تولید قطعات حجیم صنعتی نانو با کیفیت بالا و ارزان

محققان دانشگاه سمنان و دانشگاه شیراز در یک پژوهش مشترک آزمایشگاهی موفق به بهینه‌سازی یک فرایند تولید قطعات حجیم صنعتی شده‌اند.

کد خبر: ۱۷۵۶۱۳

تاریخ: ۰۱ مهر ۱۳۹۶ - ۱۵:۴۹

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، تولید قطعات صنعتی، به ویژه قطعات حجیم، نیازمند به‌کارگیری فرایندهای تولید پیچیده است. این قطعات باید دارای ویژگی‌های خاصی باشند تا بتوانند بهترین عملکرد ممکن را ارائه دهند. بنابراین کیفیت قطعه‌ی نهایی و عیوب موجود در آن می‌تواند یک فاکتور تعیین‌کننده در کارایی فرایند تولید به شمار آید.

از سوی دیگر هزینه‌ تولید نیز بسیار حائز اهمیت است. محققان به دنبال این موضوع‌ هستند تا بتوانند با بهینه‌سازی فرایندهای تولید، علاوه بر تولید قطعات نانوساختار با خواص مطلوب، هزینه‌ تولید قطعات را نیز کاهش دهند.

دکتر عباد باقرپور ، مجری طرح با بیان این که هم‌اکنون یکی از چالش‌های تولید قطعات صنعتی موضوع هزینه‌ تمام‌شده‌ قطعه و همچنین اندازه‌ قطعه‌ نهایی است، گفت: امروزه ثابت شده است که استفاده از قطعات نانوساختار در صنایعی از جمله صنایع خودروسازی می‌تواند منجر به کاهش وزن قطعه‌ی نهایی و در نتیجه کاهش مصرف سوخت شود.

وی افزود: از سوی دیگر چالش‌هایی از جمله اندازه‌ قطعه‌ تولیدی و همچنین هزینه تمام‌شده‌ آن به‌عنوان مانعی برای صنعتی شدن فرایند تولید قطعات نانوساختار به شمار می‌روند.

باقرپور خاطر نشان کرد: در این پژوهش سعی شده تا با بهینه‌سازی یک فرایند تولید قطعات نانوساختار، قطعه‌ نهایی هم به لحاظ هزینه‌ تمام‌شده و هم به لحاظ اندازه بهینه شود.

وی با بیان اینکه فرایند تولید در این طرح به‌گونه‌ای بهینه‌سازی شده است که محدودیتی در اندازه‌ی قطعه‌ نانوساختار نهایی وجود نخواهد داشت، اظهار کرد: همچنین اصطکاک ایجاد شده در حین فرایند نیز به نحو مطلوبی کاهش یافته است.

این محقق عنوان کرد: فرایندهای تغییر پلاستیک شدید از جمله فرایندهای نوین تولید قطعات صنعتی به شمار می‌روند. این فرایندها برای تولید قطعات فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در خلال این فرایندها یک قطعه فلز اولیه تحت تغییر شکل‌های شدید و کرنش‌های بسیار بالا قرار می‌گیرد. این عملیات موجب می‌شود تا قطعه‌ اولیه به یک قطعه با دانه‌بندی کریستالی نانویی تبدیل شود. این موضوع باعث می‌شود تا خواص مکانیکی قطعه‌ نهایی به نحو چشمگیری بهبود یابد.

این محقق در خصوص روند تولید و ارزیابی قطعات نانوساختار از جنس مس گفت: در این تحقیق، ریزساختار و خواص مکانیکی فلز مس پس از چندین مرحله اعمال فرایند اکستروژن برشی ساده مورد مطالعه قرار گرفته است.

وی ادامه داد: بدین منظور قطعات فلزی از جنس مس تحت ۱، ۲، ۴، ۶، ۸ و ۱۲ مرحله اعمال فرایند قرار گرفته‌اند. سپس به کمک روش‌های میکروسکوپی از جمله میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی از لحاظ ریزساختاری بررسی شده‌اند. همچنین خواص مکانیکی از قبیل استحکام کششی و تنش تسلیم نیز مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

به گفته وی، تصاویر میکروسکوپی گویای این مطلب هستند که در قطعاتی که تحت اعمال هشت مرحله فرایند اکستروژن برشی ساده قرار گرفته‌اند، دانه‌هایی با اندازه‌ حدود ۱۰۰ نانومتر مشاهده شده است.

وی با بیان اینکه در این نمونه مقدار تنش تسلیم و استحکام کششی به ترتیب ۳۷۱ و ۴۱۱ مگاپاسکال اندازه‌گیری شده‌اند، افزود: این در حالی است که برای قطعاتی که ۱۲ مرحله فرایند را تجربه کرده‌اند، هم رشد دانه و هم افت خواص مکانیکی مشاهده ‌شده است.

وی تاکید کرد: قطعات تولید شده در این فرایند دارای ساختار نانویی بوده و از کیفیت بالایی برخوردارند. هزینه‌ تمام‌شده برای تولید قطعه در این فرایند نسبت به فرایندهای مشابه پایین‌تر است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر عباد باقرپور و دکتر فتح اله قدس- اعضای هیأت علمی دانشگاه سمنان- و دکتر رامین ابراهیمی- عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز- است. نتایج این کار در مجله‌ Materials Science & Engineering A با ضریب تأثیر ۳.۰۹۴ (جلد ۶۷۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۴۶۵ تا ۴۷۵) منتشر شده است.