بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه با توجه به گسترش تولیدات صنعتی و ایجاد رقابت شدید بین تولید کنندگان یکی از بهترین شیوه های بقا در بازار رقابتی کاهش هزینه های تولید و افزایش کیفیت محصول می باشد،یکی از مشکلات در قطعات فلزی ایجاد پدیده های مخرب چون خستگی ،شکست در اثر ترک ناشی از خوردگی و یا ناشی از تنش های کششی و... می باشد که باعث شکست ناگهانی قطعه در حین استفاده می شود.
حذف تنش های کششی پسماند و ایجاد تنش پسماند فشاری در قطعات تحت بارگذاری های متناوب یک راهکار به منظور کم کردن این مشکلات می باشد.ساچمه زنی یک روش بسیار مناسب برای ایجاد تنش پسماند فشاری سطحی است.ساچمه پس از برخورد به قطعه باعث ایجاد لایه بسیار نازک پلاستیک - تغییر فرم - روی سطح می گردد ، همین عامل باعث ایجاد لایه های فشاری می شود، میزان و عمق این لایه ها به پارامترهای گوناگونی چون سرعت ساچمه ، سایز ساچمه و ... - بستگی دارد. ظهور نرم افزار های اجزاء محدود مانند انسیس و تبدیل آن به یک ابزار برای تحلیل و طراحی صنعتی امکان تحلیل فرآیند ساچمه زنی را به وجود آورده.
در این مقاله با شبیه سازی فرآیند برخورد ساچمه به قطعه کار و تلاش برای به حداقل رساندن منغییرهای شبیه سازی و تحلیل این فرآیند،همچنین با مقایسه و صحه گذاری نتایج با روش های آزمایشگاهی داده های قابل اتکایی دراین فرآیند استخراج گردید که می تواند برای توسعه این مقوله پر اهمیت در صنایع از آنها بهره جست. همچنین با مرتبط کردن و تخمین وقابع این فرآیند توسط روش شبکه عصبی مصنوعی امکانی بر تحلیل پامترهای ساچمه کوبی و تاثیر آن بر تنش های پسماند - کششی و فشاری - به وجود امده است.
.1 مقدمه
ساچمه زنی1 یک فرآیند کار سرد2 است که در آن سطح قطعه توسط ذرات ریز نسبتا کروی - ساچمه - تحت ضربات شدید قرار میگیرد، این پدیده باعث ایجاد تنش پسماند فشاری می شود.یکی از مشکلات موجود در قطعات بعد از فرآیند ساخت این است که به دلیل عملیات های مکانیکی ،حرارتی و شیمیایی دچار تنش پسماند کششی3 می شود، این نوع تنش از عوامل ایجاد ترک ناشی از خوردگی و موجب کاهش طول عمر قطعات می باشد و در مقابل تنش پسماند فشاری4 موجب افزایش مقاومت خستگی می گردد، پس شناخت فرآیند هایی که باعث ایجاد تنش پسماند میگردد مانند ساچمه زنی وبررسی رفتار تنش پسماند در شرایط مختلف از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
لازمه تحلیل تنش پسماند اندازه گیری مقدار آن پس از برخورد ساچمه می باشد، ابزار قدرت مندی که در این زمینه موجود است روش اجزاء محدود است. امروزه با رشد این روش کاربرد آن در صنایع هوایی و دفاعی مشاهده می شود که این مطلب دقت و صداقت این روش را به اثبات می رساند.روش های دینامیکی صریح از جمله محاسباتی است که توسط نرم افزار های اجزا محدود انجام می شود.از امتیازات محاسبات عددی می توان به موارد فوق اشاره کرد :
-1هزینه کم در مقایسه با روش های عملی
-2سرعت در حصول نتایج
-3گرفتن اطلاعات کامل از شرایط - تحلیل های مختلف -
.2 مباحث کلی
.1-2 ترک ناشی از خوردگی
ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی - SCC - 1 نوعی مد خرابی است که باعث ایجاد ترک در مواد تحت تنشهای یکنواخت کوچکتر از حد استحکام آن شده و آن را در معرض محیط های خورنده قرار می دهد.به طور معمول ترکیب مدهای خرابی باعث می شود قطعه سریع تر بشکند.مکانیسم دقیق ایجاد ترک ،بدلیل تاثیر خوردگی در آن شناخته شده نمی باشد.
.2-2 اهمیت شناخت تنش پسماند
شناسایی چنین تنشهایی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا زمانیکه جسم تحت تنش حاصل از نیروی خارجی قرار میگیرد، این تنش خارجی با تنش پسماند موجود مطابق با اصل تجمیع آثار به یکدیگر افزوده میشوند. پس اگر در منطقهای تنش پسماند کششی داشته باشیم و بارگذاری ما نیز از نوع کششی باشد اندازه تنش در آن منطقه بالاتر از تنشی که در اثر نیروی خارجی بدست می آید،خواهد بود.
3. مروری بر تحقیقات قبلی
* هونگ و همکارانش[4] در مقاله با موضوع مطالعه عددی فرآیند ساچمه زنی و تخمین تنش پسماند برای حالت تک ضربه بروی فلزات - سال 2007 میلادی - که توسط نرم افزار اجزا محدود ABAQUS انجام گرفت از یک نیم استوانه دارای تقارن محوری استفاده کرد، مش بندی منظور شده در زیر نشان داده شده است .شعاع استوانه برابر با 8 برابر قطر ساچمه می باشد و ارتفاع استوانه 3 برابر قطر استوانه منظور شده، اطراف استوانه با استفاده از تکیه گاه ها بدون حرکت فرض شده است . از المان هشت گره ای بریک - Brick - خطی استفاده شده که سایز المان ها برابر با d - 0/05*0/05*0/05 - می باشد. قطر ساچمه 1 میلیمتر می باشد ، ضریب اصطکاک در نظر گرفته شده برابر با 0/2 و سرعت اصلی ساچمه 75 متر بر ثانیه است.در این مطالعه قطعه هدف دارای مشخصات زیر می باشد :
جدول -1 خواص مکانیکی در مطالعه - 4 -
شکل 1 -مدل شبیه سازی شده در مطالعه - 4 - و نتایج تنش پسماند
