بخشی از مقاله
چکیده
موجبرها قطعاتی به منظور انتقال امواج الکترومغناطیس میباشند که به طور گسترده در صنایع الکترونیک و وسایل ارتباطی کاربرد دارند. در این تحقیق امکان ساخت موجبر پیچشی با مقطع مستطیل که به منظور چرخش امواج الکترومغناطیس استفاده میشود بررسی شده است. برای این منظور ابتدا قالبهای اکستروژن و پیچش با استفاده از نرمافزار SolidWorks طراحی و سپس از طریق روش المان محدود با استفاده از نرمافزار Deform، فرآیند ساخت موجبر پیچشی شبیهسازی شد و اثر پارامترهای مختلف فرآیندی نظیر اصطکاک و ابعاد هندسی قالب پیچش بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان دهندهی اهمیت طول قالب پیچش و عدم تأثیر اصطکاک بر میزان پیچش موجبر میباشند.
مقدمه
موجبرها1 مقاطع توخالی از جنس فلزی رسانا می باشند و برای حمل امواجی که در محدودهی فرکانس امواج مایکروویو - حدود - 8 GHz قرار دارند استفاده میشوند و به طور گسترده در صنایع الکترونیک و وسایل ارتباطی کاربرد دارند. سطح مقطع اغلب موجبر ها مستطیل شکل میباشد. بر اساس استاندارد انجمن صنایع الکترونیک2 موجبرها توسط اعداد WR مشخص میشوند که WR نمایندهی Rectangular Waveguide میباشد. حجم تولیدی موجبرها کم و مادهی سازندهی موجبرها نظیر مس و نقرهنسبتاً گران قیمت میباشد .[1] موجبرها میتوانند از جنس برنج یا آلومینیوم نیز باشند .[2]
یکی از انواع موجبرها از نوع پیچشی است که به منظور چرخش میدان امواج الکترومغناطیس استفاده می شود .[3] اکستروژن یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است که در تولید مقاطع پیچیده کارایی بسیار خوبی دارد. لذا مسلماً در ساخت هدایت کنندهی موج با مقطع مستطیل نیز می تواند روشی منحصر به فرد باشد. مطالعات بسیار زیادی توسط محققان بر روی فرآیند اکستروژن و شبیهسازی آن انجام شده است 1]و .[10-4 در سال 2015 شریفی فر و اکبری موسوی اقدام به شبیه سازی و بهینه سازی فرآیند اکستروژن گرم به منظور ساخت موجبر با مقطع مستطیل نمودند.
آنان با استفاده از نتایج شبیه سازی تأثیر هندسه ی قالب را در نیروی اکستروژن در شرایط دمایی و اصطکاکی ثابت بررسی کردند .[1] لاف 3 و بلوخوئیس4 اکستروژن آلومینیوم را برای تولید قطعات پیچیده ی جداره نازک شبیه سازی کردند .[4] آنالیز اکستروژن مارپیچ برای ساخت قطعات پیچشی با سطح مقطع غیر مدور از طریق المان محدود توسط پارک5 و دیگران انجام شد .[5]
در سال 2014 اکستروژن مستقیم مقطع توخالی مارپیچی از جنس آلیاژ منیزیم از طریق المان محدود توسط هوآنگ6 و چانگ7 مورد بررسی و شبیهسازی قرار گرفت .[6] ژانگ8 و دیگران فرآیند اکستروژن یک پروفیل جداره نازک آلومینیومی توخالی را از طریق نرم افزار هایپر اکسترود1 شبیهسازی نمودند .[7] در سال 2011 خلیفا2 و تکایا 3 به بررسی و شبیهسازی روشی برای ساخت قطعات مارپیچ از طریق اکستروژن گرم و با استفاده از قالبی به شکل مارپیچ و با زاویه ی پیچش 90 درجه پرداختند.
آنان مشاهده نمودند که در یک طول یکسان برای قالب و قطعهی اکسترود شده، زاویهی پیچش قطعه ی اکسترود شده بسیار کمتر از زاویه ی قالب میباشد. سپس به بررسی اثر اصطکاک و سیلان ماده بر روی زاویه ی پیچش از طریق المان محدود پرداختند .[8] سیلان ماده به داخل یک قالب دریچه دار4 از طریق المان محدود به منظور ساخت یک مربع جداره نازک توسط لیو5 و دیگران در سال 2008 شبیهسازی شد .[9]
دیگران فرآیند اکستروژن یک مقطع مستطیلی توخالی از جنس آلومینیوم AA1100 را از طریق روش حجم محدود و با استفاده از نرمافزار سوپر فورج7 و از طریق روش المان محدود و با استفاده از نرمافزار دیفرم8 شبیهسازی کردند .[10] در تحقیق پیشرو امکان ساخت موجبر پیچشی از طریق فرآیند اکستروژن مستقیم یک بیلت توخالی و پیچش بعد از آن با استفاده از یک قالب پیچش به عنوان یک روش نوین، شبیهسازی شده و تأثیر عوامل مختلفی نظیر ابعاد هندسی قالب پیچش و شرایط اصطکاکی بررسی شده است.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق فرآیند ساخت موجبر پیچشی با مقطع مستطیل با نرمافزار المان محدود Deform 3D شبیه-سازی شد. در این فرآیند، یک بیلت توخالی با مقطع مستطیل طی فرآیند اکستروژن مستقیم دچار ازدیاد طول شده و سطح مقطع آن با رعایت استاندارد مربوط به موجبرها به اندازهی مورد نظر کاهش مییابد. پس از فرآیند اکستروژن، قطعه وارد یک قالب پیچش شده و دچار پیچش میشود.
