جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمدعلی فلامرز)
موضوع: طراحی و ساخت سيستم کروی سازی پودرفلزی به روش پلاسمای القايی با فرکانس راديويی و بهينه سازی پارامترهای فرايند
ارائه دهنده: محمدعلی فلامرز
استادان راهنما: دکتر محسن بدرسمای – دکتر احسان فروزمهر
استادان مشاور: دکتر احمدکرمانپور – دکتر علی مالکی
استادان داور: دکتر مهدی کاروان – دکتر احمد رضاییان
چکیده:
روش ساخت افزودنی یا چاپ سه بعدی یکی از روش های ساخت مدرن بر مبنای تشکیل تدریجی لایه لایه مواد روی هم می باشد و با توجه به قابلیت ها و مزایای آن نسبت به روش های سنتی، از جمله امکان ساخت قطعات پیچیده و تسریع در فرایند طراحی تا ساخت، در صنایع مختلف مورد توجه قرارگرفته است. یکی از این روش ها، ذوب بستر پودر است که قادر به تولید قطعات پلیمری، سرامیکی و فلزی است، در این روش از یک بستر پودر برای ساخت قطعات استفاده می شود و به علت امکان ساخت قطعات با کیفیت سطح مطلوب و ساخت هندسه های پیچیده یا متخلخل و در نتیجه امکان بهینه سازی هندسی، جایگاه ویژهای در صنعت پیدا کرده است. ماده اولیه ی این روش، پودر است و خواص اولیه پودر، تاثیر بسزایی در فرایند ساخت و کیفیت قطعه نهایی دارد. از طرفی پودر ورودی به این سیستم باید دارای ویژگی هایی باشد تا قطعه نهایی تولید شده دارای کیفیت مناسب، تراکم کافی، خواص مکانیکی مورد انتظار و حداقل عیوب باشد و فرایند ساخت به درستی انجام شود. از جمله مهمترین ویژگیهای پودر مورد استفاده در این روش شکل کروی، توزیع اندازه کم ذرات، جریان پذیری و عدم وجود ناخالصی در آن است. برای فراوری پودری با خواص ذکر شده لازم است از روشهای تولید پودر که امکان کنترل اندازه ذرات و کروی سازی پودر را دارد استفاده شود. در میان روش های تولید یا فراوری روش کروی سازی پلاسمای القایی با فرکانس رادیویی به دلیل تولید پودر کروی با کیفیت مورد نیاز برای ساخت افزودنی، مورد توجه بیشتری قرار گرفته است و یک روش تجاری برای تولید پودر کروی مورد استفاده در ساخت افزودنی به حساب می آید. از مزایای این روش نسبت به سایر روش های تولید پودر میتوان به درصد کرویت بیشتر، صافی سطح بیشتر، توزیع اندازه ذرات کمتر و عدم آلودگی محیطی اشاره کرد؛ همچنین امکان آلیاژسازی، اکسیژنزدایی و تصفیه پودرهای بازیافتی از دیگر توانایی های این روش تولید پودر است و پودر کروی علاوه بر استفاده در روش ساخت افزودنی، کاربردهای دیگر از جمله در پوشش دهی فلزی دارد. به علت محدودیت های موجود در کشور در زمینه تولید پودر کروی و نیاز صنعت به این ماده اولیه، بومی سازی این روش در ایران علاوه بر اینکه کشور را از واردات این مادهی اولیه بی نیاز می کند، امکان کاهش هزینه چاپ سه بعدی فلزی و بازیافت مواد را فراهم می کند. علاوه بر مزایای این روش فراوری پودر، مزایا و قابلیت های بلقوه این پژوهش دستیابی به فناوری پلاسمای القایی است که خود زمینه های تحقیق و پژوهش را فراهم می کند.
در این پژوهش در ابتدا مطالعه و بررسی فیزیک پلاسما و روند تولید پودر به روش استفاده از پلاسمای القایی با فرکانس رادیویی و سپس مروری بر پژوهش های انجام شده در راستای کنترل متغیرهای این فرایند، اجزای مختلف سیستم، چالش ها و نکات طراحی انجام شده است و طراحی اولیه و ساخت سیستم امکان سنجی تشکیل پلاسمای پایدار با در نظر گرفتن نکات بررسی شده از پژوهش های پیشین انجام شده است. سپس با آزمون های مختلف و تغییر پارامترهای دستگاه ساخته شده، ایجاد پلاسمای سرد، کنترل متغیرهای پلاسمای سرد و سپس تبدیل پلاسمای سرد به گرم و پایداری پلاسمای گرم با کنترل متغیرهای فرایند انجام شده است. پس از دستیابی به پلاسمای بهینه و پایدار در این دستگاه، سایر اجزا از جمله سیستم جمع آوری پودر و سایر بخش های مورد نیاز به مجموعه افزوده شده است و در نهایت آزمون های دریافت پودر با استفاده از این دستگاه مطابق پژوهش های پیشین روی پودر آلومینیوم و مولیبدن، طراحی و بررسی شده است. با تکرار آزمون های مختلف و تغییر شرایط و متغیرهای موثر بر فرایند، ذرات ریز آلومینیوم و مولیبدن کروی با درصد کرویت بالا، سیستم جمع آوری پودر و شرایط بهینه با دستگاه ساخته شده استخراج و در نهایت نتایج آزمون ها، شرایط بهینه برای دستگاه، نتایج و نکات این پژوهش و پیشنهادها در ادامه آورده شده است.