جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمد صفری)

موضوع: طراحی قالب‌های نورد حلقه‌های فلنج دار 

ارائه دهنده: محمد صفری

استاد راهنما: دکتر محمد رضا فروزان

استاد مشاور: دکتر محمد رضا نیرومند

استادان داور: دکتر مهدی سلمانی تهرانی – دکتر محمد آرام قرد

چکیده:

فرایند نورد حلقه به دلیل ویژگی‌هایی همچون صرفه‌جویی در مصرف مواد، بهبود خواص مکانیکی، دستیابی به دقت ابعادی بالا و توانایی تولید حلقه‌های بزرگ با مقاطع پیچیده، جایگاهی ویژه در صنایعی مانند نفت و گاز، هوافضا، انرژی و خودروسازی دارد. در میان انواع حلقه‌ها، تولید رینگ‌های فلنج‌دار با مقطع L شکل به علت اهمیت کاربردی و چالش‌های فنی، از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش، طراحی و بهینه‌سازی قالب‌های نورد حلقه برای تولید رینگ‌های فلنج‌دار و شناسایی تأثیر پارامترهای کلیدی فرآیند بر کیفیت محصول بوده‌است. برای دستیابی به این هدف، از روش شبیه‌سازی اجزای محدود سه‌بعدی در نرم‌افزار آباکوس استفاده شد. در کنار شبیه‌سازی متداول با غلتک‌های راهنما، روش میله‌های حرارتی نیز برای ارتقای پایداری و دقت مدل عددی به کار گرفته شد. با این حال، نوآوری اصلی پژوهش نه صرفاً در استفاده از این روش، بلکه در توسعه یک چارچوب بهینه‌سازی جامع از طریق ترکیب شبیه‌سازی عددی و طراحی آزمایش‌ها بود. در این تحقیق سه پارامتر کلیدی شامل شعاع مندرل، سرعت خطی مندرل و شعاع راکورد غلتک اصلی انتخاب و در سه سطح مختلف بررسی شدند. خروجی‌های اصلی شامل انرژی مصرفی، انحراف از قطر معیار و بیضی‌گون شدن حلقه تعریف شد. طراحی آزمایش‌ها به صورت تمام‌عاملی انجام شد و در مجموع ۲۷شبیه‌سازی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که سرعت مندرل بیشترین تأثیر را بر میزان انرژی مصرفی دارد؛ شعاع مندرل عامل اصلی در کنترل بیضی‌گون شدن محصول است و انحراف از قطر معیار رابطه‌ای غیرخطی و حساس با سرعت مندرل دارد. با بهره‌گیری از تحلیل‌های آماری شامل نمودارهای اثرات اصلی و تعاملی، تحلیل واریانس (ANOVA) و نمودارهای درختی تصمیم‌گیری، شرایط بهینه فرآیند تعیین شد. بر اساس این نتایج، ترکیب بهینه پارامترها شامل سرعت مندرل1/37میلی‌متر بر ثانیه، شعاع مندرل 77 میلی‌متر و شعاع راکورد غلتک اصلی41/4 میلی‌متر است که همزمان موجب کاهش انرژی مصرفی، بهبود دقت ابعادی و کاهش اعوجاج هندسی می‌شود. دستاورد اصلی این پژوهش ارائه یک رویکرد بهینه‌سازی سیستماتیک برای فرآیند نورد حلقه‌های فلنج‌دار است. این چارچوب با ادغام شبیه‌سازی اجزای محدود و طراحی آزمایش‌ها، امکان پیش‌بینی دقیق رفتار فرآیند، شناسایی عوامل مؤثر و انتخاب شرایط بهینه را فراهم می‌کند. نتایج تحقیق علاوه بر جنبه‌های علمی، کاربردهای صنعتی نیز دارد و می‌تواند به کاهش هزینه‌های تولید، ارتقای کیفیت محصول و افزایش بهره‌وری در صنایع استراتژیک کمک کند. در نهایت، این پایان‌نامه با تلفیق مبانی نظری، مدل‌سازی عددی و تحلیل آماری، گامی مهم در جهت توسعه فناوری‌های نوین شکل‌دهی فلزات برداشته و می‌تواند به‌عنوان مبنایی علمی و عملی برای طراحی قالب‌ها و بهینه‌سازی فرآیندهای نورد حلقه مورد استفاده قرار گیرد.

واژگان کلیدی: نورد حلقه، رینگ فلنج‌دار، طراحی قالب، شبیه‌سازی اجزای محدود، بهینه‌سازی فرآیند، طراحی آزمایش‌ها، آباکو