دانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382310120230723Investigation of curing time and temperature effects on mechanical properties and thermal degradation of artificial leather made of PVCبررسی اثرات زمان و دمای پخت بر خواص مکانیکی و تخریب حرارتی چرممصنوعی ساخته شده از پیویسی2132213770417010.22068/jstc.2023.1973973.1812FAمهدیزمانیکارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.محمود مهردادشکریهاستاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.0000-0001-9693-1050Journal Article20221205Polyvinyl chloride owns a special place in various industries as the third most used polymer worldwide. Due to the widespread usage of synthetic leather, one of the research gaps in this field is the study and optimization of curing conditions. The present research aims to investigate the effects of temperature and time of curing on the mechanical properties of synthetic leather to establish the optimal temperature and time of curing. To this end, synthetic leather films were prepared using the knife coating technique (KCT). Then specimens were placed at different temperatures and times to perform the curing process. Thermal degradation was determined by checking the color of the samples. Also, to investigate the effect of curing conditions on the mechanical behavior of synthetic leather, dumbbell-shaped samples were prepared and subjected to uniaxial tensile tests. The results showed that due to the high molecular motions of the particles at 190°C, the plasticizer penetrates well into the chains of emulsion PVC and thus increases its mechanical properties. Additionally, the mechanical properties of the synthetic leather were enhanced by increasing the cure time at constant temperatures. Afterward, thermal degradation occurred due to the long-term curing process, reducing mechanical properties. According to the obtained results, the curing conditions can significantly affect the mechanical properties of synthetic leather. Likewise, identifying the optimal temperature and time of curing in the artificial leather industry allows the development of products with high mechanical properties without special fillers.پلیوینیلکلراید بعنوان سومین پلیمر پرمصرف در دنیا از جایگاه ویژهای در صنایع مختلف برخوردار است. با توجه به کاربرد روز افزون چرم مصنوعی، بررسی و بهینهسازی شرایط پخت یکی از خلاءهای تحقیقاتی در این زمینه بهشمار میرود. هدف تحقیق حاضر بررسی تاثیر دما و مدت زمان پخت بر خواص مکانیکی چرم مصنوعی و همچنین شناسایی دما و زمان بهینه پخت است. درپژوهش حاضر، فیلمهای چرم مصنوعی با استفاده از روش پوششدهی با تیغه تهیه شدند و سپس در دما و مدت زمانهای مختلف جهت انجام فرآیند پخت قرار گرفتند. بررسی رنگ نمونه یکی از روشهای تشخیص میزان تخریب حرارتی است. در این تحقیق با استفاده از این روش میزان تخریب حرارتی و تاثیر آن بر خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بررسی تاثیر شرایط پخت بر رفتار مکانیکی چرم مصنوعی، نمونههای دمبلی شکل تهیه شدند و تحت آزمون کشش تک محوری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که به دلیل حرکات مولکولی بالای ذرات در دمای 190°C، پلاستیسایزر به خوبی به زنجیرههای پیویسی امولسیونی نفوذ میکند و در نتیجه خواص مکانیکی آن را افزایش میدهد. افزایش مدت زمان پخت در دمای ثابت ابتدا سبب افزایش خواص مکانیکی میگردد، سپس به دلیل تخریب حرارتی، خواص مکانیکی نمونه کاهش مییابد. با توجه به نتایج، شرایط پخت تاثیر بسزایی بر خواص مکانیکی چرم مصنوعی دارد. با شناسایی دما و زمان بهینه پخت، تولید چرمهای مصنوعی با خواص مکانیکی بالا بدون استفاده از پرکنندههای خاص امکانپذیر گردید.https://jstc.iust.ac.ir/article_704170_e872a8c3baf3efdf650f7f7487846b71.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382310120230723Comparison of Hardness and Tribological properties of Aluminum Alloy 5083 Nanocomposites using TiB2 Powder and Carbon Nanotube with Friction-Stir Processمقایسه خواص مکانیکی و تریبولوژیکی نانوکامپوزیتهای آلیاژ آلومینیم 5083 با استفاده از پودر دیبوراید تیتانیم و نانو لوله کربنی با فرآیند اصطکاکی– اغتشاشی2138214670569210.22068/jstc.2023.1988946.1824FAمصطفیگلیدانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیرازاحمدافسریدانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز.سید احمدبه گزیناستادیار دانشگاه فنی و حرفهای، دانشکده فنی و مهندسی باهنر شیراز، شیراز.0000-0002-0820-7191سید محمدرضاناظم الساداتاستادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز.Journal Article20230208Friction stir process (FSP) was used to improve hardness and tribological properties of Al-5083 aluminum alloy through formation of metal matrix composite (MMC) material. The process involved the use of titanium diboride powder (TiB2) and carbon nanotubes reinforcing materials. The number of passes during the process was varied. Observations of the microstructure of the composite materials were made using scanning electron microscopy (SEM), while the composited surface layers were examined using microhardness testing. After conducting four passes using FSP, the surface nanocomposite obtained from carbon nanotubes and TiB2 yielded a maximum increase in hardness of 32.3%, and 21.6% compared to the base alloy respectively. Moreover, the samples produced with four passes, containing carbon nanotubes, showed a hardness 8% greater than the samples produced with the same number of passes, but with TiB2. Additionally, the highest wear resistance was also obtained using four passes. The wear resistance exhibited by the carbon nanotube-reinforced composite was approximately 45% greater than the TiB2 powder-reinforced composite. Hence, the use of FSP can potentially increase the working life of the part in wear conditions by up to 3.5 times.از فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی برای تولید ماده کامپوزیتی با زمینه فلزی برروی آلیاژ پایه آلومینیمی 5083 به منظور بهبود خواص سختی و تریبولوژیکی استفاده شد. از پودر تقویت کننده دیبوراید تیتانیم و نانو لوله کربنی استفاده گردید و تعداد پاسها برای انجام فرآیند تغییر داده شد. ریزساختار مواد کامپوزیتی تولید شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و لایههای سطحی کامپوزیت توسط میکروسختی مورد بررسی قرار گرفتند. این روش در 4 پاس، باعث حداکثر 32.3 درصد افزایش سختی در نانو کامپوزیت سطحی حاصل از پودر نانو لوله کربنی و 21.6 درصد افزایش سختی در نانو کامپوزیت سطحی حاصل از پودر دی بورایدتیتانیم نسبت به فلز پایه گردید. نمونههای تولید شده با چهار پاس حاوی پودر نانو لوله کربنی، دارای سختی 8 درصد بیشتر از سختی نمونههایی با پاس مشابه با پودر دی بورایدتیتانیم است. بیشترین مقاومت سایشی در 4 پاس حاصل گردید بطوریکه مقاومت سایشی حاصل شده در حالت استفاده از نانو لوله کربنی حدود 45 درصد بیش از حالت استفاده از پودر TiB2 بوده و عمر کاری قطعه در شرایط سایشی را میتوان با این عملیات تا 3.5 برابر افزایش داد.https://jstc.iust.ac.ir/article_705692_b24b443836a61611812a0ba8ad7f25e0.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382310120230723A review on 4D printing of polymers and polymer compositesمروری بر چاپ چهاربعدی پلیمرها و کامپوزیتهای پلیمری2147216570483910.22068/jstc.2023.1999336.1831FAعارفانصاری پوردانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان .محمدحیدری رارانیدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان.0000-0003-3208-4969رسولمهشیداستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان.Journal Article20230413With the development and expansion of 3D printing and upgrading to 4D printing, it became possible for static 3D printed structures to turn them into a dynamic structure over time by applying one or more stimuli simultaneously. 4D printing was able to transform a simple geometry into a complex geometry without the need for printing the entire geometry from the beginning. Also, 4D printing reduced production costs, wasted fewer materials, increased production speed, and added features such as self-assembly, self-compatibility, and self-healing to the features related to 3D printed structures. In this study, first, different types of smart materials (such as shape memory polymers, shape memory alloys, hydrogels, etc.) and activation mechanisms (such as water, heat, pH, etc.) used in 4D printing were evaluated. Then, focusing on polymers and polymer composites, the properties and characteristics of 4D printing were described. In the following, the types of 3D printing methods utilized in the 4D printing of polymers were explained, and in a separate section, the effect of the printing process parameters using an FDM printer on the response of the materials used to the applied stimulus is discussed. Furthermore, the expansion of 4D printing in various industries such as medicine, aerospace, sensors, robotics, and other fields of application in which 4D printing entered was discussed and at the end of this study, the existing challenges and future opportunities were profoundly discussed.با توسعه و گسترش چاپ سهبعدی و ارتقاء به چاپ چهاربعدی، این امکان برای سازههای چاپ سهبعدی معمول فراهم شده است که در طول زمان با اعمال یک یا چند محرک بهطور همزمان آنها را به ساختاری پویا تبدیل کنند. چاپ چهاربعدی قادر است یک هندسه ساده را به یک هندسه پیچیده تبدیل کند بدون اینکه نیازی به چاپ هندسه پیچیده از ابتدا باشد. همچنین چاپ چهاربعدی هزینههای تولید را کاهش، مواد کمتری را هدر و سرعت تولید را افزایش میدهد و ویژگیهایی مانند خود مونتاژی، خودسازگاری و خود ترمیمی را به ویژگیهای مرتبط با سازههای چاپ سهبعدی اضافه میکند. در این مطالعه، ابتدا انواع مواد هوشمند و سازوکارهای فعالسازی مورد استفاده در چاپ چهاربعدی مورد بررسی قرار میگیرد. سپس با تمرکز بر پلیمرها و کامپوزیتهای پلیمری، خواص و ویژگیهای چاپ چهاربعدی تشریح میشود. در ادامه انواع روشهای ساخت افزودنی مورد استفاده در چاپ چهاربعدی پلیمرها شرح داده میشود و در یک بخش جداگانه، تأثیر پارامترهای فرآیندی چاپ با استفاده از یک چاپگر FDM بر پاسخ مواد مورد استفاده به محرک اعمال شده مورد بحث قرار میگیرد. علاوه بر این، گسترش چاپ چهاربعدی در صنایع مختلف مانند پزشکی، هوافضا، حسگرها، رباتیک و سایر زمینههای کاربردی دیگر که چاپ چهاربعدی در آنها وارد شده مورد بحث قرار گرفت و در پایان این پژوهش، چالشهای موجود و فرصتهای آتی توضیح داده شده است.https://jstc.iust.ac.ir/article_704839_a351767caca9e2dcc2d5191fd0a1e630.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382310120230723Fabrication of sandwich panels with glass/vinylester composite face-sheets and polyvinyl chloride (PVC) lattice core using vacuum infusion process for marine applicationsساخت پنل ساندویچی با رویه کامپوزیتی الیاف شیشه/وینیل استر و هسته پلی وینیل-کلراید (PVC) مشبک به روش تزریق در خلأ (VIP) برای کاربردهای دریایی2166217570609110.22068/jstc.2023.2000502.1834FAطیبهاکبریپژوهشگر، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت .الهامشهابیهیات استادیار، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت.سید حسینتقویانپژوهشگر، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت .مسلمنجفیاستادیار، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت.سجادمهدویفارغالتحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت.Journal Article20230425In this research, a method based on the vacuum infusion process is proposed for making sandwich panels used in the marine industry. The mechanical properties of the product made with this method have been significantly improved compared to the adhesive bonding method, and also from an economic point of view, it’s cost-effective to use this method. In this method, the construction of face-sheets and their adhesion to the core is done in a single step, which results in some benefits such as reducing construction costs, increasing the production speed and improving the quality of the face-sheets adhesion to the core. According to the intended application, i.e. application in the marine industry, the core is made of grooved Polyvinyl Chloride (PVC) foam and the face-sheets are made of glass/vinylester, which are well-known materials in the marine industry. The mechanical properties of the sandwich panel made by the proposed method have been investigated in both bending and compression loading. The results indicate that in the product made with the proposed method, the bending strength has increased by 78%, the compressive strength has increased by 92%, and the energy absorption has increased by 101% compared to the sandwich panel made by adhesive bonding method. The main factor in improving the mechanical properties of this product is the creation of a network of resin in the empty space of the grooves, which creates a structure similar to the foam filled honeycomb cores and strengthens the core, especially in the thickness direction.در تحقیق حاضر روشی بر اساس فرایند تزریق در خلأ برای ساخت پنلهای ساندویچی مورد استفاده در صنایع دریایی پیشنهاد شده است. خواص مکانیکی محصول ساخته شده با این روش نسبت به روش ساخت سنتیتر یعنی روش اتصال چسبی بهبود قابل اعتنایی یافته و در عین حال از نقطه نظر اقتصادی نیز به کارگیری این روش مقرون به صرفه است. در این روش ساخت، رویهها و اتصال آنها به هسته در یک مرحله انجام میپذیرد که مزایایی همچون کاهش هزینه ساخت، افزایش سرعت تولید و ارتقای کیفیت اتصال رویه به هسته را در پی دارد. با توجه به کاربرد مد نظر یعنی کاربرد در صنایع دریایی، هسته از جنس فوم PVC (پلیوینیل-کلراید) شیاردار و رویهها از جنس الیافشیشه/وینیلاستر انتخاب شدهاند که موادی شناخته شده در صنایع دریایی هستند. خواص مکانیکی پنل ساندویچی ساخته شده با روش پیشنهادی در دو نوع بارگذاری خمشی و فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که در محصول ساخته شده با روش پیشنهادی، استحکام خمشی 78%، استحکام فشاری 92% و جذب انرژی 101% نسبت به پنل ساندویچی ساخته شده با اتصال چسبی افزایش یافته است. عامل اصلی در بهبود خواص مکانیکی در این محصول، ایجاد شبکهای از رزین در فضای خالی شیارهاست که ساختاری مشابه با هسته لانهزنبوری پر شده با فوم را به وجود آورده و باعث تقویت هسته، به ویژه در جهت ضخامت میشود.https://jstc.iust.ac.ir/article_706091_512247917c7fd5102b32544210ff9f68.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382310120230723Investigating the strength of the ultrasonic welding of the polyamide 6 continuous fiber glass compositeبررسی استحکام اتصال جوش فراصوتی کامپوزیت الیاف ممتد شیشه پلی آمید 62176218370639710.22068/jstc.2023.2002326.1836FAمجتبیعابدینی ندوشندانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.رضوانعابدینیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.رامینهاشمیدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.0000-0001-8369-0390Journal Article20230522Composites of continuous fibers have higher mechanical performance than short fibers, which is why they are produced and used significantly in the aviation industry. One of the new methods of joining composites is ultrasonic welding. In this process, by applying high power (100 to 2000 watts) and high frequency (15 to 100 kHz) vibrations to the joint of two parts, heat is generated in the joint and causes the two parts to stick together. In this research, the parameters of the ultrasonic welding of polyamide 6 glass composite, the effect of the interlayer film, and the direction of the fibers on the strength of the connection have been investigated. Ultimately, the ultrasonic welding connection has been compared with the adhesive bond. In examining the connection as an edge-to-edge connection, the samples were cut according to ASTM D5868 standard and subjected to a tensile-shear test after ultrasonic welding. Considering the average input parameters for time, pressure, and power, it was observed that using a pure polymer film layer as the interlayer film increases the welding strength. By changing the direction of the fibers of all layers by 90 degrees, the welding strength decreased a little. The amount of polymer and fiber protrusion increased, and the appearance quality decreased. In comparing the welding connection with the adhesive bond, the value of the welding strength was higher than the strength of the adhesive connection. Also, the time spent on the welding connection was much less than on the adhesive bonding.کامپوزیتهای الیاف ممتد نسبت به کامپوزیتهای الیاف کوتاه عملکرد مکانیکی بالاتری دارند به همین سبب به طور قابل توجهی در صنایع هوایی استفاده میشوند. یکی از روشهای نوین اتصال کامپوزیتها جوش فراصوتی (التراسونیک) میباشد. در این فرآیند با اعمال ارتعاشات توان بالا (100 الی 2000 وات) و فرکانس بالا (15 تا 100 کیلوهرتز) به محل اتصال دو قطعه، حرارت در محل اتصال ایجاد و باعث چسبیدن دو قطعه به هم میشود. در این تحقیق به بررسی پارامترهای اتصال جوش فراصوتی کامپوزیت شیشه پلی آمید 6، تاثیر فیلم لایه واسط و جهت الیاف در استحکام اتصال پرداخته شده است و در انتها اتصال جوش فراصوتی با اتصال چسبی مقایسه شده است. در بررسی اتصال به صورت اتصال لبه روی هم، نمونهها با توجه به استاندارد ASTM D5868 برش خوردند و پس از جوشکاری فراصوتی تحت آزمون کشش-برش قرار گرفتند. با در نظر گرفتن پارامترهای ورودی متوسط برای زمان، فشار و توان مشاهده شد استفاده از یک لایه فیلم پلیمر خالص به عنوان فیلم لایه واسط استحکام جوش را افزایش میدهد. با تغییر جهت الیاف تمامی لایهها به اندازه 90 درجه، استحکام جوش مقداری کاهش و مقدار بیرون زدگی پلیمر و الیاف بیشتر شد و کیفیت ظاهری کاهش یافت. در مقایسه اتصال جوش با اتصال چسب، مقدار استحکام جوش بالاتر از استحکام اتصال چسب بود و همچنین زمان صرف شده در اتصال جوش بسیار کمتر از زمان صرف شده در اتصال چسبی بوده است.https://jstc.iust.ac.ir/article_706397_37c812e57d0bb228e234fb88f3d2bf36.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382310120230723Investigating the mechanical behavior and microstructure of basalt fibers-aluminum composite fabricated by thixomixing methodبررسی رفتار مکانیکی و ریزساختار کامپوزیت آلومینیوم- الیاف بازالت ساخته شده به روش اختلاط جریان برشی2184219270669910.22068/jstc.2023.2002871.1839FAمحمدکنگوییدانشجوی دکتری، مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.رضااسلامی فارسانیاستاد، مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.0000-0002-7838-6199Journal Article20230603Fabricating Metal matrix composites (MMCs) reinforced by fibers is one of the biggest issues in the engineering in various industries, due to having production limitations. In this research has been tried to fabricate aluminum matrix composites reinforced by fibers through thixomixing as novel method in semi-solid state and by helping shear force. For doing this, the basalt fibers (with the volume fraction of 2, 4, and 6) were dispersed into the molten A356 aluminum and by creating the shear mixing in the range of semi-solid temperature of aluminum, the composites were fabricated. For investigating the mechanical behavior of fabricated composites, the Brinell hardness and shear punch tests were used. Also, microstructural investigations and elemental analysis by scanning electron microscope were performed. The obtained results showed that by increasing the fibers content, the hardness and shear strength were simultaneously improved, which resulted to improve the ultimate strength of composite. The shear strength from 119.1 MPa (for without fibers sample) to 132.3 MPa (in reinforced composite by 6 vol.% basalt fibers) was increased. Also, the hardness test results showed an increase in Brinell hardness from 62.3 to 70.8 Hb in the sample with 6 vol.% of basalt fibers. The ultimate tensile strength in this sample also showed the 10.9% improvement. Microstructural investigations depicted that the formation of intermetallic compounds at the interface caused to improve the mechanical properties.ساخت کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با الیاف یکی از چالش های بزرگ مهندسی در صنایع مختلف به دلیل محدودیت های تولید آن می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از روش اختلاط جریان برشی به عنوان روشی جدید در حالت نیمه جامد و با کمک نیروی برشی در فرآیند تولید کامپوزیت زمینه آلومینیوم تقویت شده با الیاف استفاده شود. بدین منظور الیاف بازالت (با درصدهای حجمی 2، 4 و 6) در مذاب آلومینیوم A356 توزیع شده و با ایجاد جریان برشی در محدوده دمای نیمه جامد آلومینیوم، نمونه های کامپوزیتی ساخته شدند. جهت بررسی رفتار مکانیکی کامپوزیت ها از آزمون سختی برینل و پانچ برشی استفاده شد. همچنین بررسی های ریزساختاری به همراه آنالیز عنصری توسط میکروسکوب الکترونی روبشی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش درصد الیاف بازالت به طور هم زمان سختی، استحکام برشی و استحکام کششی بهبود یافته و در نهایت باعث بهبود استحکام نهایی کامپوزیت گردیده است. استحکام برشی از 119.1 مگاپاسکال برای نمونه بدون الیاف به 132.3 مگاپاسکال در کامپوزیت تقویت شده با 6 درصد حجمی الیاف بازالت افزایش یافت. همچنین نتایج آزمون سختی، افزایش سختی از 62.3 به 70.8 برینل را در نمونه حاوی 6 درصد حجمی الیاف بازالت نشان داد. استحکام کششی نهایی در این نمونه نیز بهبود 10.9 درصدی را نشان داد. بررسی های میکروساختاری نشان داد که تشکیل ترکیبات بینفلزی در فصل مشترک باعث بهبود خواص مکانیکی در این کامپوزیت شده است.https://jstc.iust.ac.ir/article_706699_a208fe3841a576e24e518b3540c5e111.pdf