جوشکاری لیزری یکی از روشهای پرکاربرد و موثر برای اتصال مواد مختلف در صنایع گوناگون به شمار می آید. هدف در این پایان نامه پیش بینی و بهینه سازی خواص مطلوب جوش فولاد زنگ نزن 316 در فرآیند جوشکاری لیزری nd:yag با استفاده از روش تاگوچی بعنوان روش طراحی آزمایش ها می باشد. برای این منظور پارامترهای خاصی از فرآیند مانند: توان لیزر، سرعت جوشکاری و موقعیت کانونی اشعه انتخاب شدند تا تاثیر آنها بر خواص مکانیکی و هندسه جوش بررسی شود. نتایج با استفاده از آنالیز واریانس و سیگنال به نویز تحلیل شدند. برای پیش بینی هر یک از مشخصات یا پاسخ های استحکام کششی، عمق نفوذ و پهنای جوش در بالا و پهنای جوش در میانه، مدل های ریاضی بدست آمد. همچنین درباره چگونگی اثرگذاری هر یک از پارامترها بر روی این پاسخ ها بحث شد. نمودارهای اثرات اصلی پارامترها روی پاسخ توسط نرم افزار minitab 15 بدست آمد و ترکیب بهینه پارامترها که منجر به پاسخ بهینه می شود نیز مشخص گردید. همچنین مطالعه روی ریزساختار و ریزسختی جوش انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد روش طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی می تواند برای بررسی اثر پارامترهای مختلف فرآیند جوشکاری لیزری بر روی هندسه جوش و استحکام جوش حاصل بکار رود و با این روش می توان به پاسخ بهینه مورد نظر دست یافت همچنین نتایج بدست آمده با این روش کمترین حساسیت را نسبت به فاکتورهای غیرقابل کنترل فرآیند (نویز) دارد. مهمترین پارامترهای موثر بر عمق نفوذ جوش، پهنای جوش و استحکام کششی به ترتیب موقعیت کانونی اشعه، سرعت جوشکاری و موقعیت کانونی پرتو می باشند. استحکام کششی بهینه، معادل mpa428 بود که در سرعت mm/s75/2، توان w210 و محل تمرکز اشعه mm 6/0 زیر سطح ورق، بدست آمد.

سوراخکاری مواد کامپوزیتی یک عملیات حساس و بحرانی محسوب می شود، زیرا اینگونه مواد تحت تنشهای اعمالی دچار تورق می شوند. در این پروژه، تأثیر نرخ پیشروی، عده دوران محور مته و زاویه رأس ابزار بر نیروی محوری و فاکتور تورق حاصل از سوراخکاری کامپوزیتهای پایه پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه مطالعه شده است. بدین منظور، با استفاده از تکنیک full factorial در طراحی آزمایشات، هر کدام از پارامترهای مذکور در سه سطح تعریف شدند. در هنگام انجام آزمایشات، نیروی محوری توسط دینامومتر اندازه گیری شد. مقدار فاکتور تورق با اسکن خروجی سوراخ ایجاد شده اندازه گیری شد. اطلاعات تجربی جمع آوری شده با استفاده از آنالیز واریانس(anova) مورد تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد که فاکتور تورق با افزایش نرخ پیشروی و عده دوران اسپیندل به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین در زاویه °90 درجه، مقدار تورق حداقل شد. نتایج تحلیل عددی نیز نشان داد که اثر لبه برشی فرعی نوک مته بر نیروی محوری خطی است. یعنی طول لبه برشی فرعی بزرگتر، نیروی محوری و تورق ایجاد شده بزرگتر. در پایان، مقادیر بهینه پارامترها در جهت به حداقل رساندن تورق مشخص شد.

در این تحقیق پاسخ دینامیکی ورق یکسرگیردار کامپوزیتی لایه فلزی (fmls) که تحت ضربه با جرم بزرگ قرار گرفته است، مورد بررسی واقع گردید. جهت بدست آوردن اولین فرکانس طبیعی ورق کامپوزیتی که مورد استفاده در روابط ضربه می باشد، طبق سایر شرایط مرزی ورق ها از سری-های فوریه استفاده گردید. ثابت شد بهره گیری از سری های فوریه صرفاً برای ورق های یکسرگیردار منتج به جواب صحیح نخواهد بود. ورق های آلومینیوم به عنوان لایه های فلزی، جایگزین بعضی از لایه های کامپوزیتی شد. رفتار متقابل بین ضربه زننده با ورق های کامپوزیتی متداول و ورق های کامپوزیتی با لایه فلزی در آنالیز ضربه مطالعه گردید. این رفتار متقابل به کمک سیستم دو درجه آزادی جرم- فنر مدلسازی شد. جهت درستی تحقیق انجام شده از نرم افزار المان محدود abaqus استفاده شد. نتایج نشان داد که پارامترهای جرم و سرعت ضربه زننده در یک مقدار انرژی جنبشی ثابت، جرم ورق (هدف)، زاویه چیدمان الیاف ورق کامپوزیتی و فرکانس ورق یکسرگیردار کامپوزیتی و یکسرگیردار کامپوزیتی با لایه فلزی عوامل مهم و تأثیرگذار در پدیده ضربه و طراحی سازه ها می باشند.

در این تحقیق فرآیند آیرونینگ تولید کپسول cng نوع i از کاپ استوانه ای کشش عمیق شده فولا پر استحکامaisi4140 با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus شبیه سازی شده است. شبیه سازی عددی فرآیند آیرونینگ جهت بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی و کار تجربی صورت گرفته در صنعت در حالت متقارن محوری انچام گرفته است. در این شبیه سازی فرآیند آِرونینگ در سه مرحله با در نظر گرفتن عملیات فسفاته و صابون کاری پس از هر مرحله در سه قالب مرحله ای انجام شده است. پس از انجام شبیه سازی و بررسی صحت و سقم آن، شعاع لبه قالب، ضریب اصطکاک و اندازه منطقه اصلی تغییر شکل قالب مورد بررسی قرار گرفته شد. همچنین استراتژیی جهت انتخاب نسبت کاهش ضخامت مطرح شده است. در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی و روش های تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته و با تایج حاصل از کار تجربی مقایسه شده است که توافق مناسبی بین کار تجربی و نتایج شبیه سازی مشاهده شده است.

امروزه استفاده از آلیاژهای منیزیم به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن شان به سرعت در حال افزایش است. در صنایع خودرو سازی، کشتی سازی و هوا فضا به وفور از این آلیاژها استفاده می شود. بنابراین کاربرد این آلیاژها نیازمند توسعه ی روش های اتصال دهی و جوشکاری می باشد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک روش اتصال دهی حالت جامد است. این فرآیند شامل یک ابزار غیر مصرفی چرخان، شامل شولدر و پین است. برای جوشکاری، پین ابزار به خط اتصال وارد می شود و شولدر بر سطح قطعات مماس می شود و بر اثر اصطکاک مواد نرم شده و جوش حاصل می شود. از آنجا که اتصال در زیر دمای ذوب مواد پایه ایجاد می شود، بنابراین مشکلات روش های ذوبی را نخواهد داشت. در این تحقیق استحکام کششی و انرژی ضربه جوش آلیاژ منیزیم az31 با استفاده از طراحی آزمایش و طبق روش رویه ی پاسخ مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا محدوده پارامترهای سرعت دورانی، سرعت پیشروی و زاویه کلگی که بر خواص مکانیکی جوش تاثیرگذار هستند مشخص شده و بعد از آن با روش طراحی آزمایش ها، این پارامترها بهینه گردیدند. مدل ریاضی برای استحکام کششی و انرژی ضربه جوش نیز بدست آمد. با استفاده از آنالیز واریانس، صحت مدل ها بررسی و تحلیل شدند. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت دورانی تا rpm 800، استحکام کششی و انرژی ضربه جوش افزایش می یابند و بعد از آن کاهش می یابند. افزایش سرعت پیشروی باعث کاهش، و افزایش زاویه ی کلگی تا 3 درجه سبب افزایش استحکام و انرژی ضربه جوش می شود. بیشترین استحکام کششی در سرعت چرخشی rpm 800 ، سرعت پیشروی mm.min-1 20 و زاویه کلگی 3 درجه به دست آمد که حدود 90% استحکام ماده پایه می باشد.

امروزه فرآیند سنگ زنی یکی از مهمترین فرآیندهای پرداخت کاری جهت کاهش زبری سطح به شمار می رود. سوپرآلیاژ اینکونل خواص منحصر به فردی از قبیل سختی عالی و مقاومت به خوردگی و خستگی بالا در دماهای زیاد دارد که موجب استفاده های صنعتی فراوان آن به ویژه در صنایع هوافضا و پتروشیمی شده است. انتخاب مناسب پارامترهای ورودی یعنی نرخ پیشروی، عمق سنگ-زنی و درجه سختی چرخ سنگ در سنگ زنی این نوع سوپرآلیاژ، یکی از جنبه های مهم در مطالعه فرآیند است. هدف از این تحقیق مدلسازی تأثیر پارامترهای مختلف فرآیند بر روی صافی سطح قطعات پرداخت شده از جنس سوپرآلیاژ اینکونل 738 است. بدین منظور با اجرای یک سری آزمایشات طراحی شده و نیز با بهره گیری از الگوریتم فراابتکاری ژنتیک (genetic algorithm)، رابطه معناداری میان پارامترهای ورودی و خروجی فرآیند برقرار گردید. تحلیل های آماری و همچنین مقایسه نتایج آزمایشات نشان از برتری مدل توسعه یافته نسبت به برخی از روشهای مدلسازی از قبیل مدلسازی رگرسیونی دارد. در بخش پایانی این پژوهش با استفاده مدل پیشنهادی بر پایه الگوریتم ژنتیک، شرایط بهینه متغیرهای این فرآیند جهت ماشینکاری قطعات با کمترین زبری سطح تعیین شد. نتایج نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی، مدل قابل اتکاء و همچنین شرایط تنظیمی بهینه فرآیند می تواند تعیین شود.

چکیده: دراین تحقیق عملیات روکش دهی توسط دو نوع فولاد زنگ نزن آستنیتی e309l و e316lبر روی فولاد ساده کربنی sa516-gr70با استفاده از فرآیند جوشکاری قوسی الکترود تنگستن و گاز محافظ (gtaw) انجام و مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از چهار سطح حرارت ورودی مختلف (j/mm5/574، j/mm609، j/mm673 و j/mm5/743) استفاده شده است. آزمایش متالوگرافی بر روی نمونه های تهیه شده به منظور ارزیابی ریز ساختاری انجام شد، برای بررسی خواص مکانیکی روکش ایجاد شده از آزمایش کششی برشی، آزمایش ضربه چارپی و آزمایش ریز سختی سنجی ویکرز استفاده شد. آزمایش مایعات نافذ و التراسونیک برای تعیین کیفیت جوش های داده شده و مشاهده عیوب سطحی و زیر سطحی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین میزان فریت، کربن و درصد رقت روکش تحلیل و بررسی شد و در نهایت نمونه های تهیه شده را از نظر هندسه گرده جوش مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج بدست آمده، مشاهده شد که با افزایش حرارت ورودی، درصد رقت و مقدار کربن افزایش یافته و میزان فریت کاهش می یابد، در نتیجه حساسیت به ترک گرم افزایش می یابد. بهترین خواص از نظر مقاومت به خوردگی و ترک گرم در حرارت ورودی حداقل(j/mm5/574) مشاهده گردید.

سوراخکاری اصطکاکی یکی از روش های غیر مرسوم ایجاد سوراخ می باشد. این فرآیند در سوراخکاری ورق ها و پروفیل های جدار نازک در صنایع مختلف کاربرد دارد. دراین روش سوراخکاری، ابزار دارای شکل مخروطی و بدون لبه برنده است و حرارت ایجاد شده بر اثر اصطکاک بین ابزار و قطعه کار، برای نرم کردن، نفوذ به قطعه کار و ایجاد بوش استفاده می شود. در سوراخکاری اصطکاکی هیچ گونه براده ای تشکیل نمی شود. در پایان نامه حاضر، تأثیر تغییر دمای قطعه کار، سرعت دورانی و نرخ پیشروی ابزار بر روی طول و زبری سطح بوش ایجاد شده در سوراخکاری اصطکاکی ورق فولادی بررسی شده است. برای بررسی تجربی تأثیر پارامترها از روش طراحی آزمایش ها و نرم افزار design expert استفاده شده است. قطعه کار استفاده شده ورق فولادی aisi 1070 باضخامت 5/1 میلی متر است که کاربرد فراوانی در صنعت دارد. پس از انجام آزمایش ها به ارائه نتایج و تحلیل آماری داده های استخراج شده از آزمایشات عملی پرداخته شده است؛ در ادامه بهینه سازی همزمان پاسخ های خروجی(زبری سطح و طول بوش) به کمک نرم افزار انجام شده است. نتایج تحقیق حاکی از آن است که بین نرخ پیشروی و طول بوش ایجاد شده رابطه عکس وجود دارد. در واقع با افزایش نرخ پیشروی و ثابت نگه داشتن سایر شرایط آزمایش طول بوش کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که افزایش دما سبب کاهش طول بوش می شود و افزایش سرعت دورانی و دمای قطعه کار، زبری سطح سوراخ ایجاد شده را کاهش می دهد. نتایج بهینه سازی همزمان ، استفاده از نرخ پیشروی کمتر(216 میلی متر بر دقیقه) و سرعت دورانی بیشتر(4500 دور بر دقیقه) در دماهای نزدیک به دمای محیط ("?" 28) را پیشنهاد می دهد. برای تایید نتایج، آزمایشات صحه سنجی انجام داده شد. آزمایشات صحه سنجی حداکثر خطای 10 درصد برای پیش بینی طول بوش و حداکثر خطای 14 درصد برای پیش بینی زبری سطح را نشان می دهد.

کامپوزیت های زمینه پلیمری به علت وجود مزایای بسیار مانند مقاومت در برابر خوردگی، خواص مکانیکی مناسب و هزینه ساخت پایین، بطور گسترده در صنایع مختلف بکار برده می شوند.فرآیند جوشکاری التراسونیک یکی از روش های نوین جوشکاری حالت جامد این نوع کامپوزیت¬ها است که در سال های اخیر پیشرفت های قابل توجهی در آن صورت گرفته است. در این پایان نامه از این روش جوشکاری برای اتصال لبه رویهم کامپوزیت پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه استفاده شده است. استحکام کشش- برش اتصالات لبه رویهم نمونه های استاندارد با ضخامت 4 میلی متر درشرایط گوناگون از جمله زمان ،فشار و دامنه ارتعاش جوشکاری شدند وسپس مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور کاهش تعداد آزمایشات و هزینه، اثرتغییر پارامترها و مقدار الیاف شیشه بر استحکام کشش- برش اتصالات به کمک روش طراحی آزمایش سطح پاسخ (responce surface method) با در نظرگرفتن چهارفاکتور در سه سطح، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که دامنه، زمان، مقدار الیاف شیشه و فشار به ترتیب بیشترین تاثیر رابر استحکام جوش لبه رویهم این نوع کامپوزیت دارند. همچنین مقدار ماکزیمم برای نیروی گسیختگی ،در دامنه ارتعاش 96/31 میکرون، زمان جوشکاری4/0 ثانیه ، فشارنگهداری 5/1 بار و مقدار الیاف شیشه 8/10% بدست آمد. مقدار ماکزیمم نیروی گسیختگی با انتخاب شرایط بهینه ی پارامترهای فرآیند 2341 نیوتن تخمین زده شد. طبق آزمایشات تائیدی می¬توان گفت که مدل¬ تجربی بدست آمده برای پیش بینی نیروی گسیختگی ، قادر به پیش بینی پاسخ با دقت کافی بوده و خطای مدل حداکثر54/6% می¬باشد.

در این تحقیق فرآیند فلوفرمینگ مستقیم و سه غلطکه فولاد پراستحکام ماریج c122 با استفاده از نرم افزارالمان محدود آباکوس شبیه سازی شده است. شبیه سازی عددی این فرآیند جهت بررسی نقش هندسه پیش فرم بر دقت ابعادی محصول نهایی در حالت دو بعدی و سه بعدی انجام شد.شبیه سازیهای دو بعدی برای دست یابی به اصول اولیه و کلی در طراحی پیش فرم ،بر روی سه عدد پیش فرم مختلف انجام شد. برای بررسی دقیق تر شبیه سازی سه بعدی بر روی تعداد شش عدد پیش فرم با هندسه های متفاوت انجام شد. پارامتر مورد بررسی نقطه شروع شیب ضخامتی در طراحی پیش فرم بود و پارامترهای خروجی تلرانس گردی(بیشترین انحراف یک مقطع دایروی از یک دایره کامل) و پروفیل ضخامت در لوله فلوفرم شده بود.پس از اتمام شبیه سازی ها،با بررسی نتایج،تلرانس گردی در لوله در مقاطع مختلف آن و همچنین پروفیل توزیع ضخامت در لوله اندازه گیری شد.در ابتدا با مقایسه نتایج تلرانس گردی وضخامت یکی از پیش فرم ها که منطبق با کار تجربی انجام شده در صنعت بود از دقت و صحت شبیه سازی انجام شده اطمینان حاصل شد. در ادامه بابررسی نتایج شبیه سازی در سایر پیش فرم ها ،به اهمیت نقطه شروع شیب ضخامتی در آن پی برده شد. عدم وجود شیب ضخامتی،یا شروع آن در همان ابتدای پیش فرم و بدون هیچگونه فاصله ای باعث فنجانی شدن دهانه پیش فرم که ناشی از حرکت ماده در جهت عکس حرکت غلطک های شکل دهی است می شد. همچنین وقتی نقطه شروع شیب ضخامتی از نقطه اتمام شعاع داخلی آن بیش ازحد)بیشتر از 8تا 6میلیمتر(فاصله می گرفت منطقه بحرانی ضخامتی قبل از شیب ضخامتی به وجود می آمدکه در طول فرآیند ،باعث نازکی بیش از حد و یا حتی پارگی لوله می شد.

نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری به علت برخورداری از مزایای بسیار مانند مقاومت در برابر خوردگی، خواص مکانیکی مناسب و هزینه ساخت پایین، بطورگسترده در صنایع مختلف و تکنولوژی مدرن مانندخودرو سازی، کشتی سازی و هوافضا مورد استفاده قرارگرفته اند. فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش های نوین جوشکاری حالت جامداین مواد است که در سال های اخیر پیشرفت های قابل توجهی در آن صورت گرفته است. دراین پایان نامه از این فرآیند جوشکاری همراه با ابزاری با طراحی جدید برای جوشکاری نانوکامپوزیت پلی پروپیلن، اتیلن پلی پروپیلن دی ان مونومروخاک رس (pp/epdm/nanoclay) استفاده شده است.در این تحقیق تاثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مانند سرعت چرخشی پین، سرعت جوشکاری و دما جهت پیش گرمایی نمونه های آماده شده به همراه تاثیر درصد نانو ذرات خاک رس بر مقاومت کششی جوش لب به لب نانو کامپوزیت پلی پروپیلن- خاک رس- اتیلن پروپیلن دی ان مونومر با استفاده از روش طراحی آزمایشات مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا محدوده پارامترها جهت جوشکاری این ماده مشخص گردیدو پس از انجام آزمایشات، به روش رویه پاسخ یک رابطه ریاضی جهت پیش بینی مقاومت کششی جوش لب به لب بدست آمد، که با استفاده از جدول آنالیز واریانس و آزمایشهای انجام شده صحت این رابطه بررسی گردید. طبق نتایج بدست آمده، درصد خاک رس، سرعت چرخشی، سرعت جوشکاری و دمای پیش گرمی به ترتیب مهمترین پارامتر های تاثیرگذار بر استحکام کششی می باشند. افزایش خاک رس باعث کاهش مقاومت کششی جوش گردید. به طوری که در نمونه های با 0%، 3% و 6% خاک رس مقاومت کششی جوش برابر 94%، 80% و 61% ماده پایه شد.

جوشکاری بدلیل وجود ناپیوستگی در ابعاد میکرو و ماکرو، تنش های پسماند و عدم تطابق های احتمالی که ممکن است بین دو قطعه یکسان تغییر کنند، دارای پیچیدگی هایی می باشد. جوشکاری معمولاً محلی برای بروز شکست خستگی می باشد. در این پژوهش تاثیر مولیبدن بر روی خصوصیات مقاومت خستگی و ریزساختار های جوش ایجاد شده با الکترود e8010-p1 مورد بررسی قرار گرفته است. جوشکاری به روش قوس الکتریکی دستی و با استفاده از الکترودهای سلولزی سری e8010-p1 مطابق استاندارد aws a5.5 انجام گرفت و آزمون های متالوگرافی و خستگی نمونه های جوشکاری شده انجام شد. از مهمترین نتایج بدست آمده می توان به نقش عنصر مولیبدن در تشکیل فاز های غالب فلز جوش از جمله فریت سوزنی و تاثیر آن بر حد خستگی فلز جوش اشاره نمود. بطوریکه مطالعات ریزساختاری نواحی مختلف فلز جوش نشان داد که با افزایش عنصر مولیبدن مقدار فریت سوزنی ظریف و ریزدانه در فلز جوش با کاهش مقدار فریت مرزدانه و ویدمنشتاتن افزایش می یابد و منجر به بهبود خواص مکانیکی فلز جوش از جمله مقاومت خستگی می گردد. مطالعات تاثیر مولیبدن نشان داد افزایش بیش از 4/0 درصد در ترکیب شیمیایی فلز جوش علاوه بر تشکیل فریت سوزنی ریزدانه به مقدار زیاد منجر به افزایش مقدار فازهای ثانویه (میکروفازها) و افت شدید مقاومت خستگی می گردد. این در حالیست که نمونه دارای 6/0 درصد مولیبدن با توجه به خشن تر شدن ساختار به مقدار 17 درصد، نسبت به نمونه دارای 0/0 درصد مولیبدن از مقاومت خستگی کمتری برخوردار می باشد. کلمات کلیدی: مولیبدن، الکترود e8010-p1 ، جوشکاری الکترود دستی، خستگی، ریز ساختار.