اصول روش نمونه سازی سریع به کمک تخلیه الکتریکی

پایان نامه
  • وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه علم و صنعت ایران - دانشکده مهندسی مکانیک
  • نویسنده سیف الله سعدالدین
  • استاد راهنما امین میراحمدی
  • تعداد صفحات: ۱۵ صفحه ی اول
  • سال انتشار 1385
چکیده

نمونه سازی سریع یک فرایند تولید لایه به لایه از مواد اولیه آن است. رزین ها، ذرات پودر و نیز ورق های نازک به عنوان مواد اولیه این فرایند. در تولید سریع قطعه و یا قالب مورد استفاده قرار می گیرند. تکنیک نمونه سازی سریع با ایجاد یک مدل سه بعدی در محیط نرم افزاری cad آغاز شده و پس از ایجاد لایه های متوالی آن مدل در cad ، تمام نقاط سطح مقطع هر لایه با ویژگی پر و یا خالی شناسایی و معرفی می گردند. در این تکنیک، در نقاط منتخب هر لایه فیزیکی و مطابق نقشه آن لایه در ، cad ، مواد اولیه که در ابتدا به صورت مجزا می باشند. به یکدیگر ملحق شده و نواحی صلب قطعه نمونه را تشکیل می دهند. اتصال مواد اولیه در نقاط منتخب به واسطه اعمال انرژی حاصل از منابع انرژی متمرکز صورت می گیرد. نمونه سازی سریع امکان ساخت قطعات نمونه ای که دارای هندسه پیچیده بویژه در قسمت داخلی قطعه باشند را فراهم نموده و ضمن کاهش هزینه ساخت قطعات نمونه، زمان تولید آن ها را نیز به طور قابل توجهی کاهش می دهد. نمونه سازی سریع علاوه بر تولید قطعات نمونه، توان تولید سریع ابزار و قالب را نیز دارا می باشد. قطعات نمونه تولید شده در تکنیک نمونه سازی سریع در طیف وسیعی از صنایع مانند هوافضا، صنعت خودرو، مهندسی پزشکی، هنر، معماری و توپوگرافی کاربد یافته اند. اختلاف موجود بین روش های مختلف نمونه سازی سریع، ناشی از تفاوت موجود در نحوه ساختن قطعات از لایه های متوالی، مواد اولیه مصرف و نوع منبع انرژی متمرکز مورد استفاده می باشد. علاوه بر مزایای بسیاری که در تکنیک نمونه سازی سریع وجود دارند. محدودیت در مواد اولیه مصرفی، عدم دستیابی به دقت ابعادی و صافی سطوح، هزینه زیاد دستگاه ها و سرعت کم در تولید انبوه از جمله تنگناهایی سریع را محدود می سازد. روش های نمونه سازی سریع موجود که پودر فلزات را به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می دهند، عموما از پرتو لیزر به عنوان انرژی حرارتی متمرکز استفاده می کنند. در این پژوهش قصد بر این است که قابلیت استفاده از انرژی متمرکز قوس پلاسما برای تف جوشی موضعی پودر فلزی پوشش داده شده با مواد پلیمری در نقاط منتخب اثبات شود. لذا در این رساله ابتدا امکان پذیری روش نمونه سازی سریع با تخلیه الکتریکی (seds) اثبات گردیده و سپس فرآیند انتقال حرارت در مرحله تف جوشی اولیه در این روش نمونه سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. در راستای تحقق اهداف رساله، ابتدا پودر فلزی بعنوان ماده اولیه پایه و مواد پلیمری بعنوان مواد پوششی انتخاب می گردد. سپس از طریق تجربی روش پوشش دهی پودر فلزی با مواد پلیمری تدوین گردیده و این پدر پوشش داده شده بعنوان ماده اولیه روش نمونه سازی سریع با تخلیه الکتریکی معرفی می شود. ابداع روش پوشش دهی پودر فلزات با مواد پلیمری یکی از دستاوردهای این رساله می باشد. سپس با استفاده از تخلیه الکتریکی بین الکترود و بستر پودر فلزی پوشش داده شده، انرژی حرارتی قوس پلاسمای تولیدی در نقاط منتخب به سطح بستر پودر اعمال کی گردد. در نقاطی از بستر پودر که تحت اعمال انرژی حرارتی قرار می گیرند. تف جوشی اولیه بین ذرات پودر انجام می شود. با تکمیل فرآیند اسکن تمام سطح یک لایه از بستر پودر، لایه دیگری از پودر بر روی لایه قبلی‍ گسترده شده و فرآیند اسکن و تف جوشی اولیه در نقاط منتخب آن لایه صورت می گیرد. با تکرار فرآیند تف جوشی اولیه برای تمام لایه های متوالی، قطعه تف جوشی شده بنام green part حاصل می شود. موفقیت در تولید قطعات با هندسه مختلف از این روش نشان می دهد که نمونه سازی سریع به کمک تخلیه الکتریکی (seds) عملا امکان پذیر می باشد. کنترل مسیر اسکن قوس پلاسما در در روش seds آسانتر از پرتوهای متمرکز دیگر مانند لیزر بوده و استفاده از تجهیزات ارزان قیمت در این روش موجب شده است نا روش seds به عنوان یک روش ارزان در مقایسه با دیگر روش های نمونه سریع معرفی گردد. بعلاوه در این مرحله از تحقیق ملاحظه شده است که استفاده از تخلیه الکتریکی با فرکانس پایین دارای محدودیت هایی است. لذا سیستم تخلیه الکتریکی با فرکانس بالا مطرح شده و به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج تجربی این پژوهش نشان می دهد که با افزایش فرکانس تخلیه الکتریکی، اولا عمق نفوذ تف جوشی در بستر پودر افزایش می یابد. ثانیاً دقت هدف گیری نقطه ای در مرحله تف جوشی اولیه بهبود می یابد. ثالثاً در فرکانس های بالاتر امکان ایجاد کانال قوس پلاسما در سطح کمتری از توان الکتریکی فراهم می شود که این امر باعث طریف شدن قوس پلاسما می گردد. همچنین به منظور افزایش سرعت تف جوشی یک لایه، استفاده از سیستم مرکب از چند الکترود مطرح گردیده و ملاحظه شده است که با استفاده از تف جوشی چند نقطه علاوه بر افزایش سرعت تف جوشی، فرسایش الکترود نیز کاهش می یابد، با افزایش تعداد الکترودها در روش seds پتانسیل لازم برای تولید قطعات نمونه با ابعاد بزرگ وجود خواهد داشت که به عنوان یک مزیت برجسته روش seds به شمار می آید. بعلاوه در این رساله فرآیند انتقال حرارت در حین تف جوشی در دو دیدگاه میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک تجزیه و تحلیل شده است. در دیدگاه میکروسکوپیک، یک دانه پودر کروی شکل مورد ملاحظه قرار گرفته است که در معرض انرژی حرارتی قوس پلاسما واقع می شود. معادله دیفرانسیل انتقال حرارت هدایت گذرا در مختصات کروی به همراه شرایط مرزی حاکم در فرایند تف جوشی اولیه مدلسازی گردیده و بر اساس روش حجم های محدود گسسته سازی شده اند. سپس با انجام حل عددی، توزیع دما در نقاط مختلف میدان حرارتی محاسبه شده است. نتایج حل عددی نشان می دهند که در قسمت های خارجی ذرات پودر کروی پوشش داده شده با مواد پلیمری، شرایط دمای لازم برای ایجاد تف جوشی اولیه بین ذرات پودر مجاور فراهم می گردد. همچنین نتایج حل عددی نشان می دهند که توزیع دمای حاصل در پودرهای پوشش داده شده با مواد پلیمری، به نوع ماده پودر فلزی پایه وابستگی کمکی دارد. در حالیکه با برسی همین نتایج، وابستگی توزیع دما به انتخاب نوع ماده پوشش پلیمری کاملاً مشهود می باشد. بررسی رفتار حرارتی یک دانه پودر پوشش داده شده در مرحله تف جوشی اولیه موضعی در نمونه سازی سریع و یافتن رفتار دمایی نقاط مختلف آن از طریق حل عددی و بر اساس روش حجم های محدود، برای اولین بار در این رساله انجام شده است. در دیدگاه میگروسکوپیک، فرآیند انتقال حرارت در بستر پودری که در معرض انرژی حرارتی قوس پلاسما قرار میگیرد، بررسی شده است. بدین منظور معادله دیفرانسیل انتقال حرارت هدایت گذرا در مختصات استوانه ای به همراه شرایط مرزی در فرآیند تف جوشی مدلسازی شده و بر اساس روش حجم های محدود گسسته سازی گردیده اند. سپس با انجام عددی، توزیع دما در بستر پودر محاسبه شده است. از نتایج حل عددی ملاحظه می شود که در ناحیه ای از بستر پودر که در معرض انرژی حرارتی قوس پلاسما قرار می گیرد. شرایط دمایی لازم برای ایجاد تف جوشی اولیه فراهم می گردد. همچنین با نصب ترموکوپل های نوع k در نقاط مختلف بستر پودر، دمای بستر پودر در شرایط تف جوشی به صورت تجربی اندازه گیری شده است. دمای اندازه گیری شده توسط این ترموکوپل ها انطباق نزدیک با دمای محاسبه شده از حل عددی دارد. بنابر این نتایج حل عددی توسط نتایج تجربی تایید می شود. دستیابی به توزیع دما در میدان حرارتی در مرحله تف جوشی در هر دو دیدگاه میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک این مطلب است که راه حل عددی بر اساس روش حجم های محدود یک روش مناسب برای تحلیل رفتار دمایی محیط پودری شکل می باشد.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

بررسی علل ناپایداری ماشینکاری کاربید سیلیسیم به روش تخلیه الکتریکی

کاربید سیلیسیم از جمله مواد سرامیکی است که در صنایع مدرن به سرعت جایگزین مواد فلزی میشودلذا ماشینکاری آن ضرورت بیشتری پیدا کرده است. و مقاومت سایشی بالای این ماده باعث شده که از میان روشهای مختلف ماشینکاری سنتی، تنها روش سنگ زنی آن هم به وسیله چرخهای سمباده مخصوص گرانقیمت و با وجود محدودیت در انتخاب پارامترهای ماشینکاری (انتخاب شکلهای ساده قطعه کار و سرعت براده برداری پایین) میسر باشد.در میان ر...

متن کامل

شبیه سازی حرارتی فرایند ماشینکاری به کمک تخلیه الکتریکی

فرایند ماشینکاری با تخلیه الکتریکی یکی از پرکاربردترین روش های ماشینکاری غیر سنتی می باشد که امروزه در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به اینکه این روش برای براده برداری، از انرژی ترمو الکتریک استفاده می کند، می توان قطعات با سختی بالا را به راحتی به وسیله ی آن ماشینکاری کرد. در مقابل این روش دارای محدودیت های مهمی از قبیل، نرخ براده برداری پایین، فرسایش بالای ابزار وکیفیت پایین ...

15 صفحه اول

بررسی علل ناپایداری ماشینکاری کاربید تنگستن به روش تخلیه الکتریکی

کامپوزیت کاربید تنگستن- کبالت از مواد بسیار مهم صنعتی است که از آن در ساخت قالبهای برشی کاربایدی و ابزارهای برشی و قطعات تحت فرسایش خطوط تولید استفاده زیادی میشود. برای ماشینکاری این ماده در میان روشهای سنتی ماشینکاری،تنها سنگ زنی پاندولی آنهم با استفاده از سنگ سمباده های مخصوص و گرانقیمت و با وجود محدودیت در انتخاب پارامترهای ماشینکاری (انتخاب شکلهای ساده قطعه کار و سرعت برداده برداری پایین )م...

متن کامل

ساخت و مشخصه یابی نانو ذرات مس با استفاده از روش ماشینکاری تخلیه الکتریکی به کمک ارتعاشات فراصوتی

امروزه استفاده از نانوذرات فلزی در صنایع مختلف به اندازه‌ای گسترش یافته‌است که لزوم یافتن روش‌های نوین در زمینه‌ی تولید نانوذرات به یک چالش تبدیل شده است. یکی از روش‌های نسبتاً جدید در زمینه‌ی تولید نانوذرات، روش تخلیه‌ی الکتریکی در محیط مایع می‌باشد که به‌دلیل ارزان بودن فرآیند و سازگار بودن با محیط زیست، نسبت به سایر روش‌های تولید نانوذرات، بیشتر مورد استقبال قرار گرفته است. در این پژوهش با طر...

متن کامل

مقایسه مشخصات خروجی فرآیندهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی و تخلیه الکتریکی به کمک پودر آلومینیوم بر روی ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید

در این تحقیق سه سری آزمایش‌های ماشینکاری تخلیه الکتریکی بر روی ترکیب بین‌فلزی تیتانیوم آلومیناید گاما انجام می‌شود. در سری اول با تغییر جریان پالس و زمان روشنی پالس در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی و در سری دوم آزمایش‌های ماشینکاری با تغییر اندازه و غلظت ذرات پودر آلومینیوم مخلوط شده در سیال دی‌الکتریک، مشخصات خروجی نرخ براده‌برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح ارزیابی می‌شوند. در سری سوم آزمای...

متن کامل

بررسی علل ناپایداری ماشینکاری کاربید سیلیسیم به روش تخلیه الکتریکی

کاربید سیلیسیم از جمله مواد سرامیکی است که در صنایع مدرن به سرعت جایگزین مواد فلزی میشودلذا ماشینکاری آن ضرورت بیشتری پیدا کرده است. و مقاومت سایشی بالای این ماده باعث شده که از میان روشهای مختلف ماشینکاری سنتی، تنها روش سنگ زنی آن هم به وسیله چرخهای سمباده مخصوص گرانقیمت و با وجود محدودیت در انتخاب پارامترهای ماشینکاری (انتخاب شکلهای ساده قطعه کار و سرعت براده برداری پایین) میسر باشد.در میان ر...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه علم و صنعت ایران - دانشکده مهندسی مکانیک

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023