توصيفگر ها :
ارتعاشات آلتراسونيك , پيچش به كمك ارتعاشات آلتراسونيك , آناليز مودال , طراحي هورن , ترانسديوسر
چكيده فارسي :
چكيده
امروزه با پيشرفته¬تر شدن فن¬آوري¬هاي ساخت محصولات، استفاده از روش‌هاي جديدي همچون امواج آلتراسونيك رو به افزايش است و لذا مطالعه علمي و بهبود تجهيزات به كار رفته در آن، از اهميت ويژه‌اي برخوردار ميباشد. يك سامانه آلتراسونيك براي بهبود فرآيندهاي ساخت شامل ژنراتور، ترانسديوسر آلتراسونيك، بوستر يا تقويت كننده و هورن ارتعاشي است و مي¬بايستي جهت تحريك اجباري، در فركانس طبيعي خود قرار گيرد يا به عبارت ديگر تحت فركانس تشديد كار كند تا حداكثر اثرگزاري خود را اعمال نمايد. اتصال هركدام از عناصر اين زنجيره به يكديگر نبايد فركانس طبيعي مجموعه را تغيير دهد. از منظر ديگر ايجاد حداكثر دامنه نوسان در خروجي هورن و بدون تلفات مكانيكي زياد بسيار مهم مي باشد و به خاطر اين مساله ابعاد و جنس تك تك قطعات بايد به گونه اي طراحي شود كه تقريبا همان فركانس طبيعي كل سامانه آلتراسونيك را ايجاد نمايند.
هدف از انجام اين پژوهش، مطالعه و بررسي رفتار پيچشي آلياژهاي آلومينيوم 7075 به قطر7 ميليمتر و طول‌هاي 95 و50 ميليمتر و آلياژبرنج به قطر 7 ميليمتر و طول‌هاي 30 و 25 ميليمتر در دو حالت با و بدون اعمال ارتعاشات آلتراسونيك تحت پيچش تك محوري ميباشد . در اين پژوهش دستگاه آزمون پيچش متداول ارتقا يافت و قابليت اعمال همرمان ارتعاش آلتراسونيك در آزمون پيچش به دستگاه موجود اضافه گرديد كه در نوع خود نوآوري در ساخت و طراحي مجموعه آزمون پيچش محسوب ميشود. يكي از حسن هاي دستگاه ساخته شده در اين پژوهش با نمونه دستگاه رايج آزمون پيچش، تبديل حركت نامنظم (ايجاد شده توسط دست اپراتور) به حركت منظم توسط موتور و گيربكس ميباشد كه دقت آزمون را افزايش داده و از خطاهاي ايجادي توسط اپراتور جلوگيري ميكند.
در مرحله بعدي نمونه تست پيچش با وسيله نرم افزار مدلسازي SolidWorks طراحي و در ادامه با كمك نرم افزار Ansys تحت آناليز مودال قرار گرفت. هر دو هورن ورودي و خروجي ارتعاشات متناسب با مولد آلتراسونيك طراحي و به كمك نرم افزار Ansys شبيه سازي گرديد و فركانس كاري20 كيلو هرتز درنظر گرفته شد. پارامتر‌هاي توان ارتعاشات و طول نمونه به عنوان متغيير‌هاي آزمون پيچش و دما به صورت ثابت در نظر گرفته شده است. آزمايش به گونه‌اي طراحي گرديد كه به هيچ وجه احتمال رسيدن ارتعاشات آلتراسونيك مجموعه ارتعاشي به لودسل و سازه نگهدارنده دستگاه پيچش ممكن نباشد و تمامي ارتعاشات اعمالي صرفا به هورن و نمونه منتقل ميگردد. بنابراين با اين روش ارتعاشات آلتراسونيك تاثيري بر دقت اندازه گيري لودسل نخواهد داشت.
مشاهده گرديد با اعمال ارتعاشات به نمونه، رفتار مكانيكي ماده درازمون پيچش تغيير زيادي نموده و نمودارهاي مربوط به زاويه پيچش تا لحظه شكست، مقادير گشتاور اعمالي، تنش برش تسليم و همچنين درصد تغييرات آن‌ها بدست آمده كه در فصل چهار بايكديگر مقايسه شده است.
چكيده انگليسي :
Abstract
Today, with the advancement of product manufacturing technologies, the use of new methods such as ultrasonic waves is increasing, and therefore scientific study and improvement of the equipment used in it is of particular importance. An ultrasonic system for improving manufacturing processes includes a generator, an ultrasonic transducer, a booster or amplifier, and a vibrating horn, and it must be placed in its natural frequency for forced stimulation, or in other words, work under the resonant frequency to exert its maximum effectiveness. slow Connecting each element of this chain to each other should not change the natural frequency of the set. From another point of view, it is very important to create the maximum oscillation range without high mechanical losses in the output of the horn, and because of this, the dimensions and material of each part must be designed in such a way that they create almost the same natural frequency of the entire ultrasonic system.
The purpose of this research is to study and investigate the torsion behavior of 7075 aluminum alloys with a diameter of 7 mm and lengths of 95 and 50 mm and brass alloys with a diameter of 7 mm and lengths of 30 and 25 mm using a torsion test device in two modes with and without applying ultrasonic vibrations. It is under uniaxial torsion. In this research, the conventional twist test device has been upgraded and the simultaneous application of the ability to create ultrasonic vibration in the twist test has been used, which is an innovation in the construction and design of the twist test set. The important difference between the device made in this research and the typical twist test device is the conversion of the irregular movement created by the operator's hand into regular movement by the motor and gearbox, which increases the accuracy of the test and prevents errors caused by the operator.
In the next step, the torsion sample was designed using SolidWorks modeling software and then subjected to modal analysis with the help of Ansys software. Both input and output horns are designed according to the ultrasonic generator and simulated with the help of Ansys software. The operating frequency is 20 kHz. The parameters of the vibration power and the length of the sample are considered constant as the variables of the torsion test and the temperature. The experiment was designed in such a way that there is no possibility of the ultrasonic vibrations of the vibrating assembly reaching the ledcell and the supporting structure of the twisting device, and all applied vibrations are transferred to the horn and the sample. Therefore, with this method, the ultrasonic vibrations will not affect the accuracy of Ledcell measurement.
It was observed that by applying vibrations to the sample, the mechanical behavior of the material changed and the graphs related to the torsion angle until the moment of failure, the values of the applied torque, yield shear stress and also the percentage of their changes were obtained, which were compared with each other in the fourth chapter.
