28818

بررسي تاثير قطر نازل بر رفتار شكست نمونه‌هاي توليدي به روشFDM تحت بارگذاري تركيبي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400

1402/7/3

دكتر مجيد رضا ايت اللهي

مهندسي مكانيك

روش‌هاي ساخت افزايشي (AM) به عنوان فرآيندهاي انقلابي ساخت شناخته مي‌شود كه هر نوع هندسه حتي هندسه‌هاي پيچيده را بصورت لايه¬به¬لايه از يك مدل سه‌بعدي با كمترين ضايعات توليد مي‌كند. مدل‌سازي رسوب ذوب شده (FDM) زيرمجموعه‌اي از AM است كه با بيرون¬راني يك ماده پليمري مذاب روي يك سطح گرم شده كار مي‌كند. در اين روش برخي از پارامترهاي ساخت روي كنترل كيفيت و همچنين عملكرد مكانيكي قطعه نهايي تاثير مي¬گذارد كه برخي از آن¬ها عبارت است از زاويه رستري، جهت لايه¬چيني، دماي نازل و بستر، قطر نازل، سرعت چاپ و غيره. در پژوهش حاضر، تأثير قطرهاي مختلف نازل 4/0، 6/0، 8/0 و 1 ميلي‌متر بردقيقه رفتار شكست تحت بارگذاري مود تركيبي I/II نمونه‌هاي چاپ شده با روش FDM پرداخته شده است. نتايج به ‌دست ‌آمده نشان داده است كه سرعت بارگذاري در آزمون كشش تأثير جزئي بر خواص مكانيكي پايه دارد. براي توضيح بيش¬تر، استحكام كششي نهايي نمونه‌هاي كششي تست شده با نرخ ‌بارگذاري‌ 1 و 5 ميلي‌متر بر دقيقه به ترتيب 56/32 و 71/39 مگا پاسكال است. قطر نازل بالاتر منجر به خواص مكانيكي و رفتار شكست بالاتري شد (به عنوان مثال، نمونه‌هاي چاپ شده با زاويه رستري 45-/45 درجه و قطر نازل¬هاي 4/0 و 1 ميلي‌متر به ترتيب داراي بارهاي شكست 4520 و 5071 نيوتن است). با اين حال، با افزايش زاويه ترك، بار شكست افزايش يافته است و همچنين بارهاي شكست از طريق معيار EMC-J (مفهوم مواد معادل همراه با روش (J-integral) به خوبي پيش‌بيني شد. در نهايت، برخي تصاوير از طريق ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از سطوح شكست نمونه‌هاي شكسته SCB تهيه شد و مكانيسم هاي شكست به طور كلي مورد بحث قرار گرفت.

1402/07/17

Investigating of effect of nozzle diameter on the fracture behavior of FDM specimens under mixed-mode loading condition

9/24/2024 12:00:00 AM

Additive manufacturing (AM) techniques are known as revolutionary fabricating processes that produce any geometry even complex ones from a 3D model layer upon layer the with lowest waste material. Fused Deposition Modeling (FDM) is a subcategory of AM that works by extruding a fine molten polymetric material on a heated platform. In this method, some manufacturing parameters have engaged in controlling the quality and also mechanical performance of the final printed part including raster angle, layer orientation, nozzle and bed temperature, nozzle diameter, printing speed, etc. Here, the effect of various nozzle diameters of 0.4, 0.6, 0.8, and 1 mm on the tensile and mixed-mode fracture I/II fracture behavior of FDM-PLA specimens. The obtained results revealed that testing speed has a minor effect on the basic mechanical properties. For instance, the ultimate tensile strength of tensile specimens printed with 1 mm was 32.56 and 39.71 MPa for test speeds of 1 and 5, respectively. Higher nozzle diameter resulted in higher mechanical properties and fracture behavior (e.g., specimens printed with 45/-45o raster angle and with 0.4 and 1 mm had fracture loads of 4520 and 5071 N, respectively). However, fracture load increased as the crack angle increased and also, fracture loads were predicted through the EMC-J criterion (equivalent material concept coupled with J-integral method) well. Finally, some Scanning Electron Microscopy (SEM) images were prepared from fracture surfaces of fractured SCB specimens and failure mechanisms were discussed comprehensively.

: مدل‌سازي رسوب ذوب شده (FDM)، قطر نازل، خواص مكانيكي، مكانيك شكست، بارگذاري تركيبي مود I/II، مفهوم مواد معادل (EMC).

Fused Deposition Modeling (FDM), Nozzle diameter, Mechanical properties, Mixed-mode I/II fracture behavior, Equivalent Material Concept (EMC).

shadi salamatian

Dr. MajidReza Ayatollahi