به گزارش شاه بلاگ به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، تولید قطعات صنعتی، به ویژه قطعات حجیم، نیازمند به كارگیری فرایندهای تولید پیچیده است. این قطعات باید دارای ویژگی های خاصی باشند تا بتوانند بهترین عملكرد ممكن را ارائه دهند. بنابراین كیفیت قطعه ی نهایی و عیوب موجود در آن می تواند یك فاكتور تعیین كننده در كارایی فرایند تولید به شمار آید.
از سوی دیگر هزینه تولید نیز بسیار حائز اهمیت است. محققان به دنبال این موضوع هستند تا بتوانند با بهینه سازی فرایندهای تولید، علاوه بر تولید قطعات نانوساختار با خواص مطلوب، هزینه تولید قطعات را نیز كاهش دهند.
دكتر عباد باقرپور ، مجری طرح با بیان این كه هم اكنون یكی از چالش های تولید قطعات صنعتی موضوع هزینه تمام شده قطعه و همچنین اندازه قطعه نهایی است، گفت: امروزه ثابت شده است كه استفاده از قطعات نانوساختار در صنایعی از جمله صنایع خودروسازی می تواند منجر به كاهش وزن قطعه ی نهایی و در نتیجه كاهش مصرف سوخت شود.
وی افزود: از سوی دیگر چالش هایی از جمله اندازه قطعه تولیدی و همچنین هزینه تمام شده آن به عنوان مانعی برای صنعتی شدن فرایند تولید قطعات نانوساختار به شمار می روند.
باقرپور خاطر نشان كرد: در این پژوهش سعی شده تا با بهینه سازی یك فرایند تولید قطعات نانوساختار، قطعه نهایی هم به لحاظ هزینه تمام شده و هم به لحاظ اندازه بهینه شود.
وی با بیان اینكه فرایند تولید در این طرح به گونه ای بهینه سازی شده است كه محدودیتی در اندازه ی قطعه نانوساختار نهایی وجود نخواهد داشت، اظهار كرد: همچنین اصطكاك ایجاد شده در حین فرایند نیز به نحو مطلوبی كاهش یافته است.
این محقق عنوان كرد: فرایندهای تغییر پلاستیك شدید از جمله فرایندهای نوین تولید قطعات صنعتی به شمار می روند. این فرایندها برای تولید قطعات فلزی مورد استفاده قرار می گیرند. در خلال این فرایندها یك قطعه فلز اولیه تحت تغییر شكل های شدید و كرنش های بسیار بالا قرار می گیرد. این عملیات موجب می شود تا قطعه اولیه به یك قطعه با دانه بندی كریستالی نانویی تبدیل شود. این موضوع باعث می شود تا خواص مكانیكی قطعه نهایی به نحو چشمگیری بهبود یابد.
این محقق در خصوص روند تولید و ارزیابی قطعات نانوساختار از جنس مس گفت: در این تحقیق، ریزساختار و خواص مكانیكی فلز مس پس از چندین مرحله اعمال فرایند اكستروژن برشی ساده مورد مطالعه قرار گرفته است.
وی ادامه داد: بدین منظور قطعات فلزی از جنس مس تحت ۱، ۲، ۴، ۶، ۸ و ۱۲ مرحله اعمال فرایند قرار گرفته اند. سپس به كمك روش های میكروسكوپی از جمله میكروسكوپ الكترونی عبوری و میكروسكوپ الكترونی عبوری روبشی از لحاظ ریزساختاری بررسی شده اند. همچنین خواص مكانیكی از قبیل استحكام كششی و تنش تسلیم نیز مورد ارزیابی قرار گرفته اند.
به گفته وی، تصاویر میكروسكوپی گویای این مطلب هستند كه در قطعاتی كه تحت اعمال هشت مرحله فرایند اكستروژن برشی ساده قرار گرفته اند، دانه هایی با اندازه حدود ۱۰۰ نانومتر مشاهده شده است.
وی با بیان اینكه در این نمونه مقدار تنش تسلیم و استحكام كششی به ترتیب ۳۷۱ و ۴۱۱ مگاپاسكال اندازه گیری شده اند، افزود: این در حالی است كه برای قطعاتی كه ۱۲ مرحله فرایند را تجربه كرده اند، هم رشد دانه و هم افت خواص مكانیكی مشاهده شده است.
وی تاكید كرد: قطعات تولید شده در این فرایند دارای ساختار نانویی بوده و از كیفیت بالایی برخوردارند. هزینه تمام شده برای تولید قطعه در این فرایند نسبت به فرایندهای مشابه پایین تر است.
این تحقیقات حاصل تلاش های دكتر عباد باقرپور و دكتر فتح اله قدس- اعضای هیأت علمی دانشگاه سمنان- و دكتر رامین ابراهیمی- عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز- است. نتایج این كار در مجله Materials Science & Engineering A با ضریب تأثیر ۳.۰۹۴ (جلد ۶۷۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۴۶۵ تا ۴۷۵) منتشر شده است.