مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود عملکردِ تکنیکِ روانکاریِ کمینه در فرآیند سنگزنی با استفاده از نانوسیال ترکیبی و ارتعاشات التراسونیک

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک، گروه ساخت و تولید
2 دانشجوی دکترا/دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 استادیار/ دانشگاه تهران
چکیده
تکنیک روانکاری کمینه در فرآیند سنگزنی دارای مزایای متعدد فنی و اقتصادی است. این تکنیک نه تنها عملکرد فرآیند سنگزنی شامل یکپارچگی سطح، نیروهای سنگزنی و سایشِ چرخ سنگ را بهبود می‌بخشد. بلکه به دلیل مصرفِ بسیار پایین سیال برشی، تکنیکی سازگار با محیط است. با وجود چنین مزایایی، این تکنیک به دلیل مصرف پایین سیال برشی، دارای مشکل جدی افزایش حرارت و در نتیجه سوختگی قطعه‌کار است. به منظور رفع این مشکل استفاده همزمان از نانوسیال ترکیبی و ارتعاشات التراسونیک پیشنهاد شده است. نانوسیال به دلیل ظرفیت انتقال حرارت بالا، می‌‌تواند حرارت بیشتری را از منطقه تماس دانه/ قطعه‌کار خارج کند. ارتعاشات التراسونیک نیز به دلیل مکانیزم سیکلی و کاهش زمان و طولِ تماسِ دانه/ قطعه‌کار، حرارت کمتری تولید می‌کند. در این تحقیق، نانوسیال پایه آبی حاوی ترکیبِ نانولوله کربنی چندجداره (با رسانندگی حرارتی بالا) و آلومینیم‌ اکسید (با اثر روانکاری بالا) مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که استفاده همزمان نانوسیال ترکیبی با ارتعاشات التراسونیک منجر به کاهش 60.2 درصدی دمای سنگزنی (از 254 به 101 درجه سانتیگراد) نسبت به حالت خشک می‌گردد. همچنین ضریب اصطکاک و نیروی مماسی به ترتیب تا 35.9و 69.2 درصد کاهش می‌یابند. ضمن اینکه هیچ‌گونه علائم سوختگی بر روی قطعه‌کار مشاهده نشد در حالی که در سنگزنی خشک قطعه‌کار دچار سوختگی شدید گردید. مورفولوژی سطح نیز کاهش عیوب سطحی نظیر تغییرشکل پلاستیک و جریان مواد به اطراف را نشان می‌دهد. براده‌های حاصله تشابه مکانیزم براده-برداری در این تکنیک با تکنیک‌های متداول استفاده از سیال برشی را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Performance improvement of eco-friendly MQL technique by using hybrid nanofluid and ultrasonic assisted grinding

نویسندگان English

Abdolreza Rahimi 1
Farshad Rabiei 2
MohamadJafar Hadad 3
2 Ph.D candidate/ Amirkabir University of Technology
3 Assistant Professor/ Tehran University
چکیده English

Minimum quantity lubrication (=MQL) technique has many technological and economic advantages in grinding operation. It not only improves general grinding performance such as surface integrity, grinding forces and wheel wear but also, it is eco-friendly technique because of its small consumption of cutting fluid. Despite these advantages, MQL technique has a serious thermal problem in grinding operations due to small amount of cooling. To overcome this problem combination of hybrid nanofluid and ultrasonic vibration has been suggested. Nanofluid can increase heat transfer from workpiece/wheel interface due to its high thermal conductivity. Also ultrasonic machining can decrease heat generation due to its reciprocating mechanism and reduction of time and length of contact between grain and workpiece. In this research hybrid Multi Walled Carbon Nano Tubes (=MWCNT) (with high thermal conductivity) and Al2O3 (with good lubrication effect) nanofluid has been utilized. The results have been shown that combination of MQL and UAG leads to decreasing of maximum grinding temperature up to 60.2% in comparison to dry grinding (from 254ºC to 101ºC). Moreover, friction coefficient and tangential grinding force have been reduced up to 35.9 and 69.2 percent respectively. Furthermore, any burning has not been observed with combinations of these techniques while severe burning has been observed in dry grinding. Surface morphology analysis has been shown decrease of plastic deformation and side flow. And finally the generated chips have been shown similarity of cutting mechanism in in the utilized techniques and conventional cutting fluids.

کلیدواژه‌ها English

minimum quantity lubrication
ultrasonic assisted grinding
Hybrid Nanofluid
grinding temperature
surface quality