هدف از تحقیق حاضر که برای اولین بار انجام شده است تعیین ضخامت بهینه پوشش wc-co پاشش شده به روش hvof بر روی سطح غلتک پینچ‎رول فولادی به کمک روش اجزاء محدود بود. غلتک پینچ‎رول‎ مدنظر در این تحقیق در انتهای خط نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه در قسمت کویل‎پیچی قرار دارد. وظیفه پینچ‎رول ورق‎گیری و هدایت ورق به طرف کویلرها می باشد. پینچ‎رول شامل دو غلتک می‎باشد که غلتک بالایی متحرک و غلتک پایینی ثابت و سطح آن به موازات مسیر ورق است. محیط کاری این قطعات اسیدی است و در دما و رطوبت محیط کار می‎کنند. در اثر برخورد و حرکت ورق ها بر روی سطح این غلتک ها، شاهد تخریب سطحی و سایش آنها هستیم. به علت تغییرشکل‎های ریز در سطح غلتک پینچ‎رول، لازم بود سطح غلتک به صورت میکرونی مش‎بندی شود که حجم محاسبات و مدلسازی را پیچیده و مشکل می‎نماید. لذا ابتدا مدل اجزاء محدود مربوطه بهینه‎سازی گردید. پس از بررسی تکنیک‎های مختلف، در نهایت مدل به صورت دوبعدی در نظر گرفته شد که در آن ورق و غلتک پینچ‎رول به صورت تغییرشکل‎پذیر با مش‎ریزی میکرونی در سطح آن طراحی گردیدند. همچنین برای بهینه‎سازی و کاهش زمان و هزینه حل، فقط قطاعی 60 درجه از پینچ‎رول با استفاده از ضریب جرمی 100 برای آن در نظر گرفته شد. سپس شرایط بحرانی عملکرد پینچ‎رول تعیین گردید. نتایج نشان داد وضعیت کاری پینچ‎رول در لحظه ضربه و برخورد اولیه ورق به آن سخت‎تر از غلتش بعدی ورق بر روی سطح این غلتک است. همچنین ورق‎های سخت و نازک به علت سرعت بالاتری که در لحظه برخورد به پینچ‎رول دارند، وضعیت بحرانی‎تری را برای آن ایجاد می‎کنند. آسیب‎های سطحی ایجاد شده بر روی غلتک پینچ‎رول در حالت واقعی، به خوبی توسط مدل اجزاء محدود نشان داده شد. در نهایت با دوجنسی تعریف کردن غلتک در مدل اجزاء محدود، پوشش بر آن اعمال گردید و توزیع تنش و تغییرشکل‎های ایجاد شده در آن بدست آمد. پوشش مورد استفاده کاربید تنگستن کبالت بود که به روش hvof بر سطح پینچ‎رول اعمال گردید. در این حالت استحکام تسلیم پوشش (mpa)1500 و تخلخل آن کمتر از یک درصد بود. این سرمت مقاومت به سایش فوق العاده بالایی دارد و برای بسیاری از کاربردها از قبیل ماشینکاری مورد استفاده قرار می‎گیرد. اتصال بین پوشش و زیرلایه در روش‎های پاشش حرارتی عمدتاً توسط قفل‎های مکانیکی صورت می‎گیرد که استحکام نسبتاً پایینی دارد (در روش hvof حداکثر می‎تواند به (mpa) 100 برسد). قرارگیری ماکزیمم تنش برشی در این مرز و بیشتر بودن آن نسبت به استحکام چسبندگی موجب کنده‎شدن پوشش از سطح زیرلایه می‎گردد. تحلیل‎ها نشان داد اگرچه وجود پوشش تا حد زیادی خواص سطحی را بهبود می‎بخشد، اما تحت ضربه اولیه ورق به غلتک هم خود پوشش دچار تغییرشکل و شکست می‎شود و هم میزان تنش برشی ایجاد شده در مرز مشترک بسیار بیشتر از استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه است. در بین حالات مختلف بررسی شده، بهترین ضخامت برای پوشش حدود 600 میکرون بود که توزیع تنش برشی کمتری را هم در سطح پوشش و هم در مرز پوشش با زیرلایه به همراه داشت.

اهمیت و ارزش نیروگاه های اتمی، نیروگاه های حرارتی و پالایشگاه ها که نبض تولید و انتقال انرژی را بر عهده دارند، بر هیچ کس پوشیده نیست. وجه مشترک آنها را می توان سیستم های لوله کشی و انتقال سیالات پر فشار دانست که نیروهای مهندسی فراوانی را برای طراحی و ساخت به خود اختصاص می دهد. یکی از حساس ترین نقاط سیستم لوله کشی، خم ها و زانو ها است. این مسیله به خصوص درمورد لوله های با قطر بالا بسیار حادتر می باشد. این پایان نامه به بررسی و شناخت روش خمش القایی برای خم لوله های با قطر بالا که کاربرد فراوانی در خطوط لوله، پالایشگاه ها، نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های اتمی دارد پرداخته است. با بررسی و مطالعه بر روی پروسه خم کاری به این روش و مقایسه آن با دیگر روش های خم کاری لوله و تولید زانو، مزایا و معایب آن، قابلیت ها و محدودیت های این روش می توان آن را یکی از روش های برتر برای خم لوله ها دانست. برای آشنایی بیشتر از کیفیت لوله های خم شده به این روش و بهینه کردن و کنترل بیشتر برروی فرایند، یک تحلیل المان محدود بر روی این فرایند انجام گردید. جهت شبیه سازی این فرایند نیاز به داشتن توزیع حرارتی ناشی از سیستم گرمایش القایی و سرمایش بعد از آن می باشد. به این منظور از نرم افزار infolytica استفاده شده و توزیع حرارت بر روی لوله استخراج شده است. مدل ماده در نظر گرفته شده یک مدل الاستو- پلاستیک ترمو مکانیکی می باشد.گرمایش القایی موضعی، خم لوله های قطور با شعاع خم کوچک و خنک سازی سریع لوله بعد از فرایند خم دراین شبیه سازی به کمک نرم افزار abaqus انجام شده و نتایج شبیه سازی پارامترهای موثر از قبیل نازک شدگی جداره خارجی و ضخیم شدن دیواره داخلی لوله ، میزان نیروی هل دهنده مورد نیاز ، ovality سطح مقطع لوله و میزان زاویه برگشت فنری لوله در پایان خم استخراج شده است. تمام نتایج برای دوحالت با وجود اعمال ممان معکوس به بازوی خم و بدون وجود آن مقایسه شده و تصدیق شده است که برای جلوگیری از نازک شدگی بیش از اندازه دیواره خارجی لوله بایستی ممانی مناسب و معکوس به بازوی خم اعمال شود، تا با کنترل سرعت زاویه ای لوله و کم کردن آن نسبت به حالت سنتی کنترل بیشتری بر روی فرایند بوجود آید. جهت بدست آوردن میزان مناسب ممان معکوس و دیگر پارامترهای فرایند مانند نازک شدن جداره خارجی و میزان برگشت فنری لوله، یک بررسی تحلیلی نیز برای شرایط شکل گیری خم از قبیل تنش، کرنش، هندسه لوله و نیروها ارایه شده و در نهایت کلیه نتایج حاصل از المان محدود و تیوری با نتایج تجربی مقایسه گردیده که تطابق بسیار خوب بین آنها حاکی از صحت شبیه سازی انجام شده و تحلیل تیوری پیشنهاد شده می باشد. از آنجایی که لوله در منطقه ای به دمای تقریباً 1000 درجه رسیده وسریعاً سرد می شود، خواص لوله از لحاظ ساختارهای دانه بندی و نوع آنها بسیار اهمیت پیدا می کند. لذا به کمک نرم افزار ac3 مناطقی از لوله که مارتنزیتی شده نیز مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص گردیده است که این فرایند از لحاظ ویژگی های تردی و یا شکنندگی لوله بعد از فرایند خم اصلاً بحرانی نیست و این مورد نیز مانند بقیه موارد کیفیت و قابلیت بالای این فرایند را نشان می دهد.

طی دو دهه گذشته تلاش های بسیاری جهت ابداع و توسعه روش های تغییرشکل شدید برای تولید نمونه های فلزی بسیار ریزدانه ویا نانوساختار انجام شده است. مهمترین ویژگی فرایندهای تغییر شکل شدید، اعمال کرنش بسیار زیاد به قطعه بدون ایجاد تغییر در سطح مقطع آن می باشد. تغییر شکل شدید فلزات به روش های گوناگون اعمال می شود که در میان آنها فرایند اکستروژن زاویه ای (ecap) به دلیل قابلیت تولید قطعات حجیم و امکان تولید تجارتی و صنعتی، بیشتر از سایر روش ها مورد توجه قرار گرفته است. امروزه گستره استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک در فرایندهای شکل دهی رو به افزایش است. علت های عمده این گسترش، قابلیت ها و ویژگی های ایجاد شده در فرایند و ماده ی در حین ارتعاشات آلتراسونیک می باشد که از آنها تحت عناوین اثرات سطحی و اثرات حجمی یاد می شود. در این پایان نامه ارتعاشات آلتراسونیک در حین فرایند ecap اعمال شده و اثرات آن بر روی خواص مکانیکی نمونه، اندازه ی دانه تولید شده، یکنواختی ساختار ایجاد شده و هم چنین نیروی مورد نیاز فرایند مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور یک سیستم شامل قالب ecap با زاویه قالب 120 درجه، تمرکزدهنده ی ارتعاشات آلتراسونیک با فرکانس تشدید khz20، روبند و دیگر تجهیزات لازم برای سوار کردن مجموعه بر روی پرس طراحی و ساخته شد. در دو حالت همراه با ارتعاشات آلتراسونیک و بدون حضور ارتعاشات آلتراسونیک، نمونه های آلومینیومی (آلومینیوم خالص 98/99) از قالب عبور داده شده و سپس در مقطع میانی نمونه پارامترهای ذکر شده مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد که ارتعاشات آلتراسونیک باعث کاهش بیشتر اندازه دانه شده و به عبارت دیگر اعمال ارتعاشات آلتراسونیک راندمان فرایند ecap را افزایش می دهد. خواص مکانیکی نمونه از قبیل استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی بعد از حضور ارتعاشات آلتراسونیک نسبت به شرایط عادی افزایش پیدا کردند. با بررسی میکروسختی در سطح نمونه مشخص شد که یکنواختی اندازه دانه با حضور ارتعاشات آلتراسونیک بیشتر می شود. نشان داده شد که ارتعاشات آلتراسونیک نیروی مورد نیاز فرایند را کاهش داده و میزان کاهش در دامنه های ارتعاشی بالاتر، بیشتر خواهد بود. مسیر جدیدی برای فرایند ecap در طی عبورهای متوالی از قالب معرفی و سپس اثر این مسیر پیشنهادی در شرایط بدون حضور ارتعاشات آلتراسونیک و با حضور ارتعاشات مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از مسیر پیشنهادی یکنواختی ساختار را در مقایسه با مسیرهای سنتی بهبود بخشید. مدل های المان محدود مطابق با شرایط عملی ذکر شده آماده و نتایج شبیه سازی با نتایج عملی موجود مورد مقایسه قرار گرفتند. به منظور اعمال ارتعاشات آلتراسونیک در شبیه سازی های المان محدود، تکنیک جدیدی تحت عنوان تکنیک سنبه الاستیک معرفی شد. استفاده از مدل معرفی شده کمک می کند تا شرایط شبیه سازی با شرایط واقعی بسیار به یکدیگر نزدیک باشند. کلیه شبیه سازی های انجام شده بر پایه مدل معرفی شده دارای انطباق بسیار خوبی با نتایج تجربی بودند. به منظور بررسی اثر ارتعاشات آلتراسونیک بر تنش شارش ماده، مجموعه ای طراحی و ساخته شد که با سوار کردن آن بر روی دستگاه تست کشش این قابلیت فراهم شد تا بتوان ارتعاشات آلتراسونیک را در حین تست کشش اعمال کرد. در این راستا نمونه هایی با اندازه دانه متفاوت تحت آزمایش تست کشش همراه با آلتراسونیک قرار گرفتند. در کلیه نمونه ها بعد از اعمال ارتعاشات تنش شارش افت کرده و به عبارتی در ماده نرم شدگی دیده شد. مشاهده شد که هرچقدر دانه ها ریزتر باشند نرم شدگی ماده کمتر است. این نرم شدگی کمتر در مواد ریزدانه تر به چگونگی حرکت نابجایی ها درماده نسبت داده شد.

چکیده ندارد.