طراحي و ساخت سيستم كرويسازي پودر فلزي به روش پلاسماي القايي با فركانس راديويي و بهينه سازي پارامترهاي فرايند

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

روش ساخت افزودني يا چاپ سه¬بعدي يكي از روش¬هاي ساخت مدرن بر مبناي تشكيل تدريجي لايه¬لايه مواد روي هم مي¬باشد و با توجه به قابليت¬ها و مزاياي آن نسبت به روش¬هاي سنتي، از جمله امكان ساخت قطعات پيچيده و تسريع در فرايند طراحي تا ساخت، در صنايع مختلف مورد توجه قرارگرفته¬است. يكي از اين روش¬ها، ذوب بستر پودر است كه قادر به توليد قطعات پليمري، سراميكي و فلزي است، در اين روش از يك بستر پودر براي ساخت قطعات استفاده مي¬شود و به علت امكان ساخت قطعات با كيفيت سطح مطلوب و ساخت هندسه¬هاي پيچيده يا متخلخل و در نتيجه امكان بهينه¬سازي هندسي، جايگاه ويژه¬اي در صنعت پيدا كرده¬است. ماده اوليه¬ي اين روش، پودر است و خواص اوليه پودر، تاثير بسزايي در فرايند ساخت و كيفيت قطعه نهايي دارد. از طرفي پودر ورودي به اين سيستم بايد داراي ويژگي¬هايي باشد تا قطعه نهايي توليد شده داراي كيفيت مناسب، تراكم كافي، خواص مكانيكي مورد انتظار و حداقل عيوب باشد و فرايند ساخت به درستي انجام شود. از جمله مهم¬ترين ويژگي¬هاي پودر مورد استفاده در اين روش شكل¬كروي، توزيع اندازه كم ذرات، جريان¬پذيري و عدم وجود ناخالصي در آن است. براي فراوري پودري با خواص ذكر شده لازم است از روش¬هاي توليد پودر كه امكان كنترل اندازه ذرات و كروي¬سازي پودر را دارد استفاده-شود. در ميان روش¬هاي توليد يا فراوري روش كروي¬سازي پلاسماي القايي با فركانس راديويي به دليل توليد پودر كروي با كيفيت مورد نياز براي ساخت¬افزودني، مورد توجه بيشتري قرار گرفته است و يك روش تجاري براي توليد پودر كروي مورد استفاده در ساخت¬افزودني به حساب مي¬آيد. از مزاياي اين روش نسبت به ساير روش¬هاي توليد پودر مي¬توان به درصد كرويت بيشتر، صافي سطح بيشتر، توزيع اندازه ذرات كمتر و عدم آلودگي محيطي اشاره كرد؛ همچنين امكان آلياژسازي، اكسيژن¬زدايي و تصفيه پودرهاي بازيافتي از ديگر توانايي¬هاي اين روش توليد پودر است و پودر كروي علاوه بر استفاده در روش ساخت افزودني، كاربردهاي ديگر از جمله در پوشش¬دهي فلزي دارد. به علت محدوديت¬هاي موجود در كشور در زمينه توليد پودر كروي و نياز صنعت به اين ماده اوليه، بومي¬سازي اين روش در ايران علاوه بر اينكه كشور را از واردات اين ماده¬ي اوليه بي نياز مي¬كند، امكان كاهش هزينه چاپ ¬سه¬بعدي فلزي و بازيافت مواد را فراهم مي¬كند. علاوه بر مزاياي اين روش فراوري پودر، مزايا و قابليت¬هاي بلقوه اين پژوهش دست¬يابي به فناوري پلاسماي القايي است كه خود زمينه¬هاي تحقيق و پژوهش را فراهم مي¬كند. در اين پژوهش در ابتدا مطالعه و بررسي فيزيك پلاسما و روند توليد پودر به روش استفاده از پلاسماي القايي با فركانس راديويي و سپس مروري بر پژوهش¬هاي انجام شده در راستاي كنترل متغيرهاي اين فرايند، اجزاي مختلف سيستم، چالش¬ها و نكات طراحي انجام شده¬است و طراحي اوليه و ساخت سيستم امكان¬سنجي تشكيل پلاسماي پايدار با در نظر گرفتن نكات بررسي شده از پژوهش¬هاي پيشين انجام شده است. سپس با آزمون¬هاي مختلف و تغيير پارامترهاي دستگاه ساخته شده، ايجاد پلاسماي سرد، كنترل متغيرهاي پلاسماي سرد و سپس تبديل پلاسماي سرد به گرم و پايداري پلاسماي گرم با كنترل متغيرهاي فرايند انجام شده¬است. پس از دست¬يابي به پلاسماي بهينه و پايدار در اين دستگاه، ساير اجزا از جمله سيستم جمع-آوري پودر و ساير بخش¬هاي مورد نياز به مجموعه افزوده شده¬است و در نهايت آزمون¬هاي دريافت پودر با استفاده از اين دستگاه مطابق پژوهش¬هاي پيشين روي پودر آلومينيوم و موليبدن، طراحي و بررسي شده¬است. با تكرار آزمون¬هاي مختلف و تغيير شرايط و متغيرهاي موثر بر فرايند، ذرات ريز آلومينيوم و موليبدن كروي با درصد كرويت بالا، سيستم جمع¬آوري پودر و شرايط بهينه با دستگاه ساخته شده استخراج و در نهايت نتايج آزمون¬ها، شرايط بهينه براي دستگاه، نتايج و نكات اين پژوهش و پيشنهادها در ادامه آورده¬شده¬است.

216079

طراحي كاربردي جامدات

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمد كرمانپور، علي مالكي

مهدي كاروان، احمد رضائيان

محسن بدرسماي، احسان فروزمهر