جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای ابوالفضل نه روزیان)

موضوع: شبیه­ سازی فیزیکی و اجزای محدود فرآیند اکستروژن آجر

ارائه دهنده: ابوالفضل نه روزیان

استادان راهنما: آقای دکتر عباس قائی

استادان مشاور: آقای دکتر صالح اکبرزاده

استادان داور: آقای دکتر محسن صفوی، آقای دکتر مهدی کاظمی       

چیکده:

اکستروژن یکی از فرآیندهای تولید است که در آن ماده به داخل یک محفظه فرستاده می­ شود و تحت فشار قرار می­ گیرد. در خروجی محفظه یک قالب با شکل مورد نظر قرار داده می­ شود. ماده فشرده شده از قالب خارج می ­شود و شکل مقطع قالب را به خود می ­گیرد. بدین ترتیب، یک شمش ممتد، با مقطع یکسان به دست خواهد آمد. این فرآیند برای بسیاری از موارد از جمله فلزات، پلیمرها، سرامیک ­ها و آجر مورد استفاده قرار می­گیرد. از مزایای اکستروژن می­ توان به سرعت بسیار بالای تولید، خواص مکانیکی مناسب محصول، هزینه پایین و تولید اشکال با مقاطع متنوع اشاره کرد. با این حال، محدودیت مهم این روش این است که سطح مقطع قطعه اکسترود شده باید در تمام طول آن یکنواخت باشد. اگر فرآیند اکستروژن به درستی طراحی نشود،  محصول این فرآیند ممکن است شامل عیوبی از جمله ترک‌های سطحی، ترک‌های داخلی، خطوط سطحی و عدم مستقیم بودن باشد. در اکستروژن آجر، معمولا مواد اولیه موردنظر به صورت پودر با یک سیال مانند آب ترکیب شده و یک گل به وجود می­آید. این گل توسط بخش تزریق که می تواند به صورت حلزونی یا پیستونی باشد به داخل محفظه اکستروژن رانده می­ شود. در انتهای محفظه قالب قرار داده می­ شود تا گل به صورت شمش پیوسته از قالب خارج شود. از مهمترین عیوب اکستروژن آجر می ­توان به پارگی لبه‌های سطحی، لایه لایه شدن، جهت یابی ترجیهی ذرات و جدایش دانه ­ها اشاره کرد. با اصلاح مواد اولیه از جمله اندازه ذرات و درصد رطوبت می­توان برخی از این مشکلات را حل کرد. اما برخی عیوب به دلیل طراحی نامناسب محفظه و قالب به وجود می­آید. به طور کلی، یکی از مهمترین عواملی که باعث ایجاد عیب در محصول اکستروژن می­شود، عدم یکنواختی سرعت در خروجی قالب است. از موارد مهم دیگر ایجاد فشار نامناسب داخل محفظه قالب می‌باشد. فشار کم یا زیاد نیز می­ تواند باعث بروز عیب در محصول نهایی گردد. کنترل اصطکاک نیز از مسائل بسیار مهم در اکستروژن است. با توجه به تعدد پارامترهای ذکر شده، کنترل این فرآیند پیچیده است و طراحی آن اصولا کار ساده ­ای نیست. با بررسی‌های انجام شده در این تحقیق سعی شده است که مدل هرشل-بالکلی به عنوان مدل ماده برای شبیه‌سازی این فرآیند انتخاب شود و سپس با استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌ سازی و پارامتر‌های موثر بر روی خروجی محصول، بهترین طول قالب برای یکسان سازی سرعت خروجی ذرات گل بدست می‌آید. در نهایت برای اطمینان از نتایج شبیه‌ سازی عددی، شبیه‌ سازی فیزیکی انجام خواهد شد.