| دسته بندی | شیمی |
| فرمت فایل | docx |
| حجم فایل | 345 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 12 |
پلیمرهای قالب مولکولی (Molecularly Imprinted Polymers) نانوسامانههای هوشمندی هستند که در حضور یک مولکول به عنوان الگو شکل میگیرند و میل شیمیایی اختصاصی و بالایی نسبت به مولکول الگو دارند و مکانیزم آنها شبیه آنتیبادیها یا آنزیمها است. از MIPها در ساخت آنتیبادی برای پروتئین، جداسازی در کروماتوگرافی، ساخت حسگرها، فرایندهای جداسازی و استخراج استفاده میشود. قالب مولکولی در سطح گستردهای به عنوان یک تکنیک مناسب است و دارای فواید آشکاری مانند آمادهسازی آسان، هزینهکم و استحکام شیمیایی و مکانیکی بالا میباشد. بنابراین ساخت MIPها به عنوان یک برنامه کاربردی وسیع میتواند جذب و جداسازی ترکیبات شیمیایی خاص در محیطهای حقیقی مانند آب، پساب، محیطزیست، سیستمهای زیستی، صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی را فراهم ساخته و به عنوان حسگرهای زیستی و انتقال دارو مورد توجه قرار گیرد.
فهرست مطالب
چکیده. 3
مقدمه. 3
روش آمادهسازی .. 5
روشهای تعیین ویژگیهای .. 7
آنالیزهای جذب و واجذب... 8
کاربردهای .. 9
نتیجهگیری... 11
منابـــع و مراجــــع.. 12
| دسته بندی | صنایع |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 26 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 36 |
مقدمه
اپراتورها بر روی برخی از دستگاهها با این گونه مواد در عملیات کاملاً رضایت بخش و مطلوب می باشد. اما دیگران که سعی در آنها داشته اند در دستیابی به موفقیت های اقتصادی با شکست موجه شده اند،مواد قابل ریخته گری با آلومینیوم بالا (بسیار زیاد) به طور عادی با روکش های الومینیومی بالا مورد استفاده قرار گرفته اند و مواد قابل ریختگی سیلیس با پوشش سیلس مورد استفاده قرار گرفته اند . از آنجائیکه آن غالباً قسمت میانی و مرکزی یک پوشش می باشد که ابتدا در معرض فرسایش و تحلیل رفتن قرار می گیرد .
کشش و جاذبه واضح و آشکاری در قادر بودن در تعمیر یک ناحیه بوسیله کوبیدن وجود داشته است . و همچنین در آوردن پوشش عقب در سرویس و اجازه دادن به استفاده کامل از بقیه موادنسوز باقی مانده در ان نسبت فرسایش و تحلیل سرعت کمتری داشته است وجود داشته است .
در کوره های قوسی با ظرفیت 25 تن ، نمونه ای از آجرهای پوششی آلومینیومی تا بیش از 200ریختگی وجود دارد . برای کوره های بزرگ از ظرفیت 150 تن مدت زمان از 110 یک امر بسیار خوب مد نظر قرار می گیرد . و دستگاههای زیادی وجود دارد که عمر پوشش تا حد جزئی بیشتر از 60 می باشد .
پوشش نسوز :
مواد نسوزی که درپوشش های نسوز کوره های قوسی الکتریکی اصلی مورد استفاده قرار می گیرند ممکن است که از مواد مغناطیسی و یا مغناطیسی کروم و یا dolomite باشد. آجرها ممکن است بعد از اینکه به شکل آجر گرفتند پخته شوند و یا نا پخته باقی بمانند.dolomite های قیر اندود شده ممکن است در قطعات و بلوک های کوبیده شده بزرگ مورد استفاده قرار بگیرند و آجرها ممکن است در قطعات و بلوک های کوبیده بزرگ مورد استفاده قرار بگیرند و آجرها ممکن است در کنار هم گذاشته شوند تا قطعات تکمیلی پوشش نسوز شکل بگیرند به صورتیکه مجرا ممکن است به وسیله گذاشتن در یک تعدادی از قطعات و بلوک های بسیار بزرگ به جای ساختن پوشش نسوز با آجرها به تنهایی در تراز همدیگر قرار بگیرند .
چندین سال قبل پوشش نسوز در کوره های قوسی به دو قسمت تقسیم شده بود : یک پوشش نسوز عقبی که نسبتاً نازک بود و یک میزان شخصی از مواد عایق را فراهم می اورد و در نزدیکی پوسته بود و یک پوشش نسوز کار که در معرض نعویض منظم بود در کوره های مدرن عالباً این عمل برای استفاده از یک پوشش نسوز به تنهایی می باشد که به طور کامل در هر زمان که کوره مجدداً پوشش داده شودبرداشته می شود و در نزدیکی پوسته فولادی قرار دارد . عقیده براین می باشد که برای عمر پوشش نسوز برای داشتن گرمای هدایت شده از طریق پوسته بوسیله این روش مفید می باشد که در مقایسه با عایق سازی که در موقعیکه یک پوشش نسوز عقبی جداگانه مورد استفاده قرار می گرفت اثر می گذارد ارجهیت دارد.
پوشش نسوز مجرا ممکن است در میزان ضخامت از 18 اینچ تا 12 اینچ متفاوت باشد. یک تعدادی از کوره ها از پوشش نسوز 18 اینچ استفاده می کنند اما حالا تعداد زیادی وجود دارند که از پوشش های نسوز 5/13 اینچ از آجرهای جداگانه استفاده می کنند. به منظور ارائه یک عمر بهتر به خوبی یک پوشش نسوز ضخیم تر مطالبه می شود و علاوه بر این ظرفیت و گنجایش برای ضایعات را افزایش می دهد که باعث توسعه و بهبود سرعت و میزان خروج و تقلیل منطقی و حاصله در تحلیل مواد نسوز در هر تن از ساخت فولاد می شود. تولید افزایش یافته برای تحلیل نیروی افزایش یافته موازنه هایی را ارئه می کند که از استفاده از یک پوشش نسوز نازکتر انتظار می رود.
در بیشتر کشورها پوشش نسوز از آجرهای مغناطیسی –کروم و یا مغناطیسی ساخته می شود که یا پخته شده هستند و یا ناپخته هستند و با ورقه های فولادی شل و نرم (آزاد) در اتصالات ساخته می شوند (در قاره اروپا) بهر حال در قاره اروپا و تا حدی در UK . برخی از اپراتورها از بلوک ها و قطعات dolomite قیر اندود شده بزرگ استفاده می کنند.
هزینه اصلی و اولیه بطور قابل توجهی نسبت به یک پوشش نسوز مغناطیسی ارزان تر می باشد اما بقیه یک طول عمر طولانی تر دارند . بواسطه هزینه های نسبی مواد ، هزینه در تن از تولید مشابه با دو نوع از پوشش های نسوز می باشد . تهیه و تدارک قطعات و بلوک های dolomite قیر اندود شده فشرده از بهترین نوع کیفیت می باشند. در زمان پوشش دهی مجدد با عمر پوشش نسوز کوتاهتر می تواند دارای اثراتی بر روی هزینه بطور قابل توجه داشته باشد . قطعات و بلوک های dolomite ممکن است دارای آهن های قراشه و شکسته شده باشد که پوشش نسوز را قادر می سازد تا به سرعت به طرف پائین کشیده شود . و حال آنکه آجرهای اصلی که ورقه های فلزی در بین آنها گذاشته شده اند از نظر چسبندگی بسیار قوی به یکدیگر قابل اعتماد و اطمینان باشند و بدین صورت کار برداشتن را طولانی تر می کند. بنابراین بهم پوشش نسوز dolomite می تواند برداشته شودو بسیار سریع تعویض شود حتی یک زمان کوتاهتری نیز آن را ارائه نتایج اقتصادی در رابطه با آنهائیکه از استفاده از آجرهای مغناطیسی - کروم و مغناطیسی پخته و نپخته بدست می آید متوقف نمی سازد. علیرغم این بسیاری از اپراتورها یک طول عمر طولانی تر و پوشش دهی مجدد کمتری را ترجیح می دهد. چون این تهیه و تدارک فولاد را برای دور زدن جدول برنامه ساعات آسانتر می سازد برای بسیاری از عملیات های ساخت فولاد آجرهای مغناطیسی تقویت شده با پانر فیلتر وپخته تا حد بیشتری رضایت بخش تر می باشند.
در کوره هایی که ضایعات زنگ نزن را تولید می کنند وبویژه در مواقعی که ناخن زنی اکسیژن برای ضایعات زنگ نزن مورد استفاده قرار می گیرد نتایج بسیار خوبی با آجرهای مغناطیسی- کروم هم به صورت پخته شده وهم ناپخته بدست آمده است.این امرها در کوره هایی که انواع دیگری از فولاد را می سازند کمتر رضایت بخش می باشد،به این علت که خواصی وجود دارد که برای کنترل شدت وسختی واستحکام میزان کروم در فولاد می باشد واگر پوششهای نسوز مغناطیسی – کروم بر روی یک برنامه ساخت فولاد ترکیب یافته (مخلوط)مورد استفاده قرار بگیرد .همیشه امکان دستیابی به این خصوصیات و کیفیات وجود ندارد .
خواص آجرهای مغناطیسی –کروم و مغناطیسی در قسمت قبلی شرح داده شده اند و تجزیه و تحلیل آنها در بخش دوم شرح داده شده اند.
اگر قطعات و بلوک های dolomite مورد استفاده قرار می گیرند .این امر اهمیت دارد که مواد می بایستی در سلیس پایین و کم باشند و بسیار خوب پخته شوند بصورتی که آن بطور کامل در آب سرد گذاشته شود و منقبض شود.پس آن می بایستی خورد شود و از صافی رد شوند و اندازه گیری شود (درجه بندی شود)و مجددا شکل بگیردو با میزان مناسبی از قیر مخلوط شود و به اندازه مناسبی در اطراف میله و قطعه تقویت فلز کوبیده شوند تا قادر به تولید رضایت بخش قطعات برای تولید در این اندازه های بزرگ باشند موقعیکه دریافت شد ، قطعات و بلوک ها در قسمت بیرونی آنها با قیر و قیر گونی پوشیده شود بصورتیکه در مقابل رطوبت تا چندین هفته استحکام داشته باشند.
پس آنها می توانند از پیش مرتب شوند تا با کنتورها و فاز اصلی یک کوره ویژه جفت و جور شوند .و تا زمان مورد نیاز ذخیره شوند . اگر که آنها در برشهای بسیار بلند نگهداشته شوند بسیار از آنها به هدر خواهد رفت. این امر بسیار اهمیت دارد که بلوک ها و قطعات از برش و حالت مواد خام به همان شکل و ترتیب که آنها از تهیه کننده دریافت شده اند بیرون آورده می شوند. و می بایستی دقت لازم به عمل بیاید تا اطمینان حاصل کنیم که برشهای ایستاده بزرگتر از آنچه که برای نگهداری دستگاه به طور سالم در اتفاقات از یک پوشش نسوز جداگانه با عمر کمتر مورد انتظار نباشند.
در حال حاضر هزینه نصب بلوک ها و قطعات dolomite قیر اندود شده بزرگ بیشتر از نیمی از آن پوشش نسوز از ضخامت مساوی حاصله از آجر های مغناطیسی-کروم و مغناطیسی نمی باشند.
معمولاً بیشترین حد فرسایش بر روی جدارهای اطراف کوره های قوسی صورت می گیرند و همچنین فوراً در بالای مجرا و مسیر کفه و سرباره و در پشت هر الکترود صورت می گیرند یعنی در جایی که درجه حرارت در بیشترین حد کوره ها با نیروی زیاد باشد. علاوه بر این کفه و سر باره و ترشح فلز ناشی شده از تراکم و فشردگی قوس بر روی حمام کوره ، پوشش نسوز را به تمام اطراف کوره می رساند اما آن به وضوح و به طور آشکارا در مناطقی با بالاترین درجه خرارت می باشد که سرعت و نسبت آن و ته آن تا روی پوشش نسوز در ماکسیمم می باشد.
این حالا یک کار استاندارد می باشد که در بسیاری از دستگاه ها مراحل 6-4از مواد نسوز ریختگی الکتریکی از نوع کروم-مغناطیسی را به منظور روکش دادن یک محیط وسیعی از 2 تا 3 مرحله بالا جای می دهند و تا حد جزئی در محیط مقابل هر الکترود افزایش پیدا می کند تا حدی که بستگی به فرسایش اپراتور جداگانه در عمل و کار کوره ویژه دارد. اینگونه مواد نسوز ریختگی الکتریکی اهداف مفید دیگری را در موقعیکه پوشش نسوز برداشته شود انجام می دهد که در زمان فراهم آوردن یک مسیر از تعیین حدود و فواصل بین آجرکاری و سفت کاری می باشد که حالا بدون روکش شده است و آتشدان مغناطیسی می باشد که باقی می ماند. توانایی دستیابی به یک سطح شروع بکار بر روی مواد نسوز ریختگی الکتریکی برای پوشش نسوز جدید در سرعت بخشیدن به عملیات پوشش نسوز دادن مجدد کاری با ارزش می باشد. بدون جدا سازی مواد نسوز، بیشتر زمان برداشتن پوشش ممکن است صرف یکنواخت کردن و هم تراز کردن پایه از پوشش نسوز قدیمی به منظور دستیابی به یک سطح شروع برای پوشش جدید می باشد و این کار مخصوصاً در مواقعیکه dolomite ها و قطعات و بلوکهای آجری از پیش جفت و جور شده مورد استفاده قرار می گیرند می باشد.
مواد نسوز ریختگی الکتریکی می بایستی با تشخیص دقیق مورد استفاده قرار بگیرند به این علت که هزینه های آنها بطور کلی سه تا جهار برابر از آجرهای مغناطیسی-کروم و یا مغناطیسی می باشند.
Taphol در یک کوره قوسی بطور معمول بر بالای سطح فلز / کفه و سرباره وجود دارد اگر چه یک تعداد کمی از اپراتورها از Taphol هایی استفاده می کنند که ریز سطح فلز باشد و احتیاج به بسته شدن در طول کار کردن می باشد. این امر اهمیت زیادی دارد که Tophol می بایستی در شکل خودش در حد امکان در طول عملیات کوره نگهداشته شود. تعمیرات بطور عادی بوسیله گذاشتن و هل دادن یک لوله فولادی در داخل Tophol بزرگ و منبسط شده و کوبیدن مواد اصلی مناسب پیرامون آن صورت می گیرد. بریدگی و یا قطع شدگی قطعات یکنواخت از Topholقدیمی به منظور کم کردن و آزاد گذاشتن فضای کافی پیرامون لوله برای کوبیدن می تواند یک عملیات وقت گیر باشد و به منظور به حداقل رساندن Tophol برخی از اپراتورهای احاطه کننده آن با آجرهای ریختگی و الکتریکی در طول ساختن پوشش نسوز می باشد. این یک کار پر هزینه می باشد. اما موقعیکه به طرز درست ساخت یک چنین Tophol ها از 100 ریختگی و یا بیشتر طول می کشد. و حال آنکه بدون این ساختار آن ممکن است احتیاج به یک نوسازی و تجدید اصلی و اولیه بعد از حدود 40 ریختگی احتیاج داشته باشد و یک تجدید و نوسازی متوالی هر 15-10 ریختگی در طول عمرکوره تکمیل می شود نیز مورد نیاز می باشد.
به واسطه فرسودگی(فرسایش)شدید بر روی پوشش نسوز کوره قوسی در 2ویا 3 مکان،استفاده از رنگ پاش در عملیات آتشدان روباز متعارفتر می باشد.در موقعیکه کوره جدید باشد در هر چند ریختگی مورد استفاده قرار می گیرندو آن در جهت انتهای عملیات حرکت می کند.در موقع استفاده از خمیر وچسب مراقبت ضروری می باشدبه این علت که آن گران می باشد وزمان در طول آنچه که کوره متوقف شده است چون پیستوله نیز گران قیمت می باشدبنابراین،مادامیکه تمدید مدت کار کوره بوسیله پخش کردن آسان می باشد واین امر غالباً به چشم می خورد که هزینه یکی در هر تن از شمشها بزرگتر از آجرکاری وسفت کاری اصلی واولیه می باشد.
| دسته بندی | صنایع |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 70 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 132 |
فصل اول
مقدمه
طراحان نیاز فراوانی به مواد مستحکمتر و مقاومتر در برابر خوردگی دارند. فولادهای زنگ نزن توسعه داده شده و به کار رفته در دهههای دوم و سوم قرن بیستم میلادی، نقطه شروعی برای برآورده شدن خواستههای مهندسی در دماهای بالا بودند. بعداً معلوم شد که این مواد تحت این شرایط دارای استحکام محدودی هستند. جامعه متالوژی با توجه به نیازهای روز افزون بوجود آمده، با ساخت جایگزین فولاد زنگ نزن که سوپر آلیاژ نامیده شد به این تقاضا پاسخ داد. البته قبل از سوپر آلیاژها مواد اصلاح شده پایه آهن به وجود آمدند، که بعدها نام سوپر آلیاژ به خود گرفتند.
با شروع و ادامه جنگ جهانی دوم توربینهای گازی تبدیل به یک محرک قوی برای اختراع و کاربرد آلیاژها شدند. در سال 1920 افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژهای از نوع نیکروم به عنوان اختراع به ثبت رسید، ولی صنعت سوپر آلیاژها با پذیرش آلیاژ کبالت (ویتالیوم) برای برآورده کردن نیاز به استحکام در دمای بالا در موتورهای هواپیما پدیدار شدند. بعضی آلیاژهای نیکل- کروم (اینکونل و نیمونیک) مانند سیم نسوز کم و بیش وجود داشتند و کار دستیابی به فلز قویتر در دمای بالاتر برای رفع عطش سیری ناپذیر طراحان ادامه یافت و هنوز هم ادامه دارد.
1-1- معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها
سوپر آلیاژها؛ آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن- نیکل و پایه کبالت هستند که عموماً در دماهای بالاتر از oC540 استفاده میشوند. سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل مانند آلیاژ IN-718 از فنآوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته و معمولاً به صورت کار شده میباشند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی میتوانند به صورت ریخته یا کار شده باشند.
در شکل 1-1 رفتار تنش- گسیختگی سه گروه آلیاژی با یکدیگر مقایسه شدهاند (سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت). در جدولهای 1-1 و 1-2 فهرستی از سوپر آلیاژها و ترکیب شیمیایی آنها آورده شده است.
سوپر آلیاژهای دارای ترکیب شیمیایی مناسب را میتوان با آهنگری و نورد به اشکال گوناگون در آورد. ترکیبهای شیمیایی پر آلیاژتر معمولاً به صورت ریختهگری میباشند. ساختارهای سرهم بندی شده را میتوان با جوشکاری یا لحیمکاری بدست آورد، اما ترکیبهای شیمیایی که دارای مقادیر زیادی از فازهای سخت کننده هستند، به سختی جوشکاری میشوند. خواص سوپر آلیاژها را با تنظیم ترکیب شیمیایی و فرآیند (شامل عملیات حرارتی) میتوان کنترل کرد و استحکام مکانیکی بسیار عالی درمحصول تمام شده بدست آورد.
1-2- مروری کوتاه بر فلزات با استحکام در دمای بالا
استحکام اکثر فلزات در دماهای معمولی به صورت خواص مکانیکی کوتاه مدت مانند استحکام تسلیم یا نهایی اندازهگیری و گزارش میشود. با افزایش دما به ویژه در دماهای بالاتر از 50 درصد دمای نقطه ذوب (بر حسب دمای مطلق) استحکام باید بر حسب زمان انجام اندازهگیری بیان شود. اگر در دماهای بالا باری به فلز اعمال شود که به طور قابل ملاحظهای کمتر از بار منجر به تسلیم در دمای اتاق باشد، دیده خواهد شد که فلز به تدریج با گذشت زمان ازدیاد طول پیدا میکند. این ازدیاد طول وابسته به زمان خزش نامیده میشود و اگر به اندازه کافی ادامه یابد به شکست (گسیختگی) قطعه منجر خواهد شد. استحکام خزش یا استحکام گسیختگی (در اصطلاح فنی استحکام گسیختگی خزش یا استحکام گسیختگی تنشی نامیده میشود) همانند استحکامهای تسلیم و نهایی در دمای اتاق یکی از مولفههای مورد نیاز برای فهم رفتار مکانیکی ماده است. در دماهای بالا استحکام خستگی فلز نیز کاهش پیدا میکند. بنابراین برای ارزیابی توانایی فلز با در نظر گرفتن دمای کار و بار اعمال شده لازم است، استحکامهای تسلیم و نهایی، استحکام خزش، استحکام گسیختگی و استحکام خستگی معلوم باشند. ممکن است به خواص مکانیکی مرتبط دیگری مانند مدول دینامیکی، نرخ رشد ترک و چقرمگی شکست نیز نیاز باشد. خواص فیزیکی ماده مانند ضریب انبساط حرارتی، جرم حجمی و غیره فهرست خواص را تکمیل میکنند.
1-3- اصول متالورژی سوپر آلیاژها
سوپر آلیاژهای پایه آهن، نیکل و کبالت معمولاً دارای ساختار بلوری با شکل مکعبی با سطوح مرکزدار (FCC) هستند. آهن و کبالت در دمای محیط دارای ساختار FCC نیستند. هر دو فلز در دماهای بالا یا در حضور عناصر آلیاژی دیگر دگرگونی یافته و شبکه واحد آنها به FCC تبدیل میشود. در مقابل، ساختمان بلوری نیکل در همه دماها به شکل FCC است. حد بالایی این عناصر در سوپر آلیاژها توسط دگرگونی فازها و پیدایش فازهای آلوتروپیک تعیین نمیشود بلکه توسط دمای ذوب موضعی آلیاژها و انحلال فازهای استحکام یافته تعیین میگردد. در ذوب موضعی بخشی از آلیاژ که پس از انجماد ترکیب شیمیایی تعادلی نداشته است در دمایی کمتر از مناطق مجاور خود ذوب میشود. همه آلیاژها دارای یک محدوده دمایی ذوب شدن هستند و عمل ذوب شدن در دمای ویژهای صورت نمیگیرد، حتی اگر جدایش غیر تعادلی عناصر آلیاژی وجود نداشته باشد. استحکام سوپر آلیاژها نه تنها بوسیله شبکه FCC و ترکیب شیمیایی آن، بلکه با حضور فازهای استحکام دهنده ویژهای مانند رسوبها افزایش مییابد. کار انجام شده بر روی سوپر آلیاژ (مانند تغییر شکل سرد) نیز استحکام را افزایش میدهد، اما این استحکام به هنگام قرارگیری فلز در دماهای بالا حذف میشود.
تمایل به دگرگونی از فاز FCC به فاز پایدارتری در دمای پایین وجود دارد که گاهی در سوپر آلیاژهای کبالت اتفاق میافتد. شبکه FCC سوپر آلیاژ قابلیت انحلال وسیعی برای بعضی عناصر آلیاژی دارد و رسوب فازهای استحکام دهنده (در سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل و پایه نیکل) انعطافپذیری بسیار عالی آلیاژ را به همراه دارد. چگالی آهن خالص gr/cm3 87/7 و چگالی نیکل و کبالت تقریباً gr/cm3 9/8 میباشد. چگالی سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل تقریباً gr/cm3 3/8-9/7 پایه کبالت gr/cm3 4/9-3/8 و پایه نیکل gr/cm3 9/8-8/7 است.
چگالی سوپر آلیاژها به مقدار عناصر آلیاژی افزوده شده بستگی دارد. عناصر آلیاژی Cr, Ti و Al چگالی را کاهش و Re, W و Ta آنرا افزایش میدهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژها نیز به عناصر آلیاژی افزوده شده به ویژه Cr, Al و محیط بستگی دارد.
دمای ذوب عناصر خالص نیکل، کبالت و آهن به ترتیب 1453 و 1495 و 1537 درجه سانتیگراد است. دمای ذوب حداقل (دمای ذوب موضعی) و دامنه ذوب سوپر آلیاژها، تابعی از ترکیب شیمیایی و فرآیند اولیه است. به طور کلی دمای ذوب موضعی سوپر آلیاژهای پایه کبالت نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل بیشتر است. سوپر آلیاژهای پایه نیکل ممکن است در دمای oC1204 از خود ذوب موضعی نشان دهند. انواع پیشرفته سوپر آلیاژهای پایه نیکل تک بلور دارای مقادیر محدودی از عناصر کاهش دهنده دمای ذوب هستند و به همین لحاظ، دارای دمای ذوب موضعی برابر یا کمی بیشتر از سوپر آلیاژهای پایه کبالت هستند.
1-4- بعضی از ویژگیها و خواص سوپر آلیاژها
1- فولادهای معمولی و آلیاژهای تیتانیوم در دماهای بالاتر oC540 دارای استحکام کافی نیستند و امکان خسارت دیدن آلیاژ در اثر خوردگی وجود دارد.
2- چنانچه استحکام در دماهای بالاتر (زیر دمای ذوب که برای اکثر آلیاژها تقریباً 1371-1204 درجه سانتیگراد است) مورد نیاز باشد، سوپر آلیاژهای پایه نیکل انتخاب میشوند.
3- از سوپر آلیاژهای پایه نیکل میتوان در نسبت دمایی بالاتری (نسبت دمای کار به دمای ذوب) در مقایسه با مواد تجاری موجود استفاده کرد. فلزات دیرگداز (نسوز) نسبت به سوپر آلیاژها دمای ذوب بالاتری دارند ولی سایر خواص مطلوب آنها را ندارند و به همین خاطر به طور وسیعی مورد استفاده قرار نمیگیرند.
4- سوپر آلیاژهای پایه کبالت را میتوان به جای سوپر آلیاژهای پایه نیکل استفاده کرد که این جایگزینی به استحکام مورد نیاز و نوع خوردگی بستگی دارد.
5- در دماهای پایینتر وابسته به استحکام مورد نیاز، سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت کاربرد بیشتری پیدا کردهاند.
6- استحکام سوپر آلیاژ نه تنها مستقیماً به ترکیب شیمیایی بلکه به فرآیند ذوب، آهنگری و روش شکلدهی، روش ریختهگری و بیشتر از همه به عملیات حرارتی پس از شکلدهی، آهنگری یا ریختهگری بستگی دارد.
7- سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت ارزانتر هستند.
8- اکثر سوپر آلیاژهای کار شده برای بهبود مقاومت خوردگی دارای مقداری کروم هستند. مقدار کروم در آلیاژهای ریخته در ابتدا زیاد بود، اما به تدریج مقدار آن کاهش یافت تا عناصر آلیاژی دیگری برای افزایش خواص مکانیکی سوپر آلیاژهای دما بالا، به آنها افزوده شوند. در سوپر آلیاژهای پایه نیکل با کاهش کروم مقدار آلومینیوم افزایش یافت، در نتیجه مقاومت اکسیداسیون آنها در همان سطح اولیه باقی میماند و یا افزایش مییابد، اما مقاومت در برابر انواع دیگر خوردگی کاهش مییابد.
9- سوپر آلیاژها مقاومت در برابر اکسیداسیون بالایی دارند اما در بعضی موارد مقاومت خوردگی کافی ندارند. در کاربردهایی مانند توربین هواپیما که دما بالاتر از oC760 است سوپر آلیاژها باید دارای پوشش باشند. سوپر آلیاژها در کاربردهای طولانی مدت در دماهای بالاتر از oC649 مانند توربینهای گازی زمینی میتوانند پوشش داشته باشند.
10- فنآوری پوششدهی سوپر آلیاژها بخش مهمی از کاربرد و توسعه آنها میباشد. نداشتن پوشش به معنی کارآیی کم سوپر آلیاژ در دراز مدت و دماهای بالا است.
11- در سوپر آلیاژها به ویژه در سوپر آلیاژهای پایه نیکل بعضی از عناصر در مقادیر جزئی تا زیاد اضافه شدهاند. در بعضی از آلیاژها تعداد عناصر کنترل شده موجود تا 14 عنصر و بیشتر میتواند باشد.
12- نیکل، کبالت، کروم، تنگستن، مولیبدن، رنیم، هافنیم و دیگر عناصر استفاده شده در سوپر آلیاژها اغلب گران بوده و مقدارشان در طی زمان متغیر است.
1-5- کاربردها
کاربرد سوپر آلیاژها در دماهای بالا بسیار گسترده و شامل قطعات و اجزاء هواپیما، تجهیزات شیمیایی و پتروشیمی است. موتور F119 که یکی از آخرین موتورهای هواپیماهای نظامی است، نشان داده شده است. دمای گاز در بخش داغ موتور (ناحیه خروجی موتور) ممکن است به دمایی بالاتر از oC 1093 برسد. با استفاده از سیستمهای خنک کننده دمای اجزاء فلزی کاهش پیدا میکند و سوپر آلیاژ که توانایی کار کردن در این دمای بالا را دارد، جزء اصلی بخش داغ به شمار میرود.
اهمیت سوپر آلیاژها در تجارت روز را میتوان با یک مثال نشان داد. در سال 1950 فقط 10 درصد از کل وزن توربینهای گاز هواپیما از سوپر آلیاژها ساخته میشد، اما در سال 1985 میلادی این مقدار به 50 درصد رسید.
در جدول 1-3 فهرستی از کاربردهای جاری سوپر آلیاژها آورده شده است.باید خاطر نشان ساخت، که همه کاربردها به استحکام در دمای بالا نیاز ندارند. ترکیب و مقاومت خوردگی سوپر آلیاژها، مواد استانداردی برای ساخت وسایل پزشکی بوجود آورده است. سوپر آلیا ژها همچنین کاربردهایی در دماهایی بسیار پایین پیدا کردهاند.
فصل دوم
انتخاب سوپر آلیاژها
2-1- کلیات
در جدولهای 2-1 و 2-2 دادههایی درباره تنش گسیختگی سوپر آلیاژها آورده شده است. با مراجعه به شکل 1-1 میتوانید یک نگاه کلی بر روی تنش گسیختگی سوپر آلیاژها داشته باشید. جمعآوری اطلاعات بیشتر به دادههای ارائه شده، از طرف سازندگان و نیز دسترسی به اطلاعات فنی منتشر شده بستگی دارد. به استثناء محصولات نورد شده مانند ورق و میله در بقیه محصولات قطعاً نمیتوان انتظار داشت، که ترکیب شیمیایی بدست آمده، از آزمون در آزمایشگاههای مختلف با یکیدگر برابر و یکسان باشند. ریز ساختار تنها عامل مهم در تعریف و تعیین خواص مکانیکی سوپر آلیاژهاست. تغییر ریز ساختار به معنی تغییر خواص و نتایج آزمون است. بدون توجه به ریز ساختار و شرایط آزمون نتایج بدست آمده، از آزمایش ترکیب شیمیایی از نوع آماری خواهند بود. دنبال کردن و نتیجه گیری از دادهها در هر آلیاژی کاری دشوار است.
2-2- شکل سوپر آلیاژها
سوپرآلیاژها به صورت ریخته (معمولاً عملیات حرارتی شده یا تحت فرآیندهای دیگر قرار گرفته) و یا کار شده (اغلب عملیات حرارتی شده یا تحت فرآیندهای دیگر قرار گرفته) هستند. محصولات ریخته ممکن است به صورت شمش برای ذوب مجدد، یا کار مجدد، مانند آهنگری و یا به شکل محصول نیمه تمام مشابه محصول نهایی باشند. محصولات کار شده اغلب، در حد واسط شکل نهایی مانند، محصولات نورد شده شامل میله، ورق، سیم، صفحه و غیره قرار دارند.
یکی از مسائل مهم متالوژی سوپرآلیاژها در قرن بیستم، تولید شکل نهایی یا نزدیک به آن محصولات کار شده بود. (اشکال ریخته نهایی به روش ریختهگری دقیق چندین دهه است که تولید میشوند). در نتیجه تلاشهای به عمل آمده، فهم کامل فرآیندهای کار گرم و کار سرد، با استفاده از رایانه و به کار بردن فنآوریهای جدید، طراحان را قادر ساخت که شکل محصولات را تا حد ممکن به شکل نهایی نزدیک گردانند.
2-3- دمای کاری سوپرآلیاژها
همانگونه که گفته شد، سوپر آلیاژها عموماً برای کار در دماهای بالاتر از oC 540 و کمتر از نقطه ذوب که معمولاً بالاتر از oC1204 است، مناسب هستند.
آلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن- نیکل عموماص دارای حد دمایی در حدود oC816 هستند. در دماهای بالاتر از این حد از آلیاژهای ریخته استفاده میشود. استحکام اکثر سوپر آلیاژها توسط رسوب فاز ثانویه افزایش پیدا میکند، و حد بالائی محدوده دمائی استفاده از آلیاژ تحت تاثیر نوع پایه آلیاژ (پایه نیکل یا پایه آهن- نیکل) مقدار و نوع رسوب و شکل آلیاژ (ریخته یا کار شده) است.
امروزه در صنعت سوپر آلیاژها کاملاً مشخص است که از چه نوع آلیاژ ویژهای برای کار در یک دمای مشخص استفاده شود. به عنوان مثال اکثر سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن- نیکل کار شده، فقط در دماهای oC704-649 مورد استفاده قرار میگیرند. محدوده دمایی بعضی از سوپر آلیاژها در دمای زیر oC540 و اکثراً کمتر از oC427 شروع میشود. سوپر آلیاژهای کار شده در توربینهای گازی استفاده میشوند، زیرا آلیاژهای تیتانیوم برای این کار مناسب نیستند. آلیاژهای ریخته در بیشترین دما میتوانند کار کنند و از آنها در موتورهای توربین استفاده میشود.
سوپر آلیاژها معمولاً دارای یک ویژگی مقدم بر دیگر ویژگیها هستند. در یک ترکیب شیمیایی مشابه، اگر به صورت ریخته یا کار شده استفاده شوند ممکن است عملیات حرارتی متفاوتی بر روی آنها انجام گیرد. زمانی که یک سوپر آلیاژ به همان شکل تولید شده استفاده میشود برای بهینه کردن یکی از ویژگیهای آن میتوان از یک عملیات فرآیندی استفاده کرد. به عنوان مثال آلیاژ Waspaloy کار شده در ساخت دیسک توربین گاز استفاده میشود. با تنظیم شرایط فرآیند تولید این آلیاژ میتوان با عملیات حرارتی فرآیندی استحکام تسلیم و در نتیجه استحکام گسیختگی خزش آن را بهبود بخشید.
2-4- مقایسه سوپر آلیاژهای ریخته و کار شده
2-4-1- سوپر آلیاژهای کار شده
یک آلیاژ کار شده معمولاً از شمشهای ریخته به دست میآید اما چندین بار تغییر شکل و عملیات پیش گرم روی آن انجام میشود، تا به حالت نهایی خود برسد. آلیاژهای کار شده به مراتب همگنتر از آلیاژهای ریخته که معمولاً دارای جدایش ناشی از فرآیند انجماد هستند میباشند. جدایش نتیجه طبیعی انجماد آلیاژ است، اما در بعضی از موارد به صورت شدیدتری روی میدهد.
آلیاژهای کار شده، معمولاً انعطافپذیرتر از آلیاژهای ریخته هستند. محصولات نورد مانند میلهها از نوع کار شده هستند. انعطاف پذیری آلیاژ باعث میشود که بتوان آنها را به قطعات و اشکال بهتری درآورد. قطعات آهنگری نیز محصولات کار شده هستند که مزیت انعطاف پذیری بالاتر ماده کار شده برای تولید اشکال بزرگتر مانند، دیسکهای توربینهای گازی را دارند.
هر آلیاژ را نمیتوان به شکل کار شده در آورد. بعضی از قطعات فقط به صورت ریخته تولید میشوند. آلیاژهایی که کارپذیری خیلی کمی دارند، ابتدا با متالورژی پودر تولید شده و سپس آهنگری میشوند. برای ساخت دیسکهای سنگین که در ناحیه دماهای متوسط توربین گازی کار میکنند، از آلیاژهای متالورژی پودر و یا آلیاژهای کار شده استفاده میشود. با فرآیند متالورژی پودر میتوان قطعاتی تولید کرد که مستقیماً ماشینکاری شوند.
2-4-2- سوپر آلیاژهای ریخته
سوپرآلیاژهای ریخته در ناحیه دما بالای توربینهای گاز، به ویژه در قطعاتی نظیر پرههای هوا یافت میشوند. اکثر آلیاژهای ریخته از نوع چند بلوری (PC)[1] با دانههای هم محور و بعضی دیگر از نوع انجماد جهتدار یافته (DS)[2] هستند. ریختههای چند بلوری دارای دانههایی هستند که اندازه آنها از یک قطعه به قطعه دیگر تغییر میکند. دانههای یک ریخته انجماد جهتدار یافته، با یکدیگر موازی هستند (عمدتاً به موازات محور طولی پره) و تحت عنوان قطعات انجماد جهتدار یافته دانه ستونی (CGDS)[3] شناخته میشوند. ممکن است یک ریخته انجماد جهتدار یافته فقط دارای یک بلور با محور موازی با محور طولی پرههای توربین باشد، در این صورت به آن تک بلور انجماد جهتدار یافته (SCDS)[4] گفته میشود. آلیاژهای ریخته نسبت به آلیاژهای کار شده استحکام بیشتری در دمای بالا دارند.
ریختههای چند بلوری دانه درشت، نسبت به قطعات آهنگری شده دانهریز استحکام بهتری در دماهای بالا دارند. ترکیب شیمیایی آلیاژ ریخته به نحو موثری تعیین کننده استحکام دما بالای آن است. در فرآیند آهنگری ترکیب شیمیایی آلیاژ نقش چندانی در تعیین قابلیت آهنگری ندارد. سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریخته دارای بالاترین استحکام گسیختگی خزش در دماهای بالا هستند، به همین خاطر از آنها برای کار در پرههای هوا توربین گاز تحت شرایط دمای بالا و تنش زیاد استفاده میشود. در طرف مقابل قطعات آهنگری دانهریز، استحکام تسلیم بالاتر و استحکام خستگی کم دامنه (LCF)[5] بهتری در دماهای متوسط دارند، و به همین دلیل از آنها در ساخت دیسکهای آهنگری شده استفاده میشود.
2-5- خواص سوپرآلیاژها
2-5-1- کلیات
استحکامدهی سوپرآلیاژها توسط سختکاری محلولی (تداخل اتمهای جانشینی همراه با تغییر شکل)، کار سختی (انرژی نهان ناشی از تغییر شکل) و رسوب سختی (تداخل رسوبها همراه با تغییر شکل) افزایش مییابد. هم چنین ایجاد کاربیدها (توزیع مناسب از تداخل فازهای ثانویه به همراه تغییر شکل) به ویژه در سوپر آلیاژهای پایه کبالت افزایش استحکام را در پی دارد. استحکام یک عبارت نسبی است و توسط نوع آن تعریف میشود. بعضی از کاربردها به استحکام تسلیم و بعضی به استحکام نهایی نیاز دارند (خواص کوتاه مدت). در بعضی دیگر از کاربردها استحکام گسیختگی خزش اهمیت دارد (خوص بلند مدت). استحکام گسیختگی خزش سوپرآلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن- نیکل در دماهای بالاتر از oC650 به طور قابل ملاحظهای نسبت به سوپرآلیاژهای پایه کبالت پائینتر است.
2-5-2- سوپر آلیاژهای پیشرفته
سوپرآلیاژهای پایه آهن- نیکل قدیمی مانند آلیاژ 6-25-16 دارای 16% کروم، 25% نیکل و 6% مولیبدن بودند. اولین سوپر آلیاژهای نیکل شامل Nimonic و Inconel از نوع استحکام یافته با محلول جامد بودند. در سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن- نیکل بعدی مقادیر کمی Al (3-2 درصد) و Ti افزوده شده تا در اثر رسوب فاز استحکام در دمای بالا افزایش یابد. بعداً مقدار Al در این سوپر آلیاژها تا 6 درصد افزایش یافت و به دلیل بیشتر شدن نسبت حجمی فاز در زمینه سختی دمای بالای آلیاژ افزایش یافت. سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریخته بیشترین مقایر عناصر سخت کننده را دارند، و تعدادی از قطعات به روشهای CGDS و SCDS از آنها ساخته شدهاند.
تعدادی از سوپرآلیاژهای دارای عناصر سخت کننده بیشتر ( بیش از 40 درصد) به روش متالورژی پودر و کار شده تولید میشوند. سوپرآلیاژهای پایه آهن- نیکل با تقریباً 20%، به حداکثر استحکام خود میرسند، و از این نظر نمیتوانند با سوپرآلیاژهای پایه نیکل کار شده در محدوده دمایی متوسط رقابت کنند. حتی آلیاژهایی با تقریباً 40% (مانند آلیاژ Astroloy) کارایی دراز مدتی در حد بالایی محدوده دمایی متوسط ندارند. امروزه از آلیاژهای متالورژی پودر (P/M) با بالا (تقریباً 50%) برای کار در حد بالایی محدوده دمایی متوسط استفاده میشود، و آلیاژهای کار شده از طراحیها حذف شدهاند.
سوپرآلیاژهای پایه کبالت ریخته چند بلوری، دمای ذوب بالاتری نسبت به سوپرآلیاژهای پایه نیکل دارند، و به همین خاطر استحکام آنها در دماهای بالاتر از oC1093 بیشتر است. اما واقعیت این است که سوپرآلیاژهای پایه نیکل (SCDS) توانایی کار در دماهای بالاتر از oC1093 را دارند، و در بعضی موارد جایگزین آلیاژهای پایه کبالت شدهاند. آلیاژهای پایه کبالت ریخته با شبکه بلوری مکعبی با سطح مرکزدار (آستنیتی FCC)، زمینه محلول جامد و دارای کاربیدهای پیچیده، دارای سابقه موفقی در استفاده در پرههای هواشکن توربین گاز (اکثراً به صورت پرههای هواشکن و گاهی به صورت تیغههای توربین) هستند. آلیاژهای پایه کبالت کار شده کاربردهایی در محفظههای احتراق توربین گاز پیدا کردهاند.
2-5-3- خواص مکانیکی و کاربرد سوپرآلیاژها
استحکام تابعی از زمان است و مدت زمان قرارگیری قطعه در سرویس و دمای آن از عوامل موثر بر انتخاب یک سوپرآلیاژ ویژه هستند. نرخ افت بعضی از آلیاژها در مقایسه با آلیاژهای دیگر کمتر است. به عنوان مثال اگر چه خواص مکانیکی و کاربرد سوپرآلیاژهای پایه نیکل استحکام یافته با فاز اکسید توزیع شده (ODS) [6] دارای استحکامی پایینتر از سوپر آلیاژهای پایه نیکل رسوب سخت شده هستند، ولی نرخ کاهش استحکام گسیختگی خزش کمتری نسبت به انواع مشابه رسوب سخت شده دارند. در نتیجه وقتی نرخ کاهش استحکام بهتر در اولویت اول، قرار داشته و استحکام اولیه نیز قابل قبول باشد، یک آلیاژ ODS به مدت طولانیتری میتواند کار کند.
در شکل 2-2 رفتار استحکام گسیختگی خزش یک آلیاژ ODS با سه گروه مختلف سوپر آلیاژها مقایسه شده است.
آلیاژی که عمر گسیختگی طولانیتری دارد، برای تولید قطعاتی که دمای کاری آنها در داخل محدوده خزش قرار دارد، ترجیح داده میشود. یک آلیاژ انجماد جهتدار یافته دانه ستونی، در شرایط خزش با کرنش پایین دارای استحکام کمتری نسبت به آلیاژ چندبلوری است.
سوپرآلیاژها انعطافپذیر هستند، ولی عموماً انعطافپذیری سوپرآلیاژهای پایه کبالت نسبت به سوپرآلیاژهای پایه آهن- نیکل و پایه نیکل کمتر است. سوپرآلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن- نیکل در شرایط اکسترود شده، آهنگری شده و یا نورد شده وجود دارند اما آلیاژهای پر استحکامتر فقط در شرایط ریخته یافت میشوند.
| دسته بندی | ریاضی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 604 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 134 |
آزمونهای دونمونه ای
درمطالعات تجربی، شبه تجربی که درآنها عملکرد متغیر موردمطالعه درشرایط متفاوت باهم مقایه میشوند طبیعت پرسش درمورد معنی دار بودن تفاوت درمیانگین، پیش میآید. درچنین شرایطی به ندرت پرسش درموردطبیعت اطلاعات مطرح میشود. چرا که درمطالعات تجربی واقعی دادهها معمولاً حالت کلی به خود میگیرند. فرض کنید دریک مطالعه ساده تجربی درمورد یک داردکارایی آن دردوحالت متفاوت (گروه آزمایش و گروه شاهد) اندازه گیری شده است. میانگینهاممکن است ه طورقابل توجهی با هم تفاوت داشته باشند. آیا اگر مطالعه مجدداً تکرار شود. تفاوتهای مشابهی به وقت میآید؟ اینجاست که یک محقق میخواهد معنی دار بودن آماری تفاوت میانگینهابین دو گروه، آزمایش و شاهد را آزمایش کند.
در بیشتر مدلهایی که برای شیوههای استنباطی موردبحث قرارمیگیرد به طورتجربی ساختار معینی را دربارة توزیع جامعه فرض میکنند، رفتار آزمونها همه برمبنای این فرضا هستند که اندازههای پاسخ، نمونههایی از جامعههای نرمال تشکیل میدهند. این شیوهها برای ساختن استنباطهایی دربارة مقادیر پارامترهای طرحریزی شده اند که وقتی مجاز به استفاده از منحنی جامعه نرمال هستیم به کار میروند. به طورکلی، اینها را شیوههای استنباط پارامترهای نظریه نرمال مینامند.
نمونههای مستقل (واریانس نامعلوم)
وقتی هدف انجام مقایسه ای بین دوجامعه یا دو گروه است وضعیتی را بررسی میکنیم که درآن دادههابه شکل نمونههای تصادفی به حجم از جامعه 1 و به حجم از جامعه 2 تحقق یافتهاند.
از جامعه 1
از جامعه 2
1) نمونه ای تصادفی از است.
2) نمونهن ای تصادفی از است.
3) مستقل اند.
فرض آزمون:
آماره آزمون:
فرض مقابل:
ناحیه رد در سطح معنی داری :
برمنظورمقایسه دربرنامه جهت آموزش کارگران صنعتی برای انجام کاری تخصصی 20کارگردرآزمایش شرکت داده میشوند. از بین آنهابه طورتصادفی 10نفر را برای آموزش به وسیله روش 1و10نفر بقیه را با روش 2 آموزش میدهند. بعدازتکمیل دورة آموزش همه کارگران درمعرض یک آزمون زمان و حرکت قرارمیگیرند که سرعت انجام یک کارتخصصی را ثبت میکند. دادههای زیر به دست آمده اند:
|
24 |
27 |
16 |
18 |
21 |
16 |
23 |
11 |
20 |
15 |
روش 1 |
|
28 |
25 |
26 |
28 |
17 |
23 |
19 |
12 |
31 |
23 |
روش 2 |
فرض برابری دو برنامه آموزشی در برابر فرض رو میشود میتوان نتیجه گرفت که آموزش به وسیله روش دوم بهتر ازروش اول میباشد.
وقتی که هردوحجم نمونه ای بزرگتر از25 یا 30 باشند لازم نیست که فرض کنیم توزیع جامعههای مادر، نرمال هستند زیرا قضیه حدمرکزی تضمین میدهد که تقریباً به صورت تقریباً به صورت توزیع شدهاند.
از واحد آزمایش موجود واحد را برای دریافت گروه 1 به طورتصادفی برگزینید و بقیه واحد را به گروه 2 نسبت دهید انتخاف تصادفی موجب میشود که تمام گزینش ممکن برای انتخاب شدن همشانس باشند.
در روش آزمایش فرضیههای عنوان شده نتوان فرض کرد که واریانسهای دو جامعه برابرند آنگاه روش آزمون فوق باید اصلاح گردد. در این صورت آماره آزمون به صورت زیر خواهد بود.
و درجه آزادی برای t برابرخواهد بود با:
نمونههای مستقل با واریانس معلوم
دوجامعه با میانگینهای نامعلوم و واریانسهای معلوم را درنظر گیرید.
فرض آزمون:
آماره آزمون:
فرض مقابل:
ناحیه رد درسطح معنی داری :
نمونههای وابسته:
درمقایسه دو عامل مطلوب آن است که واحدهای آزمایش تا جایی که ممکن است همگن باشند، به طوری که اختلاف در پاسخهای بین دو گروه را بتوان به اختلافهای دو عامل نسبت داد. اگر بعضی شرایط قابل شناسایی که میتوانند در پاسخ اثر کنند به طریقی کنترل نشده، مجاز به تغییر روی واحدها باشند آنگاه تغییرپذیری زیادی در اندازهها به وجود میآید. دراین حالت اغلب مبنایی برای جفت کردن ارقام در دو نمونه وجود دارد. از طرف دیگر شرط همگنی ممکن است روی تعداد آزمودنیهای موجود در یک آزمایش مقایسهای محدودیتی جدی را تحمیل کند. برای فراهم کردن سازش بین دو ضرورت مغایر همگن و تنوع واحدهای آزمایش مفهوم جورکردن یا بلوکبندی موضوعی بنیادی است. این شیوهن شامل انتخاب واحدها در گروهها یا بلوکهاست به طوری که واحدهای هربلوک همگن بوده و واحدهای بلوکهای مختلف متفاوت باشند. این روش کارایی مقایسهای درون هربلوک را حفظ میکند و متفاوت بودن شرایط در بلوکهای مختلف را نیز اجازه میدهد. این طرح نمونهگیری به وسیلة زوجهای جور شده یا مقایسه زوجی نامیده میشود.
1 2 1 واحدها در هر زوج شبیه هستند
2 1 2 واحدهای زوجهای مختلف ممکن است
بیشباهت باشند
1 2 n
1
2
n
زوجهای مستقل هستند.
،
چون تفاضلهای از اثرهای بلوکی آزاد شدهاند معقول است که فرض کنیم آنها تشکیل نمونهای تصادفی از جامعهای با میانگین و واریانس را میدهند.
آزمون مبتنی برآمارة آزمون زیر است.
,
مثال: ادعا شده است که یک برنامه ایمنی صنعتی که کاهش تضییع ساعات کار ناشی از نقص در ماشینهای کارخانه موثر است. دادههای زیر مربوط به ضایع شدن ساعتهای کار هفتگی به واسطه نقض در 6دستگاه است که قبل و دیگری بعد از اجرای برنامه ایمنی جمعآوری شدهاند.
|
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
|
|
15 |
28 |
37 |
16 |
29 |
12 |
قبل |
|
16 |
25 |
35 |
17 |
28 |
10 |
بعد |
|
1- |
3 |
2 |
1- |
1 |
2 |
|
d=(x-y)
باتوجه به اینکه فرض صفر رد نمیشود بنابراین میتوان نتیجه گرفت که برنامه ایمنی صنعتی در کاهش تضییع ساعات کار ناشی از نقص در ماشینهای کارخانه بیتأثیر است.
آمار ناپارامتری بخش اساسی از شیوه های استنباطی است که تحت دامنة وسیعتری از شکلهای توزیع جامعه معتبر است. اصطلاح استنباطی ناپارامتری از این واقعیت نتیجه میشود که کاربرد این شیوهها به مدلبندی جامعه برحسب یک شکل پارامتری معین منحنیهای چگالی، مثل توزیعهای نرمال، نیازی ندارد. در آزمون فرضها آمارههای آزمون ناپارامتری نوعاً بعضی جنبه های سادة دادههای نمونه را موارد استفاده قرارمیدهند مثل علامتهای اندازهها، رابطههای ترتیب، یا فراوانیهای دستهای، این طرحهای کلی، وجود یک مقیاس عددی معنیدار را برای اندازهها لازم ندارد. به طور مستمر بزرگ یا کوچک بودن مقیاس در آنها تغییری نمیدهد.
نمونههای مستقل:
برای مطالعه مقایسه دو تیمار B , A مجموعه ای از واحد آزمایشی به طور تصادفی به دو گروه بترتیب با حجمهای تقسیم میشوند. تیمار A در و تیمار B در واحد به کار میرود. اندازههای پاسخ، که مختصری متفاوت با نمادگذاری قبل نوشته میشوند عبارتاند از:
تیمار A
تیمار B
این دو گروه تشکیل نمونههای تصادفی مستقل از دوجامعه را میدهند. با فرض اینکه پاسخهای بزرگتر نمایشگر یک تیمار بهترند مایلیم این فرض صفر را که بین دو اثر تیمار اختلافی وجود ندارد در برابر فرض مقابل یک طرفهای که تیمار A موثرتر از تیمار B است آزمون کنیم.
مدل: هر دو توزیع پیوستهاند.
فرضها:
: توزیعهای درجامعه یکساناند.
: توزیع جامعه A به سمت راست توزیع جامعه B انتقال یافته است.
آزمون مجموع رتبهای و شکل و یلکاکسن
فرض کنید بترتیب نمونههای تصادفی مستقل از جامعههای پیوسته A و B باشند، برای آزمون : جامعهها یکی هستند.
1) مشاهده نمونه ترکیبی را به ترتیب افزایش مقدار رتبهبندی کنید.
2) برای نمونه اول مجموع رتبهای را پیدا کنید.
3) الف: برای : جامعه A به سمت راست جامعه B انتقال یافته است؛ ناحیه رد را در دنباله بالایی
قراردهید.
ب: برای : جامعه A به سمت چپ جامعه B انتقال یافته است؛ ناحیه رد را در دنباله پایین
قراردهید.
ج: برای : جامعهها مختلفاند؛ ناحیة رد را در هردو دنباله با احتمالهای برابر قراردهید.
= مجتمع رتبههای نمونة کوچکتر در رتبهبندی نمونه ترکیبی
وقتی که حجمهای نمونهای برابرند، مجموع رتبههای یکی از نمونهها را بگیرید.
جدول ……… ضمائیم احتمالهای دنبالة بالایی و هم چنین دنبالة پایینی را میدهد.
احتمال دنباله بالایی:
احتمال دنباله پایینی:
اگر بیان کنید که جامعة متناظر با :
الف) به سمت راست جامعه دیگر انتقال یافته است؛ ناحیه رد را به صورت اختیار کنید و C را به عنوان کوچکترین مقدار x بگیرید که برای آن
ب) به سمت چپ یا به سمت راست جامعه دیگر انتقال یافته است؛ ناحیه رد را به صورت بگیرید و را از ستون x* و C2 را از ستون x به دست آورید به طوری که
مثال: دو لایه از زمین ازنظر فنی بودن محتوای موادمعدنی آنها مقایسه میشوند. محتوای موادمعدنی هفت نمونه سنگ معدن جمعآوری شده از لایة 1 و پنج نمونه جمعآوری شده از لایه 2 به وسیله تجزیه و تحلیل شیمیایی اندازهگیری شدهاند داده زیر به دست آمدهاند.
|
1/15 |
1/6 |
4/9 |
8/9 |
8/6 |
1/11 |
6/7 |
لایه 1 |
|
|
|
9/3 |
7/3 |
1/4 |
4/6 |
7/4 |
لایه 2 |
آیا محتوای مودمعدنی لایة 1 بیشتر از لایة 2 است؟
|
1/15 |
1/11 |
8/9 |
6/7 |
8/6 |
4/6 |
1/6 |
9/4 |
7/4 |
1/4 |
9/3 |
7/3 |
مقادیر ترکیبی مرتب |
|
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
رتبهها |
مقدار مشاهده شده آمارة مجموع رتبهای عبارت است از:
با استخراج از جدول ….. وقتی حجم نمونه کوچکتر مساوی 5 و حجم نمونه بزرگتر مساوی 7 است به دست میآوریم.
(فرض مقابل جامعه دوم متناظر با در سمت چپ جامع اول قراردارد).
و بنابراین ناحیة رد با به صورت بنا میشود. چون مقدار مشاهده شده در این ناحیه قرارمیگیرد فرض صفر در سطح رد میشود. یعنی محتوای معدنی لایه 1 بیشتر از لایه 2 است.
| دسته بندی | ریاضی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 22 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 47 |
-1- سیستم مختصات ریاضی
سیستم مختصات کارتزین ( متعامد)
غالباَ ماشینهای NC دارای سه سپورت عمود بر هم میباشند. حرکات پیشروی در راستای این سه محور به طور ساده روی سیستم مختصات با محورهای موازی با محورهای سپورت توضیح داده میشود.
گوشههی یک مکعب یک سیستم مختصات کارتزین را تشکیل میدهد( به شکل 1 ر.ک) نقطه صفر مختصات در اینجا روی گوشه زیرین چپ قرار دارد.
محورهای عمود بر هم مشخص شده سه راستای زیر را مشخص میکنند:
محور – X محور افقی،
محور – Y ها راستای عمق قطعه کار و محور Z- ها راستای عمودی. مشخصات قطبی دوبعدی ( صفحهای) هر نقطه صفحه قطبی دارای فاصله قابل اندازهگیری R از نقطه قطب مختصات میباشد. خط ارتباط قطب و نقطه P با محور ثابت ( مثلاَ محور – X ها) زاویه قابل اندازهگیری را تشکیل میدهد. زاویه در خلاف حرکت عقربههای ساعت اندازهگیری میشود. هر نقطه P از صفحه با دادههای زیر به طور وضوح مشخص میشود:
- نقطه قطب مختصات،
- شعات R و
- زاویه (فی).
مختصات قطبی غالباَ برای سوراخها که روی دایره تقسیم قرار میگیرند و دیگر موارد مشابه به کار میرود.
2-2- مختصات کاربردی در براده با ماشینهای – NC
جزئیات لازم برای تعیین واضح مختصات در فضای کار ماشینهای NC- طبق DIN 66217 مشخص میشود.
قانون دست راست
راستای محورهای مختصات با راستای حرکت سپورتها مطابقت دارد. مشخص کردن هر کدام از محورها روی قطعه کار طبق قانون دست راست انجام میگیرد. انگشتها جهت مثبت را نشان میدهد.
محور Z – ها
طبق DIN 66217 موقعیت محور Z- ها با راستای محور کار مطابقت میکند.
مثال؛ عمل سوراخکاری
محورها Z – ها با محور مته یکی است. جهت مثبت از قطعه کار به طرف ابزار است. موقعیت ابزار را میتوان به کمک خطکش تعیین کرد.
برای سوراخکاری مقادیر منفی حاصل میشود. ( یعنی نفوذ مته داخل قطعه کار در جهت منفی محور Z – هاست). در ماشینهای تراش محور Z- افقی است،
ماشینهای NC- غالباَ برای انواع مختلف حرکتها ساخته میشود. بنابراین برای قطعات پیچیده، مختصات و راستاهای چرخش دیگری لازم است. این مختصات و راستاها روی سیستم مختصات کارتزین بنا میشود:
حروف به ترتیب الفبایی میآید. جهت محور چرخش را بدین ترتیب تعیین میکنند که پیچ ( راس گرد) در راستای محور مربوطه بسته میشود.
ماشینهای ابزار مرکزی مثالی جهت کاربرد چندین محور میباشد:
محور Z در اینجا – طبق استاندارد معمول- در امتداد محور ابزار است. در قسمت چپ انباره دیسک مانند قرار دارد. حرکات چرخشی حول محورهای خطی X, Y, Z صورت میگیرد.
- ابزار فرز را میتوان حول محور Z چرخاند،
- حرکت B مربوط به میز گردان است که قطعه کار روی آن بسته میشود.
- در دستورالعمل هر دستگاه ( کاتالوگ دستگاه) در مورد تعیین محورها
2-3- انواع کنترلها
وظیفه اصلی یک ماشین NC- این است که ابزار و قطعه کار را نسبت به همدیگر حرکت دهد. این حرکت به روشهای مختلفی ممکن است انجام گیرد. مثلاَ میتوان حرکتها را فقط در راستای محورهای مختصات( مثلاَ حرکت سپورتها) انجام داد. این روش کنترل حرکتها از نظر اقتصادی خیلی مناسب است. اما اگر خواسته شود حرکت در راستای منحنیهای مختلف اجرا شود کنترل گرانقیمت کامپیوتری لازم است( CNC ). بدین ترتیب کنترلهای – نقطهای، خطی و منحنی به کار میرود.
در فرآیند پانچ شکل مقابل موقعیت فعلی سنبه و موقعیت قبل از آن ( به صورت خط چین) نشانداده است. قبل از دومین مرحله پایین رفته سنبه، ابتدا به موازات محول X ، مطابق پیکان قرمز، حرکت میکند. بعد از رسیدن به این وضعیت عمل سوارخکاری اجرا میشود.
ابزار طی جابهجایی نباید با قطعه کار درگیر باشد.
توجه: در کنترل نقطهای، عمل ماشینکاری به موازات محورها امکانپذیر است. در شکل نشانداده شده حرکت فرز به موازات محور X – ها انجام میگیرد.
مشخصه:
ماشینکاری فقط به موازات محورها انجام میگیرد.
کاربرد:
ماشینهای فرز، ماشینهای تراش برای قطعات ساده ( مثلاَ بدون مخروط).
برای حرکت روی منحنی داده شده کنترلهای گران قیمت لازم است. این کنترل باید بتواند محورهای مختلف را همزمان و مستقل از هم کنترل کند. برای ساخت قطعه تراشکاری طبق شکل 2 در قسمت نشانداده شده با رنگ قرمز کنترل همزمان محورها X- ها و Z- ها لازم است.
برای این منظور نقاط میانی منحنی در کنترل کامپیوتری محاسبه و به عنوان وضعیت به ماشینداده میشود. یک کنترل با دو محور قابل کنترل همزمان به عنوان کنترل دوبعدی ( 2D) مشخص میشود.
( بعد D=Dimension ) .
مشخصه:
هنگام ماشینکاری حرکت همزمان در راستاهای زیادی امکانپذیر است بدین وسیله میتوان منحنیهای دلخواه ایجاد کرد.
کاربرد:
- ماشینهای فرز،
- ماشینهای تراش برای قطعات پیچیده
(منحنیها و شیبها) و
- ماشینهای برش شعلهای و غیره.
پیشرفت سریع میکروالکترونیک اجزای خیلی مناسب از نظر قیمت و توانایی را وارد بازار کرده است، بدین جهت اکثر کنترلها امروز به صورت کنترل منحنی ساخته میشوند.
برای ماشینکاری سطوح خمیده، اصولاَ کنترل منحنی در پنج محور لازم است. فرز نشانداده شده در شکل مقابل نه فقط در راستای محورهای y و z و x حرکت میکند، بلکه باید حول دو محور دیگر A , B نیز نوسان کند. در شکل مقابل چرخش این محورها با پیکان و سطوح نقطه نقطه A و B مجسم شده است.
أ2-4- سیستم محرکه
محرکه محور اصلی
به جای موتورهای سنتی سه فاز با فرکانس شبکه از موتورهای سهفاز با فرکانس کنترل شده استفاده با کنترل مبدل ولتاژ شبکه یک جریان سه فاز ایجاد میشود:
1- فرکانس دو را کنترل میکند و
2- با شدت جریان گشتاور چرخشی کنترل میشود. بدین ترتیب کنترل پیوسته دور محور دستگاه درمحدوده وسیع امکانپذیر میشود. پیشرفت نیمه هادیها در کنترل جریانهای زیاد، این امر را ممکن ساخته است.
در اینجا نیز کاربرد موتورهای سهفاز به کنترل فرکانس روز به روز بیشتر میشود. این موتورها اصولاَ کمتر از موتورهای جریان مستقیم دچار مزاحمتهای ( پارازیتهای) کاری میشوند، زیرا کلکتور و جاروبک لازم ندارند.
موتورهای جریان مستقیم
در شکل مقابل یک موتور مستقیم با سیستم اندازهگیری نصب شده روی آن نشانداده شده است. موتورهای پیشروی اغلب به دفعات روشن و خاموش می شوند، بدین جهت این موتورها:
1) گشتاور خروجی بالا
2) جرم گردشی کوچک لازم دارند.
سر و موتورهای پلهای نیرو گشتاور کم
این موتورها به وسیله پالسهای الکتریکی به صورت پلهای به اندازه یک گردش گام مثلاَ به اندازه 1/12 دور حرکت میکنند. این موتورها فقط مخصوص نیروهای کوچک است.
محورهای ساچمهای
حرکت چرخشی موتور پیشروی توسط یک محور روزهدار به حرکت خطی تبدیل میشود. تبدیل کم اصطکاک این حرکت با محورهای ساچمهای امکانپذیر است.
معمولاَ این محورها به صورت دوتایی که نسبت به هم تحت تنش اولیه قرار دارند ( جهت از بین بردن اثر لقی) به کار میروند.
2-5- مدار کنترل
برای کنترل دقیق و اتوماتیک محورهای پیشروی مقادیر باید داده شده توسط کنترل به ماشین با مقادیر هست به دست آمده مقایسه میشود. شکل مقابل یک مثال عددی را نشان میدهد:
مقدار باید : 1500mm
مقدار هست:14859mm
مقدار اختلاف 0.142
حالا کامپیوتر چنین عمل میکند:
اختلاف کوچکی موجود است بدین جهت مدار کنترل به موتور پیشروی فرمان میدهد سرعت را کمی افزایش دهد تا به آرامی به وضعیت باید برسد.
مدار کنترل تا رسیدن دور موتور به مقدار باید داده شود سیگنالهای افزایش یا کاهش دور را ارسال میکند.
1-3- اندازهگیری فاصله
یک ماشین NC- برای هر محور کنترل یک سیستم اندازهگیری ویژه فاصله لازم دارد. دقت تولید به دقت اندازهگیری فاصله بستگی دارد. دو نوع روش اندازهگیری – مستقیم فاصله و – غیر مستقیم فاصله وجود دارد.
در روش اندازهگیری مستقیم مقدار اندازهگیری با مقایسه مستقیم بدون واسطه طول مثلاَ از طریق شمارش خطوط شبکه خط تیره به دست میآید.
در این روش مقدار جا به جایی مستقیماَ روی میز اندازه گیری میشود.
در روش اندازهگیری غیر مستقیم طول به یک کمیت فیزیکی دیگر ( مثلاَ چرخش) تبدیل میشود. اندازه زاویه چرخش بعداَ به پالسهای الکتریکی تبدیل میشود. خطای گام محور، لقی بین مهره و محور باعث به وجود آمدن خطا در نتیجه اندازهگیری می شود. در این روش مقدار جابه جایی مستقیماَ اندازهگیری میشود.
اندازهگیری مستقیم فاصله( افزایشی)
برای اندازهگیری مستقیم فاصله، مثال شکل 1 اصول حس نوری یک مقیاس خطی را نشان میدهد.
اشعه نوری بالایی از شیار صفحه کلید گذشته و به هنگا حرکت مقیاس شیشهای شعاع نور توسط خطوط قطع می گردد. یک فوتو المنت نوری حسس قطع شدن اشعه نوری را حس و آن را جهت شمارش به کنترل منتقل میکند. چنین اندازهگیری گام به گام با عنوان اندازهگیری افزایشی [1](Inkremental ) مشخص میشود.
شکافهای نوری زیری موقعیت نقطه مرجع را حس میکند. غالباَ نقطه صفر ماشین با آن تعیین میشود.
اندازهگیری مستقیم فاصله، مطلق
در مثال نشانداده شده بالا فاصله پیموده شده با شمردن تعداد گامها( خطوط) تعیین میشود. در صورت قطع ولتاژ شبکه مقادیر عددی ذخیره شده در حافظه از بین می رود. در چنین موردی باید کل سیستم اندازهگیری مجدداَ به نقطه مرجع برگشته و اندازهگیری دوباره انجام شود، این اشکال فرایند با اندازهگیری مستقیم فاصله قابل رفع است. این سیستم اجازه میدهد که فوراَ برای هر وضعیت سپورت مقدار عددی موقعیت خوانده شود.
در مثال ساده شده ما، چهار اشعه نوری از طریق فوتوسل چهار ردیف روی خطکش رمز را حس میکند.
هر ردیف خانههای روشن وتاریک دارد. خانههای روشن مربوط به عدد صفر است. خانههای تاریک بسته به ردیف مربوطه نشاندندده عددهای مختلفی است.
با چهار اشعه نوری و به کمک سیستم اعداد دودویی[2] مقادیر عددی زیر بدست میآید:
ردیف1: 20=1
ردیف 2:21=2