Page 32 - חוברת תקצירים מכונות תשפ״ד
P. 32
אפיק אור Afikorr2@gmail.com
תכן מערכת לייצור דגמים תעופתיים בתהליך כבישת אבקות
ME-24-18
מנחים: ד"ר ניר טרבלסי, ד"ר אלעד פריאל, גוני וכטל מורן
מר אריאל כהן Goniv285@gmail.com על הפרויקט בדקה וחצי: https://youtu.be/eAqbv3NzyeE
תקציר:
חומרים מרוכבים מתכתיים מבוססי אלומיניום )AMCs( מהווים בסיס חשוב לשימושים רחבים בתעשיות רבות, כגון הרכב, התעופה והגרעין, בשל מגוון תכונות מכניות ופיזיקליות ייחודיות. ביניהן משקל סגולי נמוך, קשיחות גבוהה, עמידות לשחיקה, לעומסים ולטמפרטורות גבוהות. אחת מהטכנולוגיות הנפוצות לייצור AMCs היא מטלורגיית אבקות )Powder Metallurgy(, שבה אבקות מעורבבות לכדי תערובת אחידה ונדחסות לכדי גוף מוצק, שאחריו מבוצע תהליך סינטור )Sintering( לחיזוק קשרי החלקיקים במטריצה. הצפיפות המתקבלת מתהליך הדחיסה משפיעה באופן משמעותי על תכונות החומר בתוצר הסופי, ולכן יש צורך בשליטה מדויקת בפרמטרים המשפיעים על תהליך הדחיסה. במסגרת מחקר מתמשך במרכז לחקר תרמו-מכניקה וכשל של חומרים CTMFM, פותחו מודלים נומריים לאפיון תהליך הדחיסה, הדורשים תיקוף. מטרת הפרויקט היא תכנון מערכת דחיסה לייצור דגמים תעופתיים בתהליך של כבישת אבקות, שישמשו לתיקוף המודלים הנומריים שפותחו במחקר. המערכת יועדה לשימוש בתוך מערכת קיימת בעלת גיאומטריה חיצונית מוגדרת, ומכילה התאמות שנדרשו ליצירת הרכיב הנדרש בעל גאומטריה צינורית, עם מדרגה פנימית וחיצונית. חישובי חוזק, קריסה וכניעה בוצעו לבחירת התצורה המתאימה למערכת, ולאחריהם בוצעו אנליזות אלמנט סופי בתוכנת SOLIDWORKS לאישור עמידותה. המערכת כוללת מנדרל להטבעת החלל הפנימי, אינסרט בצורת כוס המכתיב את הגאומטריה החיצונית, וטבעת המאפשרת למנדרל תנועה רציפה. בנוסף, מערכת חליצה הכוללת חולץ (מקב) ובסיס המאפשרים את הוצאת המנדרל מהדגם המצופף כשהוא תפוס בשאר המערכת. חלקי האינסרט פוצלו לשלישים כדי לאפשר פתיחה לצדדים במקום שליפה והפעלת עומס נוסף. האבטיפוס הראשוני יוצר בהדפסת תלת ממד, ושימש לדחיסת כדוריות פלסטלינה, אשר דימו את דפוסי זרימת האבקה בתהליך. לאחר מכן, חלקי המערכת יוצרו בעיבוד שבבי ובהדפסת תלת ממד מחומר PLA-CF, ושימשו לדחיסת אבקת אלומיניום. תוצאות הניסויים הצביעו על הצלחה ביצירת צורניות נכונה לחלק, יכולת חליצת הדגם מהאינסרטים וחליצת המנדרל מתוך החלק, אך התגלו פערים משמעותיים בצפיפויות באזורים שונים, והדגם התפרק באזור בעל הצפיפות הנמוכה במהלך תהליך החליצה. התמקדנו במציאת פתרונות לבעיות אלו, בעזרת אנליזת אלמנט סופי בתוכנת ABAQUS. בעזרת השוואת האנליזה לתוצאות הניסויים הראנו כי אנליזות אלו מדמות את התהליך כראוי ובעזרתן יכולנו להבין את הסיבות לשוני בהצטופפות האבקה. תובנות אלה הובילו אותנו לבצע מספר שינויים בתכן. השינויים העיקריים היו בפיצול המנדרל והלבשת חלק פריק עליו, יחד עם כיסוי אזורי מפתח במנדרל בשכבת TPU, למזעור שטח ההדבקה עליו. דגמים שיוצרו לאחר השינויים היו שלמים ובעלי גאומטריה מתאימה, עבור אבקת אלומיניום טהורה וגם משולבת מחזק.
מילות מפתח: מטלורגיית אבקות, כבישה, תכן מוצר, אנליזה נומרית.
Fig 1. Successfully Fig 2. Compacting and Fig 3. FEA for System Parts Compacted Parts Extracting System Parts
32
