پاسخ ديناميكي پودرهاي فلزي تحت بارگذاري ضربه‌اي سرعت‌پايين: مطالعه تجربي و بهينه‌سازي با روش سطح پاسخ

Dynamic Response of Metal Powder Subjected to Low-Velocity Impact Loading: Experimental Investigation and Optimization using Response Surface Methodology

توليد قطعات به روش تراكم پودر يكي از روش‌هاي پركاربرد و مهم در صنعت است. در اين مقاله به مطالعه تجربي تراكم ديناميكي پودرهاي آلومينيومي تحت بارگذاري ضربه‌اي سرعت‌پايين با استفاده از سامانه چكش پرتابه‌اي و همچنين بهينه‌سازي پارامترهاي موثر در اين فرآيند پرداخته شد. در اين سري از آزمايش‌ها مقدار چگالي سبز و مقاومت سبز قطعات توليدي اندازه‌گيري شد. به‌منظور بررسي پارامترهاي تاثيرگذار در فرآيند تراكم پودر از روش سطح پاسخ استفاده شد. در اين روش اثر پارامترهاي مستقل شامل اندازه دانه‌بندي ذرات، جرم چكش و ارتفاع چكش روي چگالي سبز و مقاومت سبز مورد بررسي قرار گرفت. در اين بررسي براي هريك از خروجي‌ها تحليلي جداگانه انجام شد و نتايج به‌دست آمده در جداول ANOVA ارايه شد. نتايج نشان داد كه مقدار p-value براي مدل كمتر از 0/05 به‌دست آمده و اين يعني مدل در نظر گرفته‌شده معني‌دار است. مقدار R2 نيز براي چگالي سبز و مقاومت سبز به‌ترتيب برابر 0/99560 و 0/9912 به‌دست آمده است. نتايج بخش بهينه‌سازي نشان مي‌دهد كه بهينه‌ترين حالت يعني بيشترين مقدار چگالي سبز و مقاومت سبز، زماني رخ مي‌دهد كه اندازه دانه‌بندي ذرات، جرم چكش و ارتفاع چكش بيشترين مقادير خود را داشته باشند. ارتفاع چكش و اندازه دانه‌بندي ذرات بيشترين و كمترين تاثير بر پاسخ‌ها را دارند.

Manufacturing products using powder compaction is one of the most widely used methods in the industry. In this paper, dynamic compaction of aluminum powder under low-velocity impact loading was investigated using a drop hammer testing machine along with the optimization of effective parameters in this process. In this series of experiments, the green density and green strength of compacted products were measured. The response surface methodology was used to study the influential parameters in the powder compaction process. In this method, the effects of independent parameters including the grain particle size, the hammer mass, and the standoff distance of the hammer on the green density and green strength were evaluated. In the current study, two separate analyses were performed for each output response and the obtained results were summarized in ANOVA tables. The results showed that the p-value for the model is less than 0.05, which means that the model is significant. The values of R2 for the green density and green strength are equal to 0.9956 and 0.9912, respectively. The results of the optimization section indicate that the optimum case, the maximum green density as well as green strength at the same time, occurs when the grain particle size, the hammer mass and the standoff distance of the hammer have the maximum values. The factors o standoff distance of hammer and grain particle size have the highest and least effect on responses.