مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود عملکرد فرآیند سنگزنی با تکنیک روانکاری کمینه- استفاده از جت هوای سرد فشرده ناشی از دستگاه خنک‌کن هوای چرخشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک، گروه ساخت و تولید
2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک، گروه تبدیل انرژی
چکیده
مصرف سیالات ماشین‌کاری هزینه‌های زیادی به صنعت تحمیل می‌کند. این سیالات باعث آلودگی محیط‌زیست شده و برای سلامتی انسان زیان آورند. تکنیک ماشین‌کاری با روانکاری کمینه روش نوینی می‌باشد که به‌منظور کاهش مصرف سیالات خنک‌کننده، افزایش کارایی سیال در ناحیه ماشین‌کاری و به‌کارگیری سیالات بی‌خطر استفاده می‌شود. با این حال، این روش در سنگ‌زنی با محدودیت خنک‌کاری روبروست. هدف پروژه حاضر بررسی عمیق‌تر سازو کار انتقال حرارت در تکنیک روانکاری کمینه با شبیه‌سازی عددی دمای آن و بهبود توانایی خنک‌کاری جت هوای آن با استفاده از دستگاه ساده و ارزان‌قیمت خنک‌کن هوای چرخشی است. بدین منظور سامانه‌ای برای اندازه‌گیری ضریب انتقال حرارت جابجایی شرایط مختلف محیط روانکاری کمینه طراحی و ساخته شد. نتایج آزمایش‌های اندازه‌گیری ضریب انتقال حرارت جابجایی حاکی از سهم 95 درصدی هوای فشرده در انتقال حرارت بوده و ضمن اینکه در فرایند خنک‌کاری، افزایش فشار هوا عامل موثرتری نسبت به کاهش دمای آن محسوب می‌شود. نتایج شبیه‌سازی عددی دما نشان می‌دهد با افزایش فشار، نرخ افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی کاهش می‌یابد؛ همچنین توانایی خنک‌کاری دمایی دستگاه خنک‌کن هوای چرخشی در توان حرارتی کم بروز پیدا می‌کند. در سنگ‌زنی فولاد نرم، تکنیک روانکاری کمینه با هوای سرد باعث کاهش چشمگیر نیروی مماسی، ضریب اصطکاک در مقایسه با روش‌های دیگر می‌شود ولی در مجموع، جز در حالت بهینه که بیشترین ضریب انتقال حرارت جابجایی را داراست، کیفیت سطح مطلوبی ارائه نمی‌دهد که به ضریب انتقال حرارت کم گازها در فشارهای پایین مربوط می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Improvement of grinding process performance by minimum quantity lubrication technique -using compressed cold air jet from vortex tube

نویسندگان English

Abdolreza Rahimi 1
Amir Saberi 2
Hasan Parsa 3
Morteza Ashrafijou 2
2 Amirkabir University
3 Amirkabir University
چکیده English

Consumption of cutting fluids imposes high costs on industry. These cutting fluids contaminate the environment and are harmful to human health. Minimum quantity lubrication technique (MQL) is a new approach to reduction of cutting fluids consumption, improving efficiency of cutting fluid at machining zone and using harmless fluids. However, this technique faces cooling limitation in grinding. The purpose of this study is an accurate study of heat transfer mechanism in minimum quantity lubrication technique by its temperature numerical simulation and improving the cooling ability of its air jet by using a simple and inexpensive vortex tube. For this purpose, a system was designed and manufactured to measure the convection heat transfer coefficient of different conditions of MQL environments. The result of convection heat transfer tests shows 95% share of compressed air in heat transfer and also air pressure is a more important factor than temperature in cooling process. The result of temperature numerical simulation shows that by increasing pressure, the increasing rate of convection heat transfer coefficient decreases; also, the cooling ability temperature of the vortex tube at low thermal power is tangible. In grinding of soft steel, the minimum quantity lubrication technique with cold air (CAMQL) in comparison with other methods lead to significant reduction of tangential grinding force and friction coefficient, but in general, except in the case of optimum condition which has the highest heat transfer coefficient, surface finish is worse which relate to low heat transfer coefficient of gases at low pressures.

کلیدواژه‌ها English

Grinding
Minimum Quantity Lubrication with Cold Air
Heat transfer mechanism
Grinding force
surface quality