بهینه سازی سیکل عملیات‌حرارتی سخت‌گردانی سیلندر دستگاه روغن‌کشی ساخته شده از فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 2، دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 36، مرداد 1403، صفحه 15-28   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2023.84186.1200

نویسندگان

فرزاد احمدی خطیر^{* 1}؛ محمد حسین صادقی²؛ پریسا فلاحی²

¹دانشکده مهندسی مکانیک ساخت و تولید، دانشگاه سمنان، ایران

²دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

عملیات حرارتی سخت‏گردانی یکی از مهم‌ترین فرآیند‌هایی است که در ساخت قطعه سیلندر دستگاه روغن‌کشی انجام می‌شود. در طول عملیات حرارتی‏دهی، تنش‌های حرارتی ایجاد شده که در حین فرآیند روغن‌کشی در اثر فشار ناشی از دوران ماردون باعث ایجاد عیوب داخلی در قطعه می‏گردد که عمر مجموعه را به شدت کاهش داده و منجر به شکست آن می‏گردد. این پژوهش به مطالعه تجربی و شبیه‏سازی سیکل‌های عملیات حراتی سخت‏گردانی سیلندر دستگاه روغن‏کشی ساخته شده از فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420 پرداخته است. از آنجایی که علت اصلی شکست قطعه سیلندر، وجود تنش‏های باقیمانده است، لذا سیکلی که در آن تنش پسماند قطعه کمترین مقدار است، به عنوان حالت بهینه انتخاب شده است. برای اطمینان از صحت نتایج شبیه‌سازی، نمونه‌‏های آزمایشگاهی با ابعاد مشخص از همان جنس تهیه شده‌ و سیکل‌های مختلفی به روش تاگوچی طراحی شد. در ادامه نمونه‌های استاندارد تست کشش از نمونه‌های آزمایشگاهی سخت شده تهیه شده و رفتار مکانیکی نمونه‌ها باهم مقایسه شده است. در نهایت بهترین سیکل سخت‏گردانی با پیشگرم مرحله اول در دمای 790 درجه سانتی‏گراد به مدت 30 دقیقه، پیشگرم مرحله دوم در دمای 900 درجه سانتی‏گراد به مدت 30 دقیقه، آستنیته کردن در دمای 1065 درجه سانتی‏گراد به مدت 30 دقیقه، کوئنچ در روغن 80 درجه سانتی‏گراد به مدت 10 ثانیه، تمپر مرحله اول در دمای 370 درجه سانتی‏گراد به مدت 90 دقیقه و تمپر مرحله دوم در دمای 370 درجه سانتی‏گراد به مدت 90 دقیقه بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

عملیات حرارتی؛ فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420؛ نرم افزار دفرم؛ دستگاه روغن&rlm؛ کشی پرس سرد

مراجع

 [1] R. Savoire, J.L. Lanoisellé, and E. Vorobiev, “Mechanical continuous oil expression from oilseeds: a review”. Food and Bioprocess Technology, vol.6, pp.1-16, (2013). DOI:10.1007/s11947-012-0947-x

[2] F.A. Khatir, M.H. Sadeghi and S. Akar, “Investigation of surface roughness in laser-assisted hard turning of AISI 4340. Materials Today”, Proceedings, vol.38, pp.3085-3090, (2021).https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.480

[3] J.P. Davim, Machining of hard materials. Springer Science & Business Media, (2011).

[4] C. C., Joseph, Persson, and M.H. Colliander, “Influence of Heat Treatment on the Microstructure and Tensile Properties of Ni-Base Superalloy Haynes 282”. Materials Science and Engineering: A, vol.  679, pp.520-530. )2017(.

[5] M.A. Golazar, Principles and application of heat treatment of steels, Esfahan industrial university, vol.14, (1390).

[6] S. Atlas, Atlas steels technical handbook of stainless steels, Atlas Steels Technical Department, Australia, (2003).

[7] A. Eser, C. Broeckmann and Simsir, C.A.N.E.R., “Multiscale modeling of tempering of AISI H13 hot-work tool steel–Part 2: Coupling predicted mechanical properties with FEM simulations”, Computational Materials Science”, vol.113, pp.292-300, (2016).https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2015.11.024

[8] D.W. Kim, H.H. Cho, W.B. Lee, K.T. Cho, Y.G. Cho and S.J. Kim, and  H.N. Han, “ A finite element simulation for carburizing heat treatment of automotive gear ring incorporating transformation plasticity” , Materials & Design, vol.99, pp.243-253, (2016). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.03.047

[9] Beckermann RH. Simulation of Heat Treatment Distortion. Research Engineer, 2Professor, Department of Mechanical and Industrial Engineering.

[10] M. Amruthraj , H.B. Bharath, S. Kamini, H.S. Chethan, ” Design of Twin Screw Oil Expeller for Pongamia Pinnata Seeds”, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol. 4, no.3, pp.631-638, (2014).

[11] L.A. Jacobsen, L.F. Backer, “ Recovery of sunflower oil with a small screw expeller “, Energy in Agriculture,  vol.5, no. 3, pp.199-209, (1986). https://doi.org/10.1016/0167-5826(86)90019-7

[12] V.S. Vadke, F.W. Sosulski, “ Mechanics of oil expression from canola”. Journal of the American Oil Chemists' Society, vol.65, no7, pp.1169-1176, (1988). https://doi.org/10.1007/BF02660576

[13] R . Akinoso, A.O. Raji and J.C. Igbeka, “ Effects of compressive stress, feeding rate and speed of rotation on palm kernel oil yield ”,  Journal of Food Engineering, vol.93, no4, pp.427-430, (2009).

https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.02.010

[14] R.L. Evangelista, “ Oil extraction from lesquerella seeds by dry extrusion and expelling”, Industrial Crops and Products, vol.29, no.1, pp.189-196, (2009). https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.04.024

[15] I. Mašín and M. Petrů, “ Complex approach to conceptual design of machine mechanically extracting oil from Jatropha curcas L.seeds for biomass-based fuel production”,  BioMed Research International, vol.2016, (2016). https://doi.org/10.1155/2016/7631458

 [16] A.T. Salawu, M. Isiaka and L. Suleiman, “ Development of an Oil Extraction Machine for Jatropha curcas Seeds “, Journal of Scientific Research & Reports, vol.6, no.4, pp.313-328, (2015).

[17] ASM Metal Handbook Volume 04-Heat Treating.

[18] B. Bagheri, M. Abbasi, “Simulation using DEFORM software “, Kian publisher, (1393). (in Persian (

[19] Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, ASTM E8 / E8M – 13, (2013).

[20] M. Moradian, A. Doniavi, V. Modanloo and V. Alimirzaloo, “ Process parameters optimization in gas blow forming of pin-type metal bipolar plates using Taguchi and finite element methods “, International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology ,  vol.10, no.2, pp.101-108, (2017)

[21] M. Elyasi, F. Ahmadi Khatir and M. Hosseinzadeh, “ Investigation of die clearance in rubber pad forming of metallic bipolar plates “, AUT Journal of Mechanical Engineering, vol.1, no.1, pp.89-98, (2017). DOI: 10.22060/mej.2016.719