بهمن میرزاخانی

عملیات مکانیکی تدریجی سطحی SMAT یکی از راه‌های عملی و موثر برای ایجاد تغییر شکل پلاستیک موضعی بر روی سطوح، صرف نظر از شکل آن ها (استوانه ای یا تخت) در مقیاس نانومتری می باشد که موجب اصلاح دانه‌ها، بدون تغییر ترکیب شیمیایی مواد، در قطعات می شود. روش های زیادی در صنعت وجود دارد که می توان از آنها در این فرایند بهره جست، که در این پژوهش به سه روش کارا و عملیِ آن پرداخته می‌شود، یک روش می تواند ساچمه زنی باشد که در این روش از برخورد گلوله‌هایی با ابعاد میلیمتری با سرعت‌های متفاوت طی زمان های مختلف و روش دیگر ‌می‌تواند؛ عملیات مکانیکی تدریجی سطح، یا به عبارتی با ایجاد شرایطی با عمق نفوذ کار مکانیکی، مانند سایشِ همراه با اعمال نیروی فشاری کنترل شده بر روی ‌قطعه‌ی در حال دوران و در روش آخِر، انجام فرایند غلتک زنی Burnishing همراه با اعمال نیروی فشاری با حرکت طولی یا در جا با استفاده از ابزار غلتکی بر سطح قطعه‌ی در حال چرخش می‌باشد. برای انجام آزمایش در هریک از سه فرایند یادشده، نیاز به داشتن ابزار مخصوص و دستگاهی چند منظوره و قابل کنترل جهت اعمال بار بر روی پارامترهای متغیرِ مورد نیاز و همچنین طراحی و ساخت ابزار (مصرفی) مخصوص با کمترین هزینه برای پژوهشگران، به طوریکه بیشترین کاربرد را برای نمونه‌های تحت آزمایش داشته باشد. در این پژوهش و نوآوری، شرایط طراحی و ساخت دستگاه جهت انجام و بررسی نتایج SMAT به گونه‌ای می‌باشد که در کنارِ حفظ ایمنی کار وکاربَر، بتوان کلیه‌ی پارامترهای متغیر و ثابت را با دقت و سرعت بالا و همچنین با بکارگیری آسان، در روش‌های سه گانه یاد شده در بالا، انجام و سنجش نمود. در این پژوهش پس از تنظیم دور و شدت اعمال نیرو و انجام کار در زمان‌های مختلف (بسته به گونه آزمایش از حدود 10 تا 15 دقیقه)، اثر عملیات مکانیکی تدریجی سطحی بر روی فولاد ساده کربنی مورد مطالعه قرار گرفت و پس از انجام آزمایش، نمونه‌ها با اندازه‌های مشخص پس از مرحله برش به موازات محور، به طورکالباسی عمود بر محور میله، بُرش داده شده و مقطع بدست آمده، جهت بررسی ریزساختاری و تعیین خواص مکانیکی ماده آماده سازی گردید. ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت و نتایج بدست آمده، بر حسب فاصله از سطح نمونه، مشخص گردید. نتایج آزمایشگاهی، نشان ‌می‌دهد که اعمال بار تحت هر یک از شرایط یاد شده، موجب تغییر شکل شدید سطح ‌شده‌است. • تغییر شکل شدید سطح در آزمایش تغییر شکل شدید سطحی با فرایند سایش، به طوری ‌می‌باشد که ریز دانه شدن در لایه‌های سطحی، با ضخامت تقریبی 120 میکرومتر با ریزساختاری متفاوت بر روی سطح تشکیل شده است. اندازه دانه‌ها در این قسمت کمتر از 5/0 میکرومتر از سطح کاهش می یابد و این نتایج حاکی از این است که عمق نفوذ فرایند بیش از 150 میکرون می باشد. • تغییر شکل شدید سطح در آزمایش هَمر پینینگ (شات پینینگ) به طوری ‌می‌باشد که ریز دانه شدن در لایه‌های سطحی با ضخامت تقریبی 180 میکرومتر با ریزساختاری متفاوت بر روی سطح تشکیل شده‌است. اندازه دانه‌ها در این قسمت کمتر از 3/0 میکرومتر و این نتایج حاکی از این است که عمق نفوذ فرایند بیش از 200 میکرون می باشد. • تغییر شکل شدید سطح در آزمایش برنیشینگ به طوری می باشد که ریز دانه شدن در لایه‌های سطحی با ضخامت تقریبی 60 میکرومتر با ریزساختاری متفاوت بر روی سطح تشکیل شده است. اندازه دانه‌ها در این قسمت کمتر از 1 میکرومتر و این نتایج حاکی از این است که عمق نفوذ فرایند بیش از 100 میکرون می باشد.