طراحی و ساخت ابزار برش آلتراسونیک برای برش کامپوزیتهای پایه پلیمری
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
2 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
4 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
doi
10.22034/ijme.2024.442180.1928چکیده
ویژگیهایی نظیر خواص مکانیکی عالی، مقاومت به حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی و چگالی کم، باعث شده که کامپوزیتهایی نظیر الیاف کربن در صنایع مختلف مانند پزشکی، هوافضا و خودروسازی کاربرد فراوانی داشته باشند. با این حال، به دلیل خصوصیتهایی نظیر هدایت حرارتی ضعیف، کیفیت پایین سطح برش و استحکام زیاد، برش آنها با روشهای مرسوم بهسختی امکانپذیر است. هدف از انجام این پروژه، طراحی و ساخت نوعی ابزار برش با کمک امواج آلتراسونیک است که باعث کاهش نیروی برش و افزایش کیفیت سطح برش قطعهکار از جنس الیاف کربن میشود. در این تحقیق به طور خاص به طراحی و ساخت قسمت هورن ابزار برش پرداخته شده است. ابتدا با انجام محاسبات تحلیلی، هورن پلهای طراحی شده و در ادامه با افزودن قسمت مخروطی با زوایای مختلف به آن، اثر تغییر زاویه بر روی تقویت دامنه، فاصله مودال و توزیع تنش توسط روش شبیهسازی عددی بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی عددی نشان دهنده تاثیر ناچیز تغییر زاویه قسمت مخروطی بر روی آنها میباشد. در نهایت نمونه بهینه از طراحی ساخته شده است. نتایج آزمایشهای تجربی نشان میدهد که استفاده از امواج آلتراسونیک اثر قابل ملاحظهای در کاهش نیروی برش تا یک شانزدهم و بهبود قابل توجهی در کیفیت و مقدار مستقیم بودن لبهی برش قطعهکار از جنس الیاف کربن نسبت به حالت بدون آلتراسونیک داشته است.
