آن می توان به زبری سطح (ra) حدود 1/0 میکرومتر و پایین تر از آن دست یافت. در این پروژه، ابتدا با انجام یک سری آزمایش های تجربی، تولید میدان مغناطیسی دوار برای فرایندmaf به وسیله استاتورهای الکتریکی متناوب، امکان سنجی شده است. سپس دستگاه پرداخت داخلی لو له ها با روشmaf ، برای اولین بار با قابلیت صنعتی سازی در کشور طراحی و ساخته شده که توانائی رقابت با نمونه های خارجی را نیز دارا می باشد. دستگاه مذکور قابلیت ها و امکانات جدیدی برای تنظیم پارامترهای موثر بر فرایند دارد (مانند ایجاد و تنظیم فرکانس حرکت ارتعاشی قطب ها) و با نصب آن بر روی ماشین تراش می توان طول مشخصی از لوله ها را صیقلی نمود. جهت بررسی فاکتورهای موثر بر عملکرد فرایند، یکی از روش های طراحی آزمایشات (doe) یعنی روش رویه پاسخ (rsm) به کارگرفته شده و بر همین اساس تست های تجربی، طراحی و بر روی لوله های آلومینیومی انجام شده است. با تجزیه و تحلیل آماری داده ها (آنالیز واریانس)، فاکتور های موثر بر فرایند و اثرات متقابل آنها بدست آمده و معادله رگرسیون که رابطه تقریبی میان ورودی ها و خروجی فرایند را تعیین می کند، به کمک نرم افزار minitab استخراج گردیده است. تحلیل ها حاکی از موثر بودن هر چهار فاکتور اصلی و توان دوم آنها ( غیر از توان دوم فاکتور فرکانس) بر روی پاسخ زبری سطح نهائی می باشد. علاوه برآن، هر چهار فاکتوراصلی به غیر از فاکتور فرکانس ارتعاشی بر میزان براده برداری تأثیر چشمگیری دارند. توان دوم فاکتور تعداد سیکل و فاکتور وزن نیز بر میزان براده برداری موثر هستند. همچنین اثرات متقابل فاکتورها بر مقادیر هر دو پاسخ ناچیز می باشد. علاوه برآن، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نیروی اتمی(afm)، از سطح قبل و بعد از پرداختکاری تهیه شده و تغییرات بافت سطح در مراحل مختلف عملیات پرداخت، مورد مقایسه قرار گرفته است

امروزه تولید چرخ دنده های ساده در ابعاد کوچک و متنوع در صنایع ساعت سازی، نظامی، اپتیکی و پزشکی، از اهمیت خاصی برخوردار است. به دلیل کوچک بودن ابعاد و ضخامت کم چرخ دنده های مورد نیاز، از روش ماشینکاری معمول نمی توان بهره گرفت. یکی از فرایند های مناسب برای این منظور ماشینکاری فتوشیمیایی می باشد. روش ماشینکاری فتو شیمیایی با استفاده از شابلون محدودیت هایی را همراه دارد که می توان نیاز به تهیه فیلم با دقت بسیار بالا و همچنین تراز کردن فیلم با سطح قطعه کار نام برد که بر پیچیدگی فرایند ساخت می افزاید. در این تحقیق از روش نوین ماشینکاری فتوشیمیایی بدون شابلون برای ساخت چرخ دنده استفاده شده است که علاوه بر رفع معایب ذکر شده، باعث افزایش دقت محصول نهایی می گردد. در این تحقیق، ابتدا روی لام آزمایش های مقدماتی هم برای بررسی دستگاه نورپردازی و لنزهای به کاربرده شده(میکروسکوپ و لنزساده) و هم برای بدست آوردن اثر بازه زمان نوردهی و سرعت سانتریفیوژ روی کیفیت دندانه چرخ دنده صورت گرفت. پس از انجام آزمایش های مقدماتی، این نتیجه بدست آمد که بهتر است از لنزی با دهانه موثر کمتر برای کم شدن شدت انرژی نور تابانده شده به مومسا استفاده شود. سپس آزمایش هایی برای بررسی انواع اسید از قبیل hcl , hno3 , h2o2 . fecl3 , acid citric برای تهیه اچنت و تاثیر آن روی مومسا و میزان خوردگی ورق برنجی صورت گرفت و در نهایت از اچنتی با ترکیب hcl , h2o2 . fecl3 , h2o استفاده شد. برای بررسی نهایی اچنت و بدست آوردن اچنت مناسب از طراحی آزمایش ترکیبی استفاده شد و ضخامت دندانه روی دایره گامی به عنوان پاسخ آزمایش اندازه گیری شد. آزمایش های انجام شده در حالی انجام شد که دیگر پارامترها از قبیل نوردهی، سرعت سانتریفیوژ ثابت بودند. در ادامه با استفاده از طراحی آزمایش پاسخ سطح پارامترهای نوردهی، سرعت سانتریفیوژ مدت زمان چرخش سانتریفیوژ مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت و این نتیجه بدست آمد که توان دوم مدت زمان نوردهی و سرعت سانتریفیوژ بر روی ضخامت دندانه در دایره گامی اثر مستقیم دارد. در نهایت با انجام چندین آزمایش، چرخ دنده ای با تلرانس 06/0 در ضخامت دندانه در دایره گامی تولید گردید.

فرایند ماشینکاری جریان ساینده (afm)، پرداخت سطح بسیار خوب و تلرانس بسته ای با هزینه اقتصادی قابل قبول برای دامنه وسیعی از قطعات صنعتی مهیا می کند. فرایندafm یکی از پرکاربردترین فرایندهای پرداخت کاری پیشرفته می باشد که از طریق برداشت مقدار کمی از ماده قطعه کارتوسط جریان واسطه ساینده نیمه جامد روی سطح کار عمل پرداخت کاری را انجام می دهد. ماشینکاری جریان ساینده برای پرداخت کاری وپلیسه زدایی سطوح با دسترسی مشکل، راهگاههای پیچیده با کیفیت سطح بالا استفاده می شود. این فرایند همچنین برای ایجاد شعاع، تولید تنشهای باقیمانده فشاری و برداشت لایه ریخته شده استفاده می شود. برای کنترل فرایند ماشینکاری جریان ساینده، دانستن اثرات اصلی و اثرات متقابل پارامترهای ورودی فرایند بسیار مهم می باشد. در این پایان نامه اثرات پارامترهای مختلف فرایند مانندتعداد سیکل، غلظت ساینده، سایز دانه ساینده و گپ بین مندرل و سطح قطعه کارروی پاسخ کاهش زبری سطح و میزان برداشت ماده از قطعه کار مطالعه شده است. با استفاده از تکنیک تک فاکتوره در آزمایشات اولیه،محدوده متغیرها انتخاب گردید. واسطه ساینده استفاده شده در این آزمایشات شامل مخلوطی از بنتونیت (حمل کننده)، کاربید سیلیکون (دانه های ساینده) وآب(روانکار)می باشد. با استفاده از تکنیک طراحی آزمایش فول فاکتوریل مخلوط12 *33 ، اثرات اصلی واثرات متقابل وتوزیع هر متغیر در زبری سطح ماشینکاری شده و برداشت ماده مطالعه شده است. سطوح پارامترهای ماشینکاری انتخاب شده شامل سایز دانه (70و100) وتعداد سیکل (15و25و40) وغلظت واسطه ساینده (40و50و60%) وگپ بین مندرل و قطعه کار (5/1و2و5/2 میلی متر) می با شد. پارامترهای مهم ماشینکاری و ترکیب بهینه آنها با استفاده از نمودار های پاسخ anova (آنالیز واریانس) مشخص شده است. آزمایشات بر روی نمونه کار های آلومینیمی انجام شد و برای درک بهتر اثرات اصلی و متقابل پارامترها، نتایج حاصل شده دراین پایان نامه با کارهای قبلی مقایسه شده است. بر پایه این تحقیق، پارامترهای سایز دانه ساینده و گپ بین مندرل و قطعه کار دارای اثر معکوس وپارامترهای تعداد سیکل وغلظت واسطه ساینده دارای اثر مستقیم روی زبری سطح نهایی و میزان برداشت ماده از سطح می باشد.

امروزه ربات ها در بخش های مختلف صنعت به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. تولید کنندگان اروپایی با استفاده از ربات ها و خودکار سازی مراحل فرآوری سنگ چه در معادن و چه در کارخانجات، سرعت و کیفیت تولید را به طور قابل توجهی افزایش داده اند. متاسفانه صنعت سنگ بری در ایران، هیچ گونه پیشرفت چشم گیری در زمینه ساخت و کاربرد دستگاه های نوین نداشته است. این امر موقعیت صنعت سنگ ایران در جهان را متزلزل کرده است. در این پروژه، طرح رباتی ارائه می شود که موجب تسریع در فرآیند تولید و کاهش ضایعات در مرحله اول فرآوری سنگ در کارخانه می شود. این ربات، پلاک های بریده شده از کوپ سنگ (توسط دستگاه قله بر) را از داخل دستگاه به میز جمع آوری یا پالت منتقل کند. طراحی ربات به گونه ای است که حتی الامکان با شرایط ویژه کارخانجات ایران که بسیار قدیمی هستند و ساخت کارخانه ها نیز بر اساس اصول نیست، سازگار باشد و مورد قبول صاحبان صنایع قرار گیرد. جدا از طراحی گریپر، طراحی ربات در دو مرحله انجام می گیرد. در مرحله اول پیکربندی ربات، نوع محرکه ها، کنترلر و شیوه طراحی مسیر تعیین می شوند. در قدم دوم، با تعیین پارامترهای طراحی، تعریف یک مساله بهینه سازی انجام شده و طرح بهینه محاسبه می شود. در بحث طراحی جزییات ربات، از روش تعمیم داده شده طراحی همزمان استفاده می شود. در روش طراحی همزمان سیستم های مکاترونیکی، بخش ساختار و کنترل ربات در یک مساله مشترک بهینه سازی مطرح و به طور همزمان کار طراحی این دو بخش انجام می شود. در این پروژه، علاوه بر دو مورد یاد شده، پارامترهای طراحی مسیر و همچنین مناسب ترین محل برای نصب ربات در مساله بهینه شده اند. در واقع طراحی ربات، در یک مساله جامع و کامل بهینه سازی انجام می شود.

توانایی برش مواد سخت و شکل های ظریف و پیچیده، ماشینکاری تخلیه الکتریکی سیمی (وایرکات) را به یکی از فرآیندهای پرکاربرد در صنعت تبدیل کرده است. عدم دستیابی به دقت های بالا در ماشینکاری قوس ها و انحناهای گوشه یکی از مهمترین مشکلات این فرآیند است. در این تحقیق به بررسی خطای ابعادی ماشینکاری قوس ها و انحناها به وسیله وایرکات پرداخته شده است و توانایی روش های مختلف جهت کاهش و حذف آنها ارزیابی شده است. آزمون های عملی این تحقیق روی فولاد ابزار سردکار 1.2510 انجام گرفته است. نخست استراتژی ماشینکاری سه مرحله ای، شامل یک مرحله خشن و دو مرحله پرداخت جهت حذف خطاهای ابعادی مناسب تشخیص داده شد بنابراین به کمک گروه آزمایش ها تاثیر سه پارامتر فرکانس تخلیه، ولتاژ گپ، سرعت پیشروی در دو مرحله پرداخت کاری و دو پارامتر فرکانس تخلیه و سرعت پیشروی در مرحله خشن کاری مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها برای دو مرحله پرداخت کاری براساس روش رویه پاسخ و برای مرحله خشن کاری بر اساس روش فاکتوریل کامل طراحی و انجام شدند و تاثیر پارامترهای فوق روی بار باقیمانده روی مسیر مستقیم و قوس گوشه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این گروه از آزمایش ها نشان داد که تاثیر کنترل پارامترهای مذکور در روی مسیر مستقیم بیشتر از روی قوس است ولی در مجموع به کمک بهینه سازی پارامترها، بی دقتی ماشینکاری قوس ها حدود 25 درصد کاهش یافت. با انجام گروه اول آزمایش ها و تجزیه و تحلیل نتایج آن مشخص شد که مرحله خشن کاری عامل اصلی خطاهای ابعادی در برش قوس ها و انحناها می باشد. به منظور مطالعه و بررسی این مرحله، گروه دوم آزمایش ها بر اساس سه فاکتور فرکانس تخلیه، کشش سیم و شعاع قوس توسط روش فاکتوریل کامل طراحی شد. چهار پاسخ بار باقیمانده و پهنای شیار برش روی مسیر مستقیم و قوس در این گروه از آزمایش ها اندازه گیری گردید و به کمک تکنیک های آماری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سپس برای تیمارهای مختلف آزمایش، شاخص نسبت بار باقیمانده روی قوس به بار باقیمانده روی مسیر مستقیم و مقدار گپ جرقه در روی مسیر مستقیم و روی قوس محاسبه گردید. به کمک نتایج به دست آمده، میزان انحراف سیم برای هر یک از این تیمارهای آزمایش استخراج و با تحلیل این مقادیر، نمودارهای آماری و مدل مربوط به انحراف سیم ارائه شد. برای جمع بندی و اعتبارسنجی نتایج، به کمک مدل به دست آمده میزان انحراف سیم برای قوس ها به شعاع 150، 300 و 450 میکرون محاسبه و مسیر ماشینکاری بر اساس این مقادیر اصلاح شد. نتایج حاصل نشان می دهند که با این اصلاح مسیر، اختلاف بار باقیمانده در روی مسیر مستقیم و روی قوس های مختلف کمتر از یک میکرون شده است.

ماشینکاری الکتروشیمیایی یکی از روش های پیشرفته ماشینکاری است که برداشت ماده در آن بر اساس اصول حاکم بر هدایت یون ها در سلول های الکترولیز می باشد. از مزایای مهم این روش نسبت به سایر روش های سنتی، توانایی ماشینکاری فلزات بسیار سخت و ترد با اشکال پیچیده و با سرعت بالای برداشت ماده می باشد، به گونه ای که بدلیل غیر مکانیکی بودن فرایند، قطعه ماشینکاری شده عاری از هر گونه تنش پسماند خواهد بود. بدلیل مزایای مهم این روش ماشینکاری نسبت به سایر روش های سنتی، این روش برای تولید بسیاری از قطعات حساس، استراتژیک و پیچیده که از آلیاژهای فلزی سخت، ترد و شکننده مانند سوپرآلیاژهای پایه نیکل، تیتانیوم یا مولیبدن ساخته می شوند و نیازمند کمترین عیوب در ساختار آنها می باشند کاربرد دارد. یکی از مهمترین مشکلات این روش ماشینکاری غیرسنتی، طراحی دقیق شکل ابزار جهت تولید پروفیل خاصی بر روی قطعه کار می باشد. در این پژوهش، در ابتدا اصول حاکم بر ماشینکاری الکتروشیمیایی به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس بر اساس معادلات حاکم بر محیط های آن، روشی جهت شبیه سازی فرایند ماشینکاری الکتروشیمیایی در حضور میدان های الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و سیالاتی و چگونگی حل معادلات حاکم با استفاده از روش المان محدود ارائه شده است. این روش حل، توانایی طراحی ابزار کاتد را برای ماشینکاری سطوح سه بعدی آزاد و بدون نیاز به تکرار پروسه، امکان پذیر می سازد. در ادامه نمونه ای تحقیقاتی از دستگاه ماشینکاری الکتروشیمیایی ساخته شده و صحت عملکرد فرایند بر روی آن تست شده است. این دستگاه در نوع خود اولین دستگاه ماشینکاری الکتروشیمیایی بوده که کاملاً بر اساس توان و تجهیزات داخلی ساخته شده است. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که چگونه روش های متفاوت اعمال میدان الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و سیالاتی، بر خطوط هم پتانسیل میدان الکتریکی الکترودها تأثیر می گذارند. بنابراین می توان با استفاده از شبیه سازی فرایند و هدایت یون ها در جهت مناسب، تمایل به همگرا شدن پروفیل سطوح الکترودها را بدون صرف هزینه افزایش داد.

هدف از پژوهش حاضر، گسترش الگوریتم های شناسایی موقعیت و وسعت آسیب بر اساس سیگنال های بدست آمده از سازه می باشد. از آن جا که اکثر روش های پایش سازه بر اساس تغییرات پارامترهای مودال پیش و پس از بروز آسیب می باشند و با توجه به حساسیت کم این پارامترها نسبت به بروز آسیب، در این پایان نامه، روشی جدید برای شناسایی موقعیت و وسعت آسیب بر اساس تغییرات در پارامترهای مارکوف گسترش داده شده است. این روش برای نخستین بار قادر است آسیب های ترکیبی جرم و سختی را به طور هم زمان شناسایی نماید. از آن جا که محاسبه ی پارامترهای مارکوف سیستم به صورت بازگشتی امکان پذیر می باشد، این روش جهت آسیب یابی به صورت بهنگام نیز گسترش داده شده است. به منظور ارزیابی وسعت آسیب نیز راهکاری وارون ارائه شده که قادر به شناسایی مدل های جرم/سختی/میرایی یک درجه آزادی، جایگزین درجه های آزادی مد نظر سازه می باشد. برای این منظور، الگوریتم تکامل تفاضلی به عنوان بهینه یاب هوشمند مورد استفاده قرار گرفته است. از آن جا که جهت شناسایی پارامترهای مارکوف، در اختیار داشتن الگوریتم های سیستم شناسی امری ضروری می باشد، دو الگوریتم شناخته ی شده ی سیستم شناسی در حوزه ی زمان era/dc(era) و srim به طور مفصل شرح داده می شوند. خروجی الگوریتم های شناسایی بیان شده، مدل فضای حالت سیستم می باشد که جهت پایش لازم است به مدل فیزیکی جرم/سختی/میرایی تبدیل شود. برای این منظور، روشی نوین بر پایه ی بهینه یابی جهت تحقق هم زمان مقدارهای ویژه و شکل مودهای سیستم ارائه شده است که از پیش فرض های انجام شده در تحقیقات گذشته خودداری می کند. هم چنین روشی برای شناسایی مدل اتصال های به کار رفته در سازه های اسمبل شده بیان شده است که می تواند به صورت کارا در آسیب یابی اتصال های سازه ای مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به در دسترس بودن پارامترهای مودال سازه به کمک الگوریتم های سیستم شناسی، سه روش جدید جهت کاهش مرتبه ی مدل سیستم ها ارائه شده است. هر دو روش نخست جهت شناسایی ماتریس های جرم/سختی/میرایی کاهش یافته به کمک پارامترهای مودال شناسایی شده می باشند و بر اساس تحقق معادله سرشت نمای سیستم کاهش یافته و کمینه سازی انرژی های مودال سیستم کار می کنند. روش سوم نیز ماتریس شکل مود سیستم مرتبه کامل را به کمک برازش تابع پاسخ فرکانسی در بازه های مورد نظر فرکانسی کاهش می دهد. نتیجه های این روش با روش eidv مقایسه شده است. کلیه ی الگوریتم های بررسی شده در محیط matlab شبیه سازی شده اند.

شکل دهی الکترومغناطیس (emf ) یکی از روشهای شکل دهی ورقهای فلزی است که از نیروی الکترومغناطیس به عنوان عامل فرم دهی استفاده می شود. در این روش شکل دهی، میدان مغناطیسی گذرا و شدیدی به عنوان منبع فشار جهت شکل دهی بکار گرفته می شود. این روش شکل دهی جزء روشهای شکل دهی با سرعت بالا می باشد و برای فرم دهی و اتصال فلزات و دیگر مواد با دقت و تکرار پذیری بالا، بدون اثر گذاری ابزار روی قطعه کار استفاده می شود. در این پژوهش به استخراج معادلات حاکم در حالت انقباضی لوله در فرآیند emf و نحوه ی بدست آوردن آنها از معادلات ماکسول پرداخته می شود. این معادلات شامل معادلات با مشتقات جزیی مربوط به میدان مغناطیسی و معادلات چگالی جریان الکتریکی در لوله و معادلات نیرو و فشار الکترومغناطیس هستند. در این تحقیق روابط موجود در مدارات الکتریکی فرآیند شکل دهی الکترومغناطیس بررسی شده و حل تحلیلی شدت جریان در قطعه کار و کویل صورت می گیرد. این معادلات حاکم استخراج شده که در حقیقت حل بخش الکتریکی- مغناطیسی فرآیند emf است، به صورت عددی با روش تفاضل محدود حل می شوند. فشار الکترومغناطیس، یکی از نتایج این شبیه سازی می باشد که به عنوان یک فشار مکانیکی بر روی لوله جهت ایجاد تغییر شکل اعمال می شود. در ادامه با استفاده از نتایج حل عددی معادلات حاکم بخش الکتریکی- مغناطیسی فرآیند شکل دهی الکترومغناطیس، به حل سازه ای فرآیند emf توسط نرم افزار abaqus پرداخته می شود. برای درست سنجی نتایج حل تحلیلی این پژوهش از داده های تجربی مرجع دیگر استفاده شده و نتایج حاصله با نتایج تست های تجربی آن مرجع مقایسه می شود. نتایج حاصل از حل عددی معادلات دیفرانسیل پاره ای که توزیع نیروی حجمی لورنتز و فشار الکترومغناطیس با نتایج نیرو و فشار حاصل از حل عددی ansys مرجع دیگر مطابقت منطقی دارد. همچنین نتایج جابجایی و ضخامت نوک فرورفتگی بدست آورده شده ی تجربی با نتایج حاصل از شبیه سازی های این پایان نامه تطابق خوبی دارد.

امروزه استفاده از محصولات و تجهیزات در مقیاس نانو و میکرو در تمامی نقاط جهان قابل مشاهده است. وجود چنین تجهیزاتی در بسیاری از وسائل مانند لوازم الکتریکی، کامپیوترها، وسایل نقلیه، تجهیزات هوا و فضا، وسایل پزشکی و بسیاری دیگر از حیطه ها قابل مشاهده است. از این رو داشتن دانش کافی در مورد شیوه های تولید این تجهیزات برای صنعت و مراکز تحقیقاتی یک کشور پیشرفته بسیار حائز اهمیت می باشد. در کشور ایران جای خالی این تکنولوژی محسوس بوده و پتانسیل ایجاد مراکز تولید و آزمایشگاه-های تجهیزات میکرو-نانو وجود دارد. در این پروژه سعی شده است شیوه های تولید تجیزات میکرو-نانو بصورت علمی-صنعتی مورد بررسی قرارگرفته و در یک مجموعه ارائه شود. همچنین تجهیزات مورد نیاز برای ساخت قطعات میکرو-نانو نیز مورد بررسی قرار گرفته اند و یک مرکز پژوهشی کامل نیز طراحی و ارائه شده است. اولین مرحله وارد شدن به انقلاب صنعتی نانو، آشنایی با شیوه های تولید این تجهیزات می باشد. صنعت تولید میکرو-نانو، یکی از شاخه های اصلی علم نانوتکنولوژی می باشد. این صنعت بسیار گسترده بوده و محدود به چند روش نمی شود. اما میتوان شیوه های تولید بالا به پایین را به صورت کلی به سه دسته تقسیم نمود که عبارتند از نانولیتوگرافی، میکروماشینکاری به کمک لیزر و میکروماشینکاری ابزاری. در نانولیتوگرافی از شکل دهی انتخابی به کمک ماسک با استفاده از اچینگ(باربرداری) خشک(پلاسما یا بخار)یا تر (محلول شیمیایی مایع) برای الگودهی به زیرلایه از جنس نیمه هادی، فلز، پلیمر و یا بسیاری دیگر از مواد استفاده میشود. با اینکه این شیوه نسبتا قدیمی بوده و جزو اولین شیوه های تولید تجهیزات میکرو و یا تجهیزات الکترونیکی می باشد، اما امروزه علاوه بر کاربرد زیاد در صنعت هنوز در دست توسعه و تحقیق می-باشد. شیوه های ترکیبی تولید تجهیزات به کمک نانولیتوگرافی نیز موضوعی است که به علت انعطاف بالای نانولیتوگرافی از همان اوایل این صنعت مورد توجه بوده و توانسته است قابلیت تولید بسیاری از تجهیزات پیچیده تر و کوچک تر را به تولید کنندگان و محققین بدهد. از زمان ساخت لیزر، بسیاری از محققین سعی داشته اند از پرتوی متمرکز آن برای ساخت و تولید استفاده کنند. در این میان محققین زمینه تولید میکرو-نانو نیز سعی بر بکارگیری پرتوی لیزر برای ساخت تجهیزات میکرو-نانو داشته اند. پیشرفت های دهه-های اخیر در زمینه ماشینکاری به کمک لیزر منجر به توسعه لیزرهای با پالس فوق کوتاه شده که در این زمینه بسیار موثر واقع شده اند. لیزرهای فمتوثانیه امروزه از ابزارهای بسیار پرکاربرد در تولید بسیاری از وسایل و تجهیزات میکرو-نانو می باشد. ماشینکاری ابزاری یک شیوه بسیار قدیمی برای شکل دهی مواد، مخصوصا فلزات می باشد. این شیوه شکل دهی از زمان پیدایش بسیار مورد تحقیق قرار گرفته و تکنیک ها، ماشین آلات و ابزارهای ماشینکاری سرعت بالای توسعه داده شده توجه بسیاری از محققین میکرو-نانو را به خود جلب کرده است. به علت پیشرفت های انجام شده، انعطاف بالای تولید و هزینه کمتر نسبت به شیوه های دیگر، میکروماشینکاری ابزاری توانسته است در میان شیوه های دیگر تولید میکرو-نانو پرطرفدار واقع شود. بسیاری از محققین تحقیقات خود را به میکروماشینکاری ابزاری معطوف کرده و تولید بسیاری از قطعات و محصولات را به این شیوه مورد بررسی قرار داده اند. تولید بسیاری از تجهیزات و وسایل با ابعادهای بسیار کوچک منوط به داشتن آگاهی به شیوه های تولید می باشد. برای اینکه بتوان شیوه های تولید میکرو-نانو را در کشور پیاده کرد علاوه بر آشنایی با این شیوه ها، آگاهی از آخرین پیشرفت ها و انجام آزمایش های عملی در آزمایشگاه های مجهز یک امر ضروری می باشد. برای استقلال تولید در زمینه تجهیزات میکرو-نانو، اولین مرحله پس از تحقیقات، راه اندازی آزمایشگاه های مجهز برای پژوهش می باشد. در این پروژه علاوه بر بررسی شیوه های تولید قطعات میکرو-نانو، تجهیزات و وسایل مورد نیاز برای تولید نیز بررسی شده و پیشنهاد راه اندازی مرکز پزوهشی-تولیدی به صورت دقیق نیز ارائه شده است. این مرکز پیشنهادی در ایران بدون نظیر بوده و قابلیت تولید بسیاری از قطعات مورد نیاز صنعت کشور و همچنین تحقیق و پژوهش در راستای توسعه شیوه های تولید و تجهیزات میکرو-نانو را دارا می باشد.

امروزه استفاده از سیستم های مکاترونیکی در صنایع و حوزه های مختلف اعم از صنایع نظامی و هوا فضا، اتوماسیون تولید، تجهیزات ماشینکاری با سیستم کنترل عددی، صنایع نفت و گاز، تجهیزات عمرانی و ... رو به پیشرفت است. ترکیب ابزارهای هیدرولیکی و الکترونیکی در یک سیستم کنترل نیازمند یک رابط میان این دو قسمت است که این پل ارتباطی شیرهای سرو الکتروهیدرولیکی می باشد. یک شیر وظیفه جهت دهی و کنترل جریان یا فشار سیال هیدرولیکی را بر عهده دارد. شیرهای الکتروهیدرولیکی که از دو قسمت الکترومغناطیسی و هیدرولیکی تشکیل شده اند، وظیفه تبدیل سیگنال های کم توان الکتریکی را به سیگنال های هیدرولیکی بر عهده دارند، به صورتیکه بتوان به کمک این سیگنال های خروجی ابزارهای هیدرولیکی را با دقت و سرعت بالا کنترل کرد. امروزه پرکاربردترین نوع شیرهای سرو الکتروهیدرولیکی نوع دو مرحله ایی فلاپر- نازلی با موتور گشتاوری خشک و با سیستم بازخورد نیرویی می باشد که از دقت و سرعت پاسخ بالایی برخوردار است. این شیرها از قطعات بسیار ظریف و دقیقی ساخته شده اند که حساسیت های انتخاب مواد و ساخت بالایی دارند که اگر به دقت انتخاب نشوند، می توانند دقت و پایداری کل سیستم کنترل را تحت الشعاع قرار دهند. در این میان نقش پایلوت شیر که از دو بخش الکترومغناطیسی و هیدرولیکی تشکیل شده است، پررنگ تر می باشد. این تحقیق به بررسی تکنولوژی ساخت بخش پایلوت یک نمونه شیر سرو دو مرحله ایی فلاپر- نازلی با موتور گشتاوری خشک و سیستم بازخورد نیرویی می پردازد. در فصل اول ابتدا به صورت جامع به معرفی انواع شیرهای الکتروهیدرولیکی پرداخته و انواع ساختارها و مکانیزم های مختلف آن بیان شده است. ساختمان شیرهای دومرحله ایی فلاپر- نازلی با بازخورد نیرویی توصیف شده و نقش هر کدام از قطعات در مجموعه شیر بیان شده است. در فصل دوم روابط تئوری حاکم بر قسمت های مختلف شیر شامل روابط الکترومغناطیسی، مکانیکی و هیدرولیکی آورده شده و تأثیر برخی از متغیرهای حساس قطعات بر روی عملکرد شیر نشان داده شده است. با توجه به اینکه در این تحقیق برای ارائه تکنولوژی ساخت شیر سرو، از روند مهندسی معکوس استفاده کرده ایم، یک نمونه شیر سرو دو مرحله ایی فلاپر –نازلی با بازخورد نیرویی مدل moog-g761 را انتخاب کرده و در فصول سه و چهار، به بررسی های کمی و کیفی بر روی نمونه موجود پرداختیم. ابتدا قطعات شیر نمونه، دمونتاژ شده و ابعاد برداری هندسی بر روی آنها انجام گرفت. سپس جنس قطعات تحت آنالیز عنصری قرار گرفت تا بتوان به مواد به کار رفته در قطعات و حساسیت های آن پی برد. در ادامه از سطوح ماشینکاری شده قطعات عکس برداری sem انجام گرفت و همچنین آزمون های سختی و زبری سنجی نیز بر روی قطعات صورت گرفت. در نهایت با اجماع نتایج به دست آمده از مراحل قبلی و متون فنی موجود بهترین فرآیند ساخت برای هرکدام از قطعات پیشنهاد گردید.

الکتروفرمینگ یک استفاده خاص از فرآیند آبکاری (رسوب دهی الکتریکی)، به منظور تولید قطعات فلزی است. در این روش که از آن به هنر رشد دادن قطعه نیز یاد می شود، آند فلزی در محلول الکترولیت به صورت یونی حل شده و بر روی سطح کاتد (مندرل) رسوب می کند. پس از رسیدن به ضخامت مورد نظر، رسوب از سطح مندرل جدا شده و به عنوان یک قطعه مستقل عمل خواهد کرد. به طور کلی هرگاه قطعات فلزی را نتوان با استفاده از روش های اعمال کار مکانیکی تولید کرد، الکتروفرمینگ یکی از گزینه های قابل استفاده در تولید این دسته از قطعات می باشد. در این پروژه بعد از طراحی و ساخت دستگاه تولید بلوز با استفاده از روش الکتروفرمینگ (برای اولین بار در کشور)، یک سری از آزمایشات اولیه به منظور آشنایی با فرآیند، بهبود کارکرد و بهینه سازی دستگاه و همچنین تعیین پارامترهای موثر در فرآیند انجام شده است. از این آزمایش ها به عنوان بخشی از فرآیند طراحی آزمایش به روش تاگوچی استفاده شده است. با توجه به توانایی منبع تولید جریان در ایجاد جریان پالسی با فرکانس پایین، زمان پالس روشن و زمان پالس خاموش از پارامتر های انتخابی در این آزمایش ها بوده است. بعد از انجام آزمایش ها و تولید نمونه ها، ضخامت این قطعات در نقاط مختلف توسط میکروسکوپ نوری و نرم افزار تحلیل تصویر اندازه گیری و مقادیر انحراف استاندارد ضخامت برای هر قطعه محاسبه شده است. به کمک تجزیه و تحلیل داده ها (آنالیز واریانس) در روش تاگوچی و تحلیل pareto anova ، تاثیر فاکتور ها و مقادیر بهینه برای هر پارامتر بدست آمده است. همچنین معادله رگرسیون که رابطه تقریبی بین مقادیر ورودی و خروجی است به کمک نرم افزار minitab مدل سازی شده است. نتایج تحلیل های انجام شده نشان می دهد، پارامتر چگالی جریان پارامتر اصلی فرآیند می باشد. همچنین پارامتر زمان پالس روشن، دما و زمان پالس خاموش به ترتیب بر مقادیر انحراف استاندارد ضخامت تاثیر گذار می باشند. جهت تایید بهینه سازی، آزمایشی با مقادیر بهینه انجام شده که حداقل انحراف استاندارد ضخامت بدست آمده است. در نهایت با استفاده از دو نرم افزار افزار ansys و comsol مقادیر توزیع چگالی جریان اولیه روی سطح کاتد (مندرل) شبیه سازی شده است و مقادیر نسبی چگالی جریان اولیه و ضخامت با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد توزیع ضخامت نمونه الکتروفرم شده تا حدی زیادی، تابع توزیع چگالی جریان اولیه در سطح مندرل می باشد.

شناسایی آسیب در محصول ها و هم چنین زیرسازه های ساخت و تولیدی در کمترین زمان ممکن مساله ای است که کم و بیش تمامی صنایع به دنبال آن هستند. چنین نیازی، بخش های مختلف صنعتی را وادار به بکارگیری پاره ای از شکل های پایش تندرستی سازه ها (shm)می کند که دلیل آن فراهم سازی امنیت جانی بیشتر و نیز دستیابی به مزایای اقتصادی بهتری است که به کمک این روش ها قابل دستیابی است. در میان روش های گوناگون شناسایی آسیب در سازه های هوافضا، امواج هدایت شونده بیشترین توجه را به خود جلب کرده اند. بهره گیری از این امواج برای شناسایی آسیب در مواد و سازه های کم ضخامت از جنس فلزها و مواد مرکب، افق امیدوارکننده ای را در پایش تندرستی سازه های مهندسی به صورت به هنگام یا برخط به وجود آورده است. بر حسب نوع روش پردازش سیگنال و شیوه ی شناخت الگو، اطلاعات گوناگونی از سیگنال امواج هدایت شونده قابل استخراج است که بر پایه ی زمینه ی مورد بررسی، به سه حوزه ی زمان، فرکانس و زمان-فرکانس دسته بندی می شوند. به منظور افزایش دانش ما از آسیب در سازه، پس از جایابی و تعیین شدت (اندازه ی) آن، به نظر می رسد دستیابی به اطلاعات بیشتر در مورد هندسه ی آسیب ضروری است. با در نظر گرفتن این واقعیت که شکل ترک ها الزاما خطی نیست، در گام بعدی ارزیابی آسیب، شناسایی شکل ترک بسیار مهم به نظر می رسد. ابتدا در این مطالعه به منظور بررسی امکان بزرگایابی ترک با هندسه ی خمیده با بکارگیری امواج هدایت شونده، به بررسی شدت نسبی موج بازتابیده (rri) از آسیب در یک تیر آلومینیومی به عنوان محیط یک بعدی برای پخش امواج لمب، پرداخته می شود. سپس نشان داده می شود که این معیار به دلیل مقادیر یکسان برای ترک های با شکل ناهمسان، امکان دستیابی به یک مشخصه ی مناسب از سیگنال یک نمونه از آسیب را فراهم نمی کند. همچنین امکان بکارگیری نمودار پوش انرژی سیگنال دریافتی از سازه به منظور دستیابی به مشخصه ی مناسبی از یک آسیب در سازه، مورد ارزیابی قرار می گیرد. این روش نیز به دلیل نیاز اساسی به قسمت های مربوط به بازتاب موج از مرز سازه، چندان مناسب به نظر نمی رسد. ایده ی اثر انگشت دیجیتالی آسیب (ddf) به منظور از میان برداشتن عدم قطعیت های همراه با بکارگیری روش های استخراج مشخصه ی موجود در ارزیابی پارامترهای آسیب به کمک شبکه ی عصبی مصنوعی (ann)، پدید آمده است. در میان روش های گوناگون استخراج مشخصه از سیگنال، اثر انگشت دیجیتالی آسیب به عنوان یکی از بهترین گزینه ها برای استخراج مشخصه ای مناسب از سیگنال امواج هدایت شونده، شناخته می شود. در گام بعدی، برای نخستین بار به کمک روش اثر انگشت دیجیتالی آسیب، تخمین هندسه و اندازه ی آسیب برای ترک های عرضی با هندسه ی خمیده در سازه های تیر مانند، به صورت نظام مند بر مبنای یک تحلیل وارون، به دقت مورد بررسی قرار می گیرد. با بهره گیری از پایگاه داده ی آسیب (dpd) که شامل تعدادی کافی از اثر انگشت های دیجیتالی آسیب های گوناگون می باشد، آموزش شبکه عصبی به عنوان یک ابزار پر کاربرد در فرآیند هوش مصنوعی و تخمین پارامترهای ترک در تیر مورد مطالعه، انجام می شود. نتیجه ها نشان می دهند که در مقایسه با بزرگی دامنه ی سیگنال، محتوای فرکانسی آن (استخراج شده از نقطه های سرشت نمای سیگنال دریافتی با بکارگیری تبدیل موجک) به شکل آسیب حساسیت بیشتری داشته و نقش موثرتری در تخمین انحنای ترک به عنوان بخش اصلی هندسه ی آن ایفا می کند. در مقابل، اثر انگشت های دیجیتالی شامل دامنه ی نقطه های سیگنال نسبت به اثر انگشت های دیجیتالی شامل محتوای فرکانسی سیگنال، اندازه ی آسیب را با مقادیر خطای کمتری تخمین می زند. در پایان می توان نتیجه گرفت که با بهره گیری از پخش امواج هدایت شونده ی فراصوت برانگیخته و دریافت شده با بکارگیری به کاراندازنده و حسگر ویفری پیزوالکتریک، برآورد قابل قبولی از اندازه و انحنای ترک در یک تیر آلومینومی قابل دستیابی است.

تاکنون برای اندازه گیری دبی آب روش های متعددی ابداع شده است. دبی سنج هایی که بر مبنای نوسان سیال عمل می کنند یکی از این روش هاست. در دبی سنج های نوسانی با ورود جریان سیال از یک نازل به داخل مجرایی دیفیوزر شکل (با دودیواره زاویه دار)، پس از مدت بسیار کوتاه، جت جریان ورودی شروع به نوسانی پایدار بین دو دیواره و در طول زمان کرده و باعث نوسانات منظم سرعت و فشار می گردد. با توجه به رابطه ای که بین فرکانس نوسان جت سیال با سرعت ورودی آن به مجرا دارد، می توان دبی عبوری را اندازه گیری کرد. این نوع دبی سنج ها دارای هیچ عضو متحرک نبوده و قابلیت آن را دارد که در دبی های بسیار کم خطای کمی داشته باشد. در این پژوهش بعد از بررسی اصول حاکم بر عملکرد دبی سنج های نوسانی، فرآیند مهندسی معکوس بر روی یک نمونه موجود آغاز می شود. بدین منظور، برای اطلاع از هندسه داخلی آن از روش غیرمخرب عکس برداری اشعه ایکس استفاده می شود. با بررسی دقیق تر هندسه ومدل سازی آن، یک نمونه آزمایشگاهی دبی سنج نوسانی طراحی و ساخته شده است. روند انتخاب نوع حسگر، داده برداری سیگنال های ارسالی از حسگر و بررسی پردازش سیگنال ها از جمله مسائل انجام گرفته است. به منظور آگاهی دقیق تر از چگونگی حرکت جریان سیال در مجرای دبی سنج، همچنین یافتن موقعیت مناسب قرارگیری حسگر های اندازه گیرنده نوسان، از شبیه سازی عددی جریان سیال استفاده می گردد. برای مطالعه عددی جریان غیر دائم، با استفاده از نرم افزار cfx، این مجرا شبکه بندی می شود. با توجه به آشفته بودن جریان، اثر مدل های آشفتگی standard k-? و shear stress transport k-? (sst) در حالت غیر دائم، بر روی جریان آب در مجرا مورد بررسی قرار گرفته، مدل آشفتگی مناسب انتخاب و در نهایت با نتایج تجربی انجام شده توسط نمونه ساخته شده، مقایسه می شود. تعیین موقعیت مناسب قرارگیری حسگر، استخراج نمودار مشخصه (فرکانس- سرعت ورودی) سیستم و برنامه نویسی یک نرم افزار برای پردازش سیگنال های دریافتی از حسگر و محاسبه خودکار دبی از دیگر موارد انجام شده است. در نهایت چگونگی عملکرد دبی سنج در دبی های پایین، با توجه به بررسی اثر کلی تغییر برخی پارامتر های هندسی، با انجام آزمایش کامل و استفاده از تحلیل میانگین مورد بررسی قرار گرفته است. در این جا با افزایش عرض دهانه ورودی و همچنین فاصله دهانه ورودی تا دیواره مانع، کمینه عدد رینولدز عملکردی سیستم روند کاهشی و سپس افزایشی دارد. با افزایش عرض دیواره مانع نیز روند کمینه رینولدز عملگردی سیستم حالت کاهشی دارد.

به دلیل پیشرفت بسیار سریع صنایع مختلف و نیاز به دقت های بالا در ساخت قطعات، حرکت به سوی دست یابی به تکنولوژی های جدید در فرآیند های ساخت و تولید امری اجتناب ناپذیر می باشد. فرآیند پرداخت به کمک مواد ساینده مغناطیسی (maf) فرآیندی به نسبت نوظهور است که تاکنون توانسته طی مقالات منتشر شده در مجامع علمی دنیا ، جایگاه مناسبی در بین انواع روش های پرداخت فوق دقیق بدست آورد. این شیوه به دلیل عبور از محدودیت های روش پرداخت سنتی و ایجاد سطوح با زبری بسیار کم، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است.از این رو در این پروژه علاوه بر شناخت بیشتر این فرآیند و بررسی مزایای آن، دستگاهی طراحی و ساخته می شود که قابلیت پرداخت سطوح خارجی استوانه ای حتی برای قطعاتی از جنس فلزات رنگین مانند آلومینیوم و مس را دارا بوده و تاثیر چند پارامتر مهم و تاثیرگذار مانند فاصله ابزار و قطعه کار، سرعت دورانی ابزار، فرکانس تغییر جهت دوران ابزار و میزان شدت میدان مغناطیسی بر زبری نهایی سطح را بررسی نماید. در میان فاکتور های ذکر شده، عامل فرکانس تغییر جهت دوران ابزار برای اولین بار در این روش پرداخت مورد بررسی قرار گرفته است. صرف هزینه ساخت کم (در مقایسه با دستگاه های مشابه جهت فرآیند پرداخت فوق دقیق) از دیگر مزایای مهم این دستگاه محسوب می گردد.پس از ساخت دستگاه، با استفاده از روش طراحی آزمایش به کمک نرم افزار مینی تب، آزمایش ها به روش رویه پاسخ سطح طراحی و اجرا شد. مقدار صافی سطح نهایی به عنوان متغییر خروجی در این آزمایش ها، با استفاده از دستگاه زبری سنج اندازه گیری شد. برای بررسی اثر شدت میدان مغناطیسی، آزمایشات در دو حالت میدان متفاوت انجام گرفت. همچنین به کمک نرم افزار مینی تب، معادله رگرسیونی جهت تعیین نسبت تاثیرگذاری هر یک از فاکتور های ورودی بر متغییر خروجی (صافی سطح) استخراج شد. نتایج حاکی از آن بود که فاکتور فرکانس در مقایسه با دیگر فاکتورها بیشترین تاثیر را بر بهبود کیفیت سطح دارا می باشد. همچنین افزایش شدت میدان مغناطیسی تاثیر بسزایی در بهبود صافی سطح قطعه کار خواهد داشت. نتایج بدست آمده برای درک موثرتر به صورت نمودار و کانتور نیز آمده است. برای نشان دادن بهتر نتایج کار ، با استفاده از میکروسکوپ های دقیق از سطح قطعه کار تصویر برداری شد.

ماشینکاری فتوشیمیایی یک فرآیند خوردگی فلزات است که در آن با به کارگیری نور و ماده حساس به نور، مناطق مورد نظر انتخاب و ماشینکاری می‏شود. در این فرآیند، به عنوان مهمترین مرحله، ابتدا سطح قطعه توسط ماده‏ای پلیمری و حساس به نور پوشانده می‏شود و سپس با نور دادن به بخش‏های خاصی از سطح، ساختار ماده حساس به نور تغییر کرده و بخش های نور ندیده (یا بالعکس) طی فرآیندهای تکمیلی حذف می‏گردد. سپس قطعه مورد نظر توسط فرآیندهای تکمیلی ساخت ایجاد می‏گردد. فرآیند نوردهی و ظهور به عنوان مهمترین و حساس ترین مرحله، به روش‏های گوناگونی انجام می‏شود که می توان به روش سنتی و پرهزینه استفاده از ماسک نوری و عدسی‏های کاهنده اشاره نمود که عمدتا به دلیل مزیت اقتصادی برای تولید انبوه مورد استفاده قرار می گیرد و هم چنین روش‏های نوین بدون ماسک نوری که عمدتا برای نمونه سازی سریع کاربرد دارند. یکی از نوین ترین این روش‏ها استفاده از لیزر برای نوردهی و انجام ظهور است که با ساخت لیزرهای ارزان و کارآمد نیمه هادی و حالت جامد با طول موج‏های کوتاه‏تر در سال‏های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این روش، پرتو پر قدرت لیزر در کسری از ثانیه میتواند فرآیند ظهور در نقطه نوردهی شده را کامل کند و با جابجایی سطح یا پرتو لیزر و نوردهی کل سطح، فرآیند نوردهی تکمیل می‏گردد. در پروژه حاضر، مرحله های ساخت یک سامانه نوردهی مبتنی بر این روش با قیمت مناسب و با استفاده از ارزان ترین قطعات تولید انبوه، معرفی شده است، که در این سامانه نوردهی از لیزر بنفش با طول موج nm405 استفاده شده است. با آزمایش های انجام شده، میکروکانال هایی با ابعاد نزدیک به µm5 ساخته شده است. هم چنین پارامترهای اصلی موثر بر ابعاد کانال ساخته شده، توسط روش های آماری بررسی گردیده و رابطه ریاضی برای ایجاد میکروکانال ها با ابعاد دلخواه در محدوده ای مشخص، ارائه گردیده است.

جهت انجام این تحقیق ابتدا عملکرد ابزارهای برشی مورد بررسی قرار گرفت و ابزارهای چرخشی مطالعه شدند؛ تحقیقاتی که در این زمینه در ایران و جهان انجام شده، مورد بررسی قرار گرفتند. سپس بر اساس نتایج حاصل از تحقیقات و همچنین اهداف مورد نظر در این پروژه، ابزار چرخان جدیدی برای فرز طراحی و ساخته شد. متغیرهای مستقل مورد مطالعه در این پروژه سرعت برشی، پیشروی و زاویه تنظیم ابزار می باشد و زبری سطح به عنوان متغیر وابسته مورد مطالعه قرار گرفت. برای هر کدام از متغیرهای مستقل سه سطح انتخاب شد. طراحی آزمایش به روش فاکتوریل کامل و مدل سازی فرایند به وسیله شبکه عصبی و نرم افزار متلب، و بهینه سازی این فرایند به وسیله الگوریتم ژنتیک انجام شد. در این تحقیق از اینسرت دیسکی شکل تنگستن کارباید با قطر mm38 استفاده شده سرعت دوران اینسرت 80 دور بر دقیقه در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از این تحقیقات نشان می دهد که با افزایش سرعت برشی زبری سطح کاهش می یابد. با افزایش زاویه تنظیم ابزار زبری سطح کاهش می یابد. با افزایش پیشروی زبری سطح افزایش می-یابد. مدل حاصل از شبکه عصبی و مقادیر بهینه حاصل از الگوریتم ژنتیک برای هر کدام از پارامترها ارائه شده است

در این تحقیق امکان سنجی استفاده از فویل های نیکلی تولید شده به روش الکتروفرمینگ در فرآیند ساخت آلتراسونیک مورد مطالعه قرار گرفت. جهت این منظور ابتدا با شناسایی و تعیین پارامترهای موثر بر فرآیند الکتروفرمینگ، فویل های نمونه ای به ابعاد (1/0×25×20 میلیمتر) تولید گردیدند. نتایج بدست آمده از تولید فویل ها بیانگر این هستند که با استفاده از محلول سولفامات نیکل بهترین حالت برای صافی سطح فویل در شرایطی حاصل شد که شدت جریان اعمالی، یه عنوان مهمترین پارامتر تحت کنترل، برابر a/dm25/2 بوده و دمای وان در حدود 35 درجه سانتیگراد تنظیم شده بود. از طرفی مشاهده شد که با کاهش دمای وان از مقدار مذکور فویل ایجاد شده گسیخته شده و همچنین کاهش یا افزایش شدت جریان اعمالی باعث کاهش کیفیت سطح فویل تولیدی شد. در مرحله بعد به اندازه گیری مشخصات فویل های تولیدی در دو بخش مشخصات حجمی و سطحی پرداخته شد. بدین ترتیب به کارگیری تست کشش به عنوان اولین گزینه برای تعیین خواص حجمی فویل های تولیدی مطرح شد. پس از انجام تست کشش نتیجه گیری شد که به دلیل ضخامت 100 تا 150 میکرومتری فویل و همچنین ازدیاد طول فویل های تولید شده به کمک محلول سولفامات مقادیر اندازه گیری شده تناسبی با مقادیر ارائه شده در مراجع برای انواع دیگر نیکل تجاری نداشته و تست کشش برای نمونه هایی با این ابعاد و مشخصات مناسب نیست. در نهایت با استفاده از مقادیر ارائه شده در مراجع معتبر برای فویل های مشابه و ساخته شده به کمک محلول سولفامات، و همچنین استفاده از روند تغییرات خواص نیکل خالص تجاری (نیکل 201)، در تقابل با افزایش دما، خواص فویل همراه با افزایش دما تخمین زده شد. از مجموعه خواص سطحی فویل، ضریب اصطکاک فویل های در تماس با یکدیگر مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور و با توجه به اینکه ضریب اصطکاک مشخصه ای تحت تأثیر پارامترهای متفاوت است طراحی و ساخت تریبومتر مناسب برای اندازه گیری ضریب اصکاک فویل همزمان با تغییرات دما در دستور کار قرار گرفت. نتیجه گیری شد که با افزایش دما تا حدود 150 درجه سانتیگراد به دلیل افزایش ازدیاد طول فویل های در تماس و در نتیجه آن لهیدگی و فرورفتگی پستی و بلندی های سطوح دو فویل که افزایش سطح تماس را در پی خواهد داشت، ضریب اصطکاک با شدت زیاد افزایش می یابد. پس از گذشتن از این دما و همزمان با شکل گیری لایه های اکسیدی بر روی سطوح فویل مقدار ضریب اصطکاک کاهش یافته و پس از رسیدن این مقدار به حدود 4/0 در دمای 200 درجه سانتیگراد شدت تغییرات کاهش یافته و تا دمای 370 درجه مقادیر تقریباً ثابتی را داشته است. در رابطه با فرآیند ساخت آلتراسونیک نیز با به کارگیری دستگاهی با قابلیت ایجاد و انتقال امواج و با ایجاد تغییرات جزئی در دستگاه برای قرارگیری دو فویل در جهت ارتعاش اعمالی، با اعمال ارتعاشی با فرکانس 20 کیلوهرتز و دامنه 10 میکرومتر بهترین نتایج حاصل شد چرا که با اعمال دامنه بیشتر فویل ها گسیخته شده و دامنه کمتر تغییر قابل توجهی را برای دو فویل قرار گرفته بر روی یکدیگر در پی نداشت. در نهایت تحت شرایط مذکور اتصال ظاهری میان دو فویل مشاهده شد ولی همانگونه که در فصل قبل نیز اشاره شد با بررسی دقیقتر به کمک میکروسکوپ اتصالی ناشی از امتزاج اتم های دو فویل در یکدیگر مشاهده نشد. دو فرضیه در توجیه این موضوع می تواند مطرح شود: 1. اتصال مشاهده شده واقعاً سطحی بوده و عملاً ایجاد اتصال با توان اعمالی امکان پذیر نمی باشد. 2. به دلیل عرض کم منطقه تماس در هنگام برش سطح تماس منطقه اتصال از بین رفته و قابل مشاهده نبوده است. به هر حال با در نظر گرفتن هر یک از دو مورد فوق محدودیت سیستم استفاده شده در عدم قطعیت نتیجه موثر بوده است لذا در قسمت پیشنهادها به تفصیل به رفع این محدودیت در ادامه این تحقیق پرداخته شده است.

امروزه با توجه به پیشرفت صنایع حساس مانند صنایع هسته ای، هوافضا، پزشکی و ... و نیاز به تولید قطعاتی با صافی سطح بسیار بالا و عاری از عیوب سطحی، دستیابی به روش های جدید پرداخت قطعات ضروری است. پرداختکاری سایشی به کمک میدان مغناطیسی یکی از روش های مدرن ماشینکاری است که با استفاده از نیروی میدان مغناطیسی، براده برداری را در مقیاس نانومتری انجام میدهد. در این روش با اعمال نیروی مغناطیسی روی ابزار سایشی( پودر ساینده) و فشردن آن بر سطح مورد نظر و ایجاد یک حرکت نسبی بین ابزار و قطعه کار عملیات پرداخت سطح انجام می گیرد. این روش برای پرداخت سطوحی که امکان پرداخت آنها با روشهای سنتی وجود ندارد، به کار میرود. یکی دیگر از روش های باربرداری نوین، براده برداری به کمک ارتعاشات آلتراسونیک می باشد. در دو دهه اخیر با توجه به فراهم آمدن امکان تحت کنترل گرفتن امواج آلتراسونیک و ارائه ایدههایی نو در زمینه ماشینکاری به کمک آلتراسونیک، توجه محققین به باربرداری آلتراسونیکی معطوف گردیده است. از طرفی ظهور مواد جدید با خواصی متفاوت و نیاز به ساخت قطعات در کمترین زمان و با بالاترین دقت ابعادی و بهترین کیفیت سطح ممکن، دانشمندان را به سمت تلفیق روش های نوین ماشینکاری و براده-برداری سوق داده است. ابتدا در این پروژه اقدام به مطالعه و تحقیق پیرامون اصول اولیه پرداختکاری سایشی و باربرداری آلتراسونیک گردیده است. پس از آن و به دنبال طرح ایده هایی در زمینههای ذکر شده، و با انجام پروژههایی مقدماتی، زمینه تلفیق دو روش مدرن ماشینکاری فراهم گردید. از پرداختکاری سایشی به کمک میدان مغناطیسی برای حذف لایه ذوب مجدد از سطوح داخلی استفاده شد. پس از آن با ساخت یک ابزار مغناطیسی و نصب آن بر روی ماشین تراش cnc و استفاده از ذرات ساینده فولادی، امکان پرداخت سطوح پیچیده داخلی فراهم آمد. همچنین قبل از ساخت مکانیزم نهایی، با تلفیق انرژی آلتراسونیک و ماشینکاری شیمیایی، ضمن مطالعه پارامترهای موثر بر فرایند، کیفیت سطوح قطعات مورد آزمایش بهبود یافت. در پروژه حاضر دو روش مدرن پرداختکاری و ماشینکاری، یعنی پرداختکاری سایشی به کمک میدان مغناطیسی و باربرداری آلتراسونیکی، با ساخت دستگاهی تلفیق شد. به این ترتیب مکانیزمی طراحی و ساخته شد که برای اولین بار، با به ارتعاش در آوردن ابزار مغناطیسی در حضور سیال و به کمک ذرات ساینده توانایی باربرداری و بهبود کیفیت سطوح را دارا می باشد. با روش طراحی آزمایش مختلط و انجام آزمایشات و تحلیل نتایج به کمک روشهای آماری مانند آنالیز واریانس، پارامترهای موثر بر فرایند بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که مکانیزم ارائه شده دارای مزایای قابل ملاحظه ای در مقایسه با روشهای موجود میباشد. تصاویر میکروسکوپی، پروفیلهای دو بعدی و سه بعدی سطح، نشان از بهبود کیفیت سطوح دارد و موید قابلیت های دستگاه ساخته شده میباشد.

در پژوهش پیش رو به شبیه سازی چیدمان آهنرباهای دائم در درام جداکننده ی مغناطیسی پرداخته شده است. به منظور آشنایی با عملکرد این دسته از جداکننده ها، شناخت جزئیات عملکردی این وسایل بسیار حائز اهمیت است. درام های جداکننده مغناطیسی به صورت گسترده به عنوان وسایل جداکننده مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند. درام های جداکننده مغناطیسی دائم با ایجاد میدان مغناطیسی سبب جذب مواد آهنی قابل جذب توسط میدان مغناطیسی و جدایش آن ها از دیگر مواد می گردد . با توجه به اینکه هزینه ی ساخت این درام ها بسیار زیاد بوده و سهم زیادی از این هزینه مربوط به خرید آهنربا می باشد، بنابراین شبیه سازی چگالی شار مغناطیسی ناشی از آهنرباها و بررسی نوع چیدمان آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش سعی گردیده است ابتدا با شبیه سازی دو بعدی درام به کمک نرم افزار مکسول که بر مبنای آنالیز اجزاء محدود پایه ریزی شده است، چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده توسط درام محاسبه گردد و سپس با مقایسه با نتایج تجربی، مدلی کلی از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط درام را بدست آورد. نتایج حاصل از شبیه سازی، چگالی شار مغناطیسی در یک درام در سطح 3 را حداکثر برابر 3698 گوس و حداقل آن را برابر 3244 گوس نشان می دهد. همچنین نتایج بدست آمده تطابق قابل قبول نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی را نشان می دهد به طوری که حداکثر اختلاف نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی در سطح 3 برابر 0.92% می باشد و نمایان گر این موضوع می باشد که به منظور شبیه سازی میدان مغناطیسی ناشی از یک درام می توان از آنالیز دوبعدی استفاده نمود. فاکتورهای طول آهنربا، حاصلضرب تعداد در ارتفاع آهنربا، فاصله ی قطب های آهنربا از یکدیگر و نوع ماده واسطه ای که بین قطب ها استفاده می شود به عنوان متغیرهای ورودی و مقادیر مولفه ی عمودی چگالی شار مغناطیسی در سطوح 3 و 4، چگالی شار مغناطیسی کل در فاصله میانی قطب ها و هزینه ی لازم جهت خرید آهنربا به عنوان خروجی ها تعیین گردید. با استفاده از روش طراحی آزمایش فاکتوریل کامل، مقادیر این خروجی ها بر اساس سطوح مختلف فاکتورهای ورودی بدست آمد. در نهایت با انجام آنالیز واریانس تاثیرات فاکتورهای اصلی و همچنین فاکتورهای متقابل بر روی هر خروجی تعیین و با استفاده از آنالیز رگرسیون تابع مربوط به هر یک از خروجی ها استخراج گردید. نتایج حاصله، بیان گر این موضوع است که استفاده از یک آهنربا با ارتفاع دوبرابر به جای استفاده از دو آهنربا سبب کاهش هزینه خرید آهنربا می گردد. از طرفی افزایش طول آهنربا سبب افزایش چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده می گردد ولیکن هزینه ی خرید آهنربا را نیز به شدت افزایش می دهد. استفاده از آهنربا به جای هوا در بین قطب ها و همچنین افزایش فاصله ی میان قطب ها سبب کاهش هزینه ی خرید آهنربا می گردد. استفاده از یک آهنربا با ارتفاع دوبرابر به همراه بکارگیری بلوک آهنربا به عنوان ماده واسطه و افزایش فاصله ی میان قطب ها، هزینه ی خرید آهنربا را به شدت کاهش می دهد.

با ظهورفناوری نمونه سازی و تولید سریع راه برای تولید قطعات سفارشی با هندسه پیچیده هموارگردیده و مزایای بسیار این فناوری باعث افزایش کاربرد آن درعلوم و صنایع مختلف شده است. از جمله پرکاربردترین روش های نمونه سازی و تولید سریع روش ذوب و لایه نشانی مواد موسوم به روش fdm (fused deposition modeling) می باشد. ویژگی مهم قطعات تولیدی به روش fdm ناهمسانگردی و تاثیر پذیری خواص نهایی این قطعات از متغیرهای ساخت می باشد. در این پژوهش با استفاده از روش سطح پاسخ در طراحی آزمایش ها اثر متغیرهای مستقل زاویه ساخت، زاویه ریزش و ضخامت لایه ها بر مقاومت کشش، ضربه، خستگی و دقت ابعادی در قطعات تولیدی به روش fdm مورد بررسی قرار گرفته است. طرح آزمایشی با الگوی باکس- بنکن در نظر گرفته شده و متغیرها دارای سه سطح می باشند. تحلیل آماری آزمایش ها به کمک نرم افزار minitab انجام شده است. آنالیز واریانس نشان می دهد که هر پارامتر به تنهایی بر روی خروجی تاثیر دارد و اثر متقابل پارامترها بر روی خروجی نشان داده شده است. همچنین، آنالیز تاثیرات تمامی متغیرها بر نمونه های تولیدی انجام گرفته است. مدل سازی فرایند به کمک شبکه های عصبی مصنوعی در نرم افزار matlab انجام گرفته است. جهت یافتن سطوح بهینه و رسیدن به سطح مطلوب پاسخ ها از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. این روی کرد از دو دیدگاه کلی مورد بحث قرار گرفته است. دیدگاه اول یافتن مقادیر بهینه جهت رسیدن به پاسخ مطلوب به صورت مجزا و دیدگاه دوم بهینه سازی کلیه پاسخ ها بصورت یک مسئله چند هدفه بوده است. برای بهینه سازی اجتماع پاسخ ها از الگوریتم ژنتیک غیرمغلوب نخبه گرا (nsga-ii) استفاده شده وسطوح بهینه برای هر پاسخ تعیین گردیده است.

تراشکاری استوانه ای وایرکات برای تولید قطعات استوانه ای دقیق روی مواد سخت و مشکل برای مشکل کاری توسعه یافته است. برای این کار یک اسپیندل دقیق، انعطاف پذیر و مقاوم به خوردگی طراحی شده و به ماشین وایر کات پنج محوره cnc اضافه شده است تا قادر به ایجاد اشکال هندسی مختلفی روی قطعه کار باشد. به علت عدم وجود تماس مستقیم ابزار و قطعه کار، این روش قادر به ایجاد فرمهای مختلف روی قطعات با سختی و استحکام بالا میباشد هدف از این تحقیق دستیابی به یک روش قابل اطمینان و موثر برای تخمین برخی عملکردهای مهم فرایند تراشکاری استوانه ای وایر کات جهت نیل به راندمان بالاتر و کیفیت بهتر قطعات تولید شده میباشد. در تحقیق حاضر برای تخمین نرخ براده برداری، گردی و خصوصیات سطح قطعات تراشکاری استوانه ای وایر کات، ابتدا با استفاده از دو روش مختلف در طراحی آزمایشها طراحی آزمایش فاکترویل کامل و روش تاگاشی، فاکتورهای متغیر ورودی در کلیه آزمایشات، توان، ولتاژ، زمان خاموشی پالس و سرعت دورانی اسپیندل بودند. سپس نرخ براده برداری، گردی و خصوصیات سطح هر نمونه به دقت اندازهگیری شده و نتایج بدست آمده از هر دو دسته سطح معادلات رگرسیونی برای دو روش طراحی آزمایشات استخراج گردید. سپس جهت تایید نتایج، آزمایشات تاییدی انجام شد و تستهای میکروسختی و sem بر روی نمونه های ماشین کاری شده تحت شرایط بهینه سازی پارامترها، تخمین شرایط بهینه و بررسی اثرات اصلی فاکتورها بر متغیر خروجی مفید میباشد و روش وی به علت عدم بررسی دقیق اثرات متقابل نمیتواند معادلات ریاضی دقیقی جهت محاسبه متغیر پاسخ بیان نماید. در صورتی که روش طرح و تحلیل فاکتوریل کامل، میتواند معادلات ریاضی قویتری برای متغیر پاسخ بیان کند.

کیفیت سطح نهایی قطعات تولید شده, یکی از شاخصه های مهم در علم کنترل کیفیت محسوب می شود. یکی از مهم ترین پارامترهای سطح، زبری سطح است که بر عوامل متعددی چون اصطکاک و در نتیجه نیروهای سایشی، عمر خستگی و زیبایی قطعه تاثیر مستقیم دارد. رایج ترین ابزار اندازگیری زبری سطح, ابزار تماسی استایلوس است. این ابزار معایبی مختلفی دارد که یکی از مهم ترین آنها این است که می بایست قطعات بعد از اتمام مراحل تولید مورد تست و ارزیابی قرارگیرند. بنابراین تحقیقات زیادی برای ارایه روش های غیرتماسی که بتوانند زبری سطح را به صورت هم زمان با تولید اندازگیری کنند انجام شده و این تحقیقات همچنان ادامه دارند. در پایان نامه حاضر، روشی نوین برای اندازگیری زبری سطح به صورت غیرتماسی و اپتیکی ارایه شده است. در این روش با استفاده از پراکنش نور لیزر و پردازش تصویر پارامترهای مورد نظر از سطح استخراج می شوند و به کمک ابزار توانمند شبکه-های عصبی، زبری سطح در حد قابل قبولی تخمین زده می شود. این روش، علی رغم سادگی و کم هزینه بودن، روشی بسیار سریع، قابل اطمینان و کاملا مناسب برای استفاده در محیط های صنعتی و عملی است. در روش ارایه شده، از رابطه ای که بین پراکنش نور لیزر و زبری سطح وجود دارد استفاده شده و از آن به عنوان معیاری برای اندازگیری زبری سطح استفاده شده است. بدین منظور ابتدا نور لیزر به سطح قطعات با زبری های مختلف تابانده می شود و بازتابش آن توسط دوربین ccd دریافت می گردد. این بازتابش با شکل اولیه تابش لیزر تفاوت دارد که این تفاوت تابع زبری سطح است. با استفاده از پردازش تصاویر بدست آمده، چندین مشخصه مختلف از تصاویر استخراج می شود. برای بدست آوردن رابطه بین زبری سطح و بازتابش نورلیزر، از این مشخصه ها استفاده می گردد. این مشخصه ها به عنوان متغییرهای ورودی برای شبکه عصبی درنظر گرفته می شوند. با داشتن زبری سطح و مشخصه های تصویر و همچنین با داشتن تعداد کافی نمونه، می توان با استفاده از ابزار شبکه عصبی، رابطه ای بین مشخصه های تصویر و زبری سطح بدست آورد. انجام عملیات پردازش تصویر در نرم افزار matlab انجام شده است و همچنین طراحی و آموزش شبکه عصبی نیز در نرم افزارهای matlab و neuro-solution انجام شده است. در پایان، نتایج مربوط به این روش و روش رایج ابزار تماسی استایلوس برای مقایسه آورده شده اند. در نهایت می توان نتیجه گرفت که باداشتن شرایط تصویربرداری مناسب، دقت این روش با دقت ابزار تماسی استایلوس قابل مقایسه است. همچنین به خاطر غیرتماسی و بودن این روش و کامپیوتری بودن محاسبات، امکان اعمال این روش به صورت on-line برای خطوط تولید مختلف و همچنین امکان اتوماسیون کامل این روش وجود دارد.

آهنگری شعاعی یک فرآیند آهنگری قالب باز می باشد که جهت کاهش قطر شافت ها، لوله ها، شافت های پله دار و محورها مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجاییکه ماکزیمم نیروی قابل اعمال توسط دستگاه ها مقداری مشخص و ثابتی است، دانستن مقدار نیروی وارد بر قالب در زمان شکل دهی قطعات در شرایط متفاوت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از انجام این تحقیق پیش بینی نیروی وارد بر هر قالب در فرآیند آهنگری شعاعی می باشد. بیشتر تحقیقاتی که تا کنون در زمینه آهنگری شعاعی صورت گرفته است با استفاده از فرض متقارن محوری بوده است. در این تحقیق فرآیند آهنگری شعاعی داغ برای یک سیلندر توپر با استفاده از روش اجزای محدود سه بعدی شبیه سازی می شود. جهت شبیه سازی فرآیند آهنگری شعاعی داغ، از نرم افزار اجزای محدود abaqus استفاده می گردد. صحت نتایج حاصل از شبیه سازی از مقایسه آنها با نتایج موجود، که به روش تختال صورت پذیرفته است، حاصل می گردد. در این تحقیق در قدم اول اثرات پارامترهایی از قبیل زاویه ورودی قالب، طول قسمت تخت قالب، دمای اولیه قطعه کار، میزان کاهش سطح مقطع قطعه کار و میزان پیشروی قطعه کار بر روی نیرو بررسی می گردد. جهت جلوگیری از اتلاف زمان و هزینه برای شبیه سازی فرآیند آهنگری شعاعی داغ ، نیروی مورد نیاز برای شکل دهی قطعات به دو روش رویه پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی پیش بینی می گردد. در این دو روش زاویه ورودی قالب،دمای اولیه قطعه کار، میزان کاهش سطح مقطع و میزان پیشروی به عنوان پارامترهای ورودی و نیروی آهنگری به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته می شود. با افزایش پارامترهای زاویه ورودی قالب و دمای اولیه قطعه کار، نیروی وارد بر قالب کاهش و با افزایش پارامترهای طول قسمت تخت قالب کاهش سطح مقطع و میزان پیشروی، نیرو افزایش پیدا می کند. میزان خطای به دست آمده از روش شبکه عصبی مصنوعی انتخاب شده از روش رویه پاسخ بیشتر بوده ولی هر دو روش جواب قابل قبول ارایه می کنند.

هدف از انجام این پژوهش بهبود رفتار تریبولوژیکی فولاد ساده کربنی از نوع st52 با پوششی از tini و tini-tic به روش جوشکاری و مقایسه ریز ساختار و رفتار سایشی این دو با هم است. بدین منظور مخلوط پودریti-ni و ti-ni-c بترتیب با نسبت استوکیومتری مساوی و نسبت 20 درصد تقویت کننده tic به طور جداگانه توسط روش فعال سازی مکانیکی(ball mill) فعال سازی شد و سپس بر سطح نمونه های فولادی st52 به ضخامت 1 میلیمتر پیش نشانده شده با استفاده از روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز ذوب و با فلز پایه امتزاج یافته است. جهت بررسی نوع فازها، ریز ساختار، سختی و رفتار سایشی از آزمایش های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی، ریزسختی سنج و دستگاه سایش پین به صورت رفت و برگشتی استفاده شد. مطالعات و بررسی های بعمل آمده نشان دهنده تشکیل ترکیب بین فلزی tini، ti2ni و مقدار بسیار کمی tio2 در صورت استفاده از مخلوط پودری ti-ni و تشکیل ترکیب بین فلزی tini-tic، feni و مقدار کمی اکسید آهن در صورت اسـتفـاده از مخـلوط پـودری ti-ni-c می باشد. سختی حاصل از ترکیب بین فلزی tini تا حدود 700 ویکرز و سختی حاصل از ترکیب بین فلزی tini-tic تا حدود 800 ویکرز رسیده است. بررسی نتایج آزمایش های سایش نشان داد که اعمال پوششی از tini و tini-tic به طور موثری باعث بهبود مقاومت سایشی فولاد st52 و کاهش ضریب اصطکاک شده است، از طرفی نرخ سایش و ضریب اصطکاک پوشش حاصل از tini-tic کمتر از پوشش tini می باشد. بررسی سطوح ومقاطع سایش و ذرات سایشی نشان دهنده مکانیزم غالب سایش از نوع خراشان و ورقه ای شدن برای پوشش tini و سایش چسبان و خراشان برای نمونه tini-tic می باشد.

در این تحقیق به بررسی فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی سیمی (cylindrical wire edm) برای تولید قطعاتی با فرم هندسی استوانه ای– مخروطی با قابلیت ماشینکاری پایین و با استحکام و سختی بالا پرداخته شده است. جنس قطعاتی که برای این تحقیق انتخاب شده است فولاد ابزار سردکار (aisi d3) است که کاربرد فراوان و رو به افزایشی در تولید انواع قالبهای برش، ریخته گری، خانکشی و ... دارد. نتایج مورد بررسی نرخ براده برداری، زبری سطح و عدم گردی نمونه ها در فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی است. در این تحقیق تاثیر پنج پارامترشامل توان، ولتاژ، زمان خاموشی پالس، سرعت دورانی و زاویه مخروطی بر روی سه خروجی ذکر شده با استفاده از روش طراحی آزمایشات مورد بررسی قرار گرفته است. یک طرح کسری سه سطحی برای این منظور استفاده شده است و آزمایشها بر روی دستگاه وایرکات ona r250 انجام شده اند. از آنالیز واریانس (anova) برای تحلیل نتایج و بدست آوردن شرایط بهینه استفاده شده است. همچنین برای هر کدام از خروجی ها رابطه ای با استفاده از تکنیک رگرسیون گیری استخراج شده است. نتایج نشان دهنده آنست که توان، ولتاژ، زمان خاموشی پالس و زاویه مخروطی بیشترین تاثیر را بر روی زبری سطح و نرخ براده برداری دارند. توان، زمان خاموشی پالس و سرعت دورانی نیز بیشترین تاثیر را بر روی عدم گردی قطعات داشته اند. سطح نمونه ها با استفاده از تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی (sem) مورد بررسی قرار گرفته شده ، تصاویر گرفته شده از سطح مقطع قطعات نیز برای اندازه گیری لایه منجمد شده بر روی سطح قطعات و لایه متاثر از حرارت برای شرایط مختلف ماشینکاری مورد استفاده و تحلیل قرار گرفته اند. لایه منجمد بر روی سطح نمونه ها به دلیل استحکام پایین می بایست با استفاده از فرآیند دیگری بر طرف شود. از سوی دیگر یکی از مهمترین معضلات در ماشینکاری وایرکات پاره شدن سیم ناشی از خوردگی آن می باشد بنابراین تاثیر پارامترهای ورودی نظیر توان و ولتاژ بر روی خوردگی سیم (به عنوان الکترود) نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصل از این تحقیق برای ماشینکاری قطعات با استفاده از روش تراشکاری تخلیه الکتریکی سیمی در شرایط بهینه تر می تواند استفاده شود.

در این تحقیق، ایده جدید ترکیب تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم و امواج فراصوتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. با بکارگیری این ایده جدید، ماشینکاری شکل های مدور دقیق در مواد سخت و دشوار از لحاظ ماشینکاری با نرخ باربرداری بیشتر و ساختار بهتر سطح امکان پذیر می باشد. یک محور دورانی دقیق، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی برای کار در زیر آب طراحی و ساخته شده و بر روی یک ماشین وایرکات معمولی به منظور تولید قطعات مدور نصب گردیده است. سیستم انتقال امواج فراصوتی به سیم برش شامل یک راهنمای سیم برش استوانه ای شکل از جنس کاربید تنگستن سمانته طراحی و ساخته شده است. بر روی این راهنما، شیاری ایجاد گردیده که سیم برش از روی آن عبور کرده و ارتعاشات فراصوتی از طریق آن به سیم برش منتقل می شود. در قسمت تجربی این تحقیق با انجام آزمایش ها و تحلیل آماری نتایج نرخ باربرداری و ساختار سطح قطعه کار، اثر ارتعاشات فراصوتی الکترود سیم برنجی بر روی قطعه کار مدور فولاد تندبر توسط تخلیه الکتریکی برش با سیم بررسی شده است. نتایج حاصل از اسیلسکوپ نشان می دهند که ارتعاش سیم برش بطور قابل ملاحظه ای سبب کاهش تعداد پالس های مدار باز و افزایش پالس های نرمال جرقه می شوند و در نتیجه پایداری فرآیند و نرخ باربرداری افزایش می یابد. کاهش اصطکاک بین سیم برش و راهنمای آن در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی و در نتیجه کاهش پارگی سیم برش نیز پایداری فرآیند را افزایش می دهد. همچنین افزایش نرخ باربرداری در خشن کاری و پرداخت می تواند در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی مربوط به شستشوی بهتر منطقه گپ و ایجاد کاویتاسیون باشد. تحلیل میکروگراف های حاصل از میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که ارتعاشات فراصوتی ضخامت لایه انجماد مجدد و میکرو ترک ها را کاهش می دهد. با خروج مواد بیشتر از چاله مذاب در اثر ارتعاشات فراصوتی، زبری سطح و عدم گردی قطعه کار اندکی افزایش می یابند. با تحلیل و ارزیابی هندسه چاله مذاب تک جرقه بر روی سطح قطعه کار، مشخص شد که با افزایش سرعت نسبی، نسبت طول به عرض چاله اصابت جرقه و حجم آن افزایش یافته است. با اعمال ارتعاشات فراصوتی در جهت عمود بر سرعت نسبی، در اثر افزایش عرض و عمق چاله اصابت جرقه حجم آن افزایش یافته است. در نهایت با تحلیل نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما درک بهتری از اثرهای مطلوب استفاده از ارتعاش فراصوتی بر روی مکانیزم باربرداری در فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم پیدا شده است. در اثر ارتعاشات فراصوتی نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر می شود و هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب می شود. لغزش کانال پلاسما موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار می شود. این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است. حجم چاله مذاب با در نظر گرفتن ایزوترم های دمایی قطعه کار محاسبه شده و با مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده صحت روابط مورد تائید قرار گرفته است.

چکیده: در این پایان نامه طراحی وساخت یک دستگاه اسکنر سه بعدی لیزری مورد مطالعه وبررسی قرارگرفته است. این دستگاه قادر است مدل هندسی یک قطعه با سطوح وابعاد کاملاً نامشخص را با دقت بالا در محیط های طراحی کامپیوتری ارائه دهد. برای ساخت این دستگاه ابتدا کلیه ی روش های موجود برای اسکن سطح با یکدیگر مقایسه شده و سپس استفاده از روش لیزری به عنوان دقیق ترین و کارآمدترین روش انتخاب شده است. همچنین انتخاب صحیح و مناسب سخت افزارهای به کار رفته برای ساخت این دستگاه منجر به کاهش شدید هزینه های ساخت دستگاه نسبت به نمونه های مشابه شده است. برای دستگاه اسکنر لیزری ساخته شده در این پایان نامه نرم افزاری طراحی شده است که اپراتور از طریق آن می تواند عملکرد دستگاه را کاملاً تحت کنترل خود در آورد که وجود این قابلیت باعث کاهش تعداد مسیرهای حرکتی غیرضروری شده است. از آنجایی که یکی از بحرانی ترین و مهم ترین موارد مورد انتظار از دستگاه اسکنر لیزری، دقت بالای آن می باشد لذا عوامل موثر بر دقت اندازه گیری و روش های کاهش خطا در نتایج حاصل از این دستگاه به عنوان یکی از بخش های اصلی این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایش ها از گیج های استاندارد طول و زاویه به منظور تأثیر عمق اسکن و زاویه تابش بر نتایج استفاده شده است. نهایتاً با استفاده از زیر برنامه های نرم افزاری و با فرض مستقل بودن تأثیر خطاها نسبت به یکدیگر خطاهای موجود کاهش یافته است.

جهت انجام این تحقیق ابتدا عملکرد ابزارهای برشی مورد بررسی قرار گرفته و ابزارهای چرخشی مطالعه شدند؛ تحقیقاتی که در این زمینه در ایران و جهان انجام شده، مورد بررسی قرار گرفته اند. سپس بر اساس نتایج حاصل از تحقیقات و همچنین اهداف مورد نظر در این پروژه، ابزار چرخان جدیدی با قابلیت های منحصر به فرد، طراحی و ساخته شده است. تست های اولیه ای بر روی ابزار انجام گرفته و بر آن اساس سطوح پارامترهای ماشینکاری انتخاب شدند. متغیرهای مستقل مورد مطالعه در این پروژه سرعت برشی، پیشروی و زاویه تنظیم ابزار می باشند و زبری سطح به عنوان متغیر وابسته مورد مطالعه قرار گرفته است. برای هر کدام از متغیرهای مستقل سه سطح انتخاب شده است. طراحی آزمایش به روش فاکتوریل کامل و مدل سازی فرایند به وسیله شبکه عصبی و نرم افزارmatlab، و بهینه سازی این فرایند به وسیله الگوریتم ژنتیک انجام شده است. نتایج حاصل از این تحقیقات نشان می دهد که با افزایش سرعت برشی زبری سطح کاهش یافته است. با افزایش زاویه تنظیم ابزار زبری سطح کاهش می یابد. با افزایش پیشروی زبری سطح افزایش می-یابد. همچنین نوع براده تشکیل شده و روند سایش در ابزار چرخان، خود چرخان و ثابت بررسی شده است. مدل حاصل از شبکه عصبی و مقدار بهینه حاصل از الگوریتم ژنتیک برای هر کدام از پارامترهای انتخابی زبری سطح ارائه شده است.

فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی یک روش نسبتا جدید به منظور بهبود ریزساختار سطحی ورفتار تریبولوژیکی ماده می باشد. از آنجا که این فرآیند در حالت جامد انجام می گیرد، مشکلات ناشی از ذوب و انجماد سطحی فلز را ندارد. فرآوری اصطکاکی اغتشاشی با همگن کردن ریز ساختار سطحی، ریزدانه کردن و کاهش تخلخل های سطحی موجب بهبود ریز ساختار سطحی و افزایش مقاومت به سایش سطح فلز می گردد.

اکستروژن سرد یکی از مهمترین فرایندهای شکل دهی محسوب می شود که به دلایل مختلفی از جمله کیفیت سطح خوب محصول، بهبود خواص مکانیکی ماده تغییر شکل دهنده و ... کاربرد وسیعی در ساخت قطعات مختلف دارد . به علت اینکه هزینه طراحی ساخت قالبهای این فرایند درصد قابل توجهی از تولید را به خود اختصاص می دهد ، لذا بررسی و پیش بینی عمر مجموعه قالبهای این فرایند از اهمیت قابل توجهی برخوردار می باشد.

در دنیای صنعتی امروز، نیاز به بالابردن تولید و بهبود کیفیت محصول بشدت احساس می شود. از اینرو ، صنایع روز به روز به سوی تکنولوژیهایی پیش می روند که بتواند این خواسته آنها را بیش از پیش برآورده کند. در این راستا ، لزوم بهره گیری از توانمندیهای رو به رشد کامپیوترها در فرآیند ساخت و تولید مطرح می شود . یکی از این فرآیندها که موجب تولید قطعاتی با خواص عالی می شود و در مواردی تنها راه تولید بعضی قطعات است، فرایند آهنگری می باشد. دراین پایان نامه نیز در راستای استفاده از تکنیکهای کامپیوتری در صنعت آهنگری و به جهت گیری آخرین تکنولوژیهای سخت افزاری و نرم افزاری حال حاضر در این فرایند ، برنامه کامپیوتری به منظور طراحی قطعه و قالبهای آهنگری قطعات متقارن محوری تهیه گردید که تماما در محیط نرم افزار اتوکد نسخه 2002 عمل می کند. این برنامه که به زبان برنامه نویسی ‏‎c++‎‏ نوشته شده، با استفاده از قابلیتهای ‏‎api‎‏ اتوکد و کامپایلر ‏‎vc++6‎‏ ، میل ابزاری به نام آهنگری در محیط اتوکد ایجاد می کند که به واسطه این ابزار ، تمام مراحل طراحی، در این محیط انجام می گیرد.

در فصل اول مقدمه ای بر ماشینکاری شیمیایی مطرح شده است. در فصل دوم فرآیند ماشینکاری شیمیایی ‏‎cm‎‏ ، شامل پارامترها و شیوه عملیات ، معرفی مواد، مزایا ، معایب روش مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.فصل سوم، به معرفی ماشینکاری فوتوشیمیایی بوده و شامل زیربخشهای معرفی فرایند ، مراحل انجام عملیات ، مزایا و معایب ماشینکاری فوتو شیمیایی ، بیان برخی از کاربردهای این روش و مقایسه اقتصادی بلانکینگ شیمیایی و بلانکینگ مکانیکی است. در فصل چهارم، مهمترین پارامترهای موثر بر ‏‎pcm‎‏ و ‏‎cm‎‏ و مراحل مختلف ماشینکاری شیمیایی شامل آماده سازی ، ماسک زنی ، خشک کردن ماسک ، برداشت ماسک، اچینگ ، حذف ماسک و ... مورد مطالعه قرار می گیرد. در فصل پنجم به بررسی چگونگی تغییرات برخی خواص مکانیکی، محدودیت ها و عیوب هندسی پس از کانتورینگ شیمیایی و تغییر ساختار سطوح پس از ماشینکاری شیمیایی پرداخته می شود. فصل ششم، مربوط به طراحی نمونه های آزمایشی ، انتخاب مواد، روش انجام کار، دقت های استحصالی در آزمایشگاه و پارامترهای موثر بر دقت های ماشینکاری و ... می باشد.در فصل هفتم به بررسی عملی اثر متغیرهای ماشینکاری شیمیایی شامل اثر تغییرات دما، غلظت و نوع محلول اچنت بر صافی سطح و سرعت ماشینکاری پرداخته شده است.در فصل هشتم ، به چگونگی ساخت قطعات بلانکینگ شیمیایی شده و مسائل و مشکلات حین انجام پروسه خواهیم پرداخت. فصل آخر به جمعبندی نتایج نهایی و ارائه پیشنهادات اختصاص داده شده است.