برآورد استحكام فشاری ماسه در رطوبت ريخته گری

در این مقاله درباره ی: برآورد استحكام فشاری ماسه ريخته گری

در مقادير گوناگون رطوبت با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي صحبت خواهیم کرد.

چکیده:

كيفيت قطعات ريخته گری در قالب گيری به گونه ای چشم گير به خواص ماسه مورد استفاده از قبيل استحكام
فشاری، نفوذپذيری، سختی قالب و… بستگي دارد كه اين خواص نيز به پارامترهايي مانند رطوبت، اندازه و شكل دانه ماسه،
ميزان چسب و… بستگی دارند.

در اين مقاله، تعداد 84 آزمايش عملي براي بدست آوردن داده هاي مورد نياز براي شبيه سازی
كه همان استحكام فشاری ماسه در درصد رطوبت هاي معين بودند، انجام گرفته است و روش پژوهش بر مبناي استفاده از
مدل هاي شبكه عصبی بمنظور برآورد استحكام در درصدهاي رطوبت ديگر مي باشد.

مقايسه نتايج بدست آمده از مدل با نتايج آزمايش هاي عملي جديد نشان مي دهند كه با استفاده از شبكه عصبي ميتوان با دقت بالايي استحكام فشاری را پيش از استفاده براي قالب گيري تا ميزان خطاي كمتر از %1 تخمين زد.

 

مقدمه:

ريخته گری در قالب ماسه يكي از قديمي ترين و محبوب ترين روش هاي ريخته گری در دنياست. يكي از اهداف ريخته گران، تهيه يک قطعه ريخته شده با كيفيت قابل قبول و هزينه كم است. مخلوط قالب گيري متشكل از مواد چسبي، آب و غيره است. استحكام تر يا چسبندگي ماسه قالب گيري كه مي توان آن را قابليت ماسه براي نگهداری دانه هاي ماسه دانست، از راه آزمايش هاي استحكام فشاري، استحكام برشي و استحكام کششی اندازه گيري مي شود.

استحكام تر به شكل، اندازه، مقدار كوبش و دانه بندي ماسه بكار رفته و همچنين، مقدار چسب، رطوبت و ساير مواد اضافه شونده ديگر بستگي دارد. بيشترين علت بروز عيب در اين روش مربوط به مخلوط ماسه ميباشد. اثر رطوبت بيش از ساير عوامل است و بيشترين استحكام تر و كمترين عيوب در قطعه در مقدار مشخصي از رطوبت و چسب بدست ميآيد كه می توان با دانستن پارامتر مهم مقدار رطوبت، به آن دست يافت.

انتخاب درست مقدار و نوع مواد تشكيل دهنده ماسه نقشی بسيار مهم در رسيدن به توليد يک قطعه با كيفيت ايفا ميكند و در طول ساليان متمادی خواص فيزيكي ماسه به وسيله پژوهشگران زيادي كنترل و گزارش هايي ارائه شده است. روش هاي گوناگونی براي آزمايش خواص ماسه مانند ميزان تراكم پذيری و سياليت ماسه و … و نيز انواع گوناگونی از گراف هاي كنترلی براي ماسه، ايجاد شده اند كه در كنترل خواص ماسه بسيار مفيد بوده اند.

همچنين، پژوهش هايی به وسيله كوندو و لاهيري در مورد بررسي تاثير پارامترهايي مانند درصد چسب بنتونيت و زمان به عمل آمدن آن در خواص ماسه ريخته گری با استفاده از روش هاي آماری انجام گرفته است و نشان ميدهد كه با استفاده از تجزيه و تحليل آماری مي توان در پيش بينی خواص ماسه موفق بود.

 

---

مواد و روش های آزمایش:

با توجه به اينكه در كارخانه ها و مكان هاي آموزشي قالب گيري بيشتر به روش ماسه انجام ميشود، بنابراين مخلوط ماسه توليد شده بايستي در طول زمان مشخصي خواص لازم براي توليد قطعه با كيفيت را داشته باشد و با توجه به اينكه رطوبت مهمترين عنصر تاثيرگذار بر كيفيت ماسه ريخته گری به روش ماسه است، آزمايشهاي متعددي براي كسب داده هاي مربوط به استحكام فشاري تر با درصد هاي رطوبت اوليه مشخص طي چهار مرحله و در طول چهار زمان گوناگون انجام شد كه از اين داده ها براي آموزش و آزمايش شبكه عصبي استفاده شده است.

ماسه ريخته گری، بيشترين تنش استحكام فشاري تر است كه نمونه استاندارد ميتواند آن را تحمل كند پيش از اينكه نمونه دچار گسيختگي و فروپاشي شود. نمونه مورد آزمايش استوانه اي با قطر و ارتفاع 50/8 ميلي متر است كه به كمك دستگاه كوبه آزمايشگاهي ايجاد ميشود. مخلوط قالبگيري كه حاوي ماسه سيليسي با عدد AFS=79.5  و %10 چسب بنتونيت سديمي و رطوبت هاي گوناگون است، سه بار كوبيده شده و استحكام فشاري مخلوط ماسه در چهار مرحله گوناگون (هريك ساعت، يك بار) بر اساس استاندارد AFS اندازه گيری شده است.

نيروي فشاري با نرخ g/cm 25  براساس  DIN52401 در هر ثانيه تا زماني كه نمونه گسيخته شود، وارد ميشود و پس از شكست نمونه بيشترين تنشی

را كه نمونه ميتواند تحمل كند، نشان داده مي شود. گفتني است كه براي هر درصد رطوبت معين تعداد چهار نمونه ساخته شده و آزمايش گرديد.

 

نتایج و بحث:

نتيجه هر آزمايش يك دسته داده آموزشي براي آموزش شبكه است كه در آن مقادير ورودي و خروجي معلوم ميباشد. در شبكه ارتباط بين نورون ها به وسيله مقدار وزني تعيين ميشود. در ابتدا مقدار اين بردار وزني به صورت مقادير تصادفی انتخاب ميشود.

در هر آموزش،شبكه با داده های ورودی مقدار خروجی را محاسبه مي كند و در صورت وجود اختلاف بين مقدار خروجي واقعي و خروجي محاسبه شده، خطا را به عقب منتشر كرده و مقادير وزني بين گره ها را تصحيح ميكند. اين كار آن قدر ادامه مييابد تا مقدار خطاي شبكه براي نمونه هاي آموزشي از مقدار 0/000001 كمتر شود. شبكه پس از 1723 تكرار آموزش ديد.

 

نتیجه گیری:

با توجه به كاربرد گسترده ريخته گري در قالب هاي ماسه اي در صنايع و اهميت توليد قطعات با كيفيت در اين روش كه متاثر از استحكام قالب و به بيان ديگر، مقدار رطوبت موجود در ماسه است، مي توان به نتايج زير رسيد:

1.  با استفاده از نتايج اين پژوهش خواهيم توانست از
   ايجاد اسكرپ در خط توليد به دليل توقف خط پس از
   چند ساعت جلوگيري كنيم كه باعث كاهش هزينه ها و
   افزايش راندمان خط توليد خواهد شد.
2. مدل ارائه شده قادر به پيش بيني استحكام ماسه در
   محدوده درصدهاي رطوبت مناسب بدون انجام
   آزمايش های عملي و با خطاي بسيار كم (كمتر از %1)
   ميباشد.
3. مدل ارائه شده نشان مي دهد كه مناسب ترين مقدار
   رطوبت براي ماسه مورد نظر با تركيب ارائه شده در
   رطوبت %6 مي باشد.

 

امیدوارم از این مقاله نهایت استفاده را داشته باشید.

برای مشاهده مقاله های بیشتر روی لینک کلیک کنید.