تاثیرات خنک‌کاری برودتی و روانکاری با نانوسیال بر زبری سطح و سایش ابزار در تراشکاری سوپرآلیاژ A286

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

سوپرآلیاژها فلزاتی با چقرمگی بالا و هدایت حرارتی ضعیف هستند که قابلیت ماشینکاری پایینی دارند. سایش شدید ابزار و زبری سطح نامناسب در ماشینکاری اینگونه مواد از چالش‌های اصلی در ماشینکاری می‌باشد. در پژوهش حاضر، تاثیر نوع سیال برش به‌همراه روش اعمال آن تحت عنوان حداقل مقدار روانکار-خنک‌کار بر زبری سطح قطعه‌کار و سایش ابزار در تراشکاری سوپرآلیاژ 286A مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن با دو روش مرطوب و خشک مقایسه شده است. بدین منظور از روانکار پایه گیاهی و نانوذرات در روانکاری با حداقل مقدار به همراه خنک‌کاری برودتی استفاده شده است. نتایج زبری سنجی تحت معیار Ra نشان داد که استفاده از روانکار پایه گیاهی به همراه نانواکسید سیلیسیوم تحت روش حداقل مقدار روانکار و همچنین خنک‌کاری با استفاده از نیتروژن مایع موجب کاهش 30-75% زبری سطح نسبت به روش خشک و کاهش 15-64% آن نسبت به روش مرطوب گردیده است. همچنین با توجه به تغییرات بسیار کم زبری سطح نسبت به تغییر پارامترهای برش، این روش حساسیت کمی به پارامترهای برش دارد. وجود نانواکسید سیلیسیوم در سیال برش موجب کاهش سطح تماس ابزار-براده شده و اصطکاک کاهش می‌یابد و در نتیجه موجب کاهش سایش ابزار و بهبود کیفیت سطح در روش حداقل مقدار روانکار-خنک‌کار می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Davoodi B, Eskandari B (2015) Investigation of tool life and wear mechanisms in turning of N-155 iron-nickel-base superalloy using response surface methodology. Modares Mechanical Engineering 14(15): 51-58. (In Persian)

[2] Debnath S, Reddy MM, Sok Yi Q (2014) Environmental friendly cutting fluids and cooling techniques in machining: A review. J Clean Prod 83: 33-47.

[3] Davoodi B, Musavi SH (2016) An experimental investigation of the effect of lubrication method on surface roughness and cutting fluid consumption in machining of super alloys. Modares Mechanical Engineering 16(10): 343-352. (in Persian)

[4] Shabgard MR, Jafarian Zenjanab M, Azarafza R (2014) Experimental study on the influence of CuO nanofluid on surface roughness and machining force in turning of AISI 4340 steel. Modares Mechanical Engineering 14(2): 27-33. (in Persian)

[5] Chetan Ghosh S, Rao PV (2015) Application of sustainable techniques in metal cutting for enhanced machinability: A review. J Clean Prod 100(1): 17-34.

[6] Cui X, Guo J (2017) Effects of cutting parameters on tool temperatures in intermittent turning with the formation of serrated chip considered. Appl Therm Eng 110: 1220-1229.

[7] Dogu Y, Aslan E, Camuscu N (2005) A numerical model to determine temperature distribution in orthogonal metal cutting. J Mater Process Technol 171(1): 1-9.

[8] Atlati S, Haddag B, Nouari M, Moufki A (2015) Effect of the local friction and contact nature on the Built-Up Edge formation process in machining ductile metals. Tribol Int 90: 217-227.

[9] Gomez-Parra A, Alvarez-Alco M, Salguero J, Batista M, Marcos M (2013) Analysis of the evolution of the built-up edge and built-up layer formation mechanisms in the dry turning of aeronautical aluminum alloys. Wear 302: 1209-1218.

[10] Kaynak Y, Karaca HE, Noebe RD, Jawahir IS (2013) Tool-wear analysis in cryogenic machining of NiTi shape memory alloys: A comparison of tool-wear performance with dry and MQL machining. Wear 306: 51-63.

[11] Dhananchezian M, Kumar MP (2011) Cryogenic turning of the Ti–6Al–4V alloy with modified cutting tool inserts. Cryogenics 51(1): 34-40.

[12] Dhar NR, Kamruzzaman M (2007) Cutting temperature, tool wear, surface roughness and dimensional deviation in turning AISI-4037 steel under cryogenic condition. Int J Mach Tools Manuf 47(5): 754-759.

[13] Krishnamurthy G, Bhowmick S, Altenhof W, Alpas AT (2016) Increasing efficiency of Ti-alloy machining by cryogenic cooling and using ethanol in MRF. CIRP J Manuf Sci Technol 408-422.

[14] Shokrani A, Dhokia V, Newman ST (2016) Investigation of the effects of cryogenic machining on surface integrity in CNC end milling of Ti–6Al–4V titanium alloy. J Manuf Processes 21: 172-179.

[15] Tazehkandi AH, Shabgard M, Pilehvarian F (2015) Application of liquid nitrogen and spray mode of biodegradable vegetable cutting fluid with compressed air in order to reduce cutting fluid consumption in turning Inconel 740. J Clean Prod 108(1): 90-103.

[16] Maruda RW, Krolczyk GM, Niesłony P, Krolczyk JB, Legutk S (2016) Chip formation zone analysis during the turning of austenitic stainless steel 316L under MQCL cooling condition. International Conference on Manufacturing Engineering and Materials, ICMEM 2016, Procedia Engineering 149: 297-304.

[17] Ulutan D, Ozel T (2011) Machining induced surface integrity in titanium and nickel alloys: A review. Int J Mach Tools Manuf 51(3): 250-280.

[18] Padmini R, Vamsi Krishna P, Krishna Mohana Rao G (2016) Effectiveness of vegetable oil based nanofluids as potential cutting fluids in turning AISI1040 steel. Tribol Int 94: 490-501.

[19] Sharma P, Singh Sidhu B, Sharma J (2015) Investigation of effects of nanofluids on turning of AISI D2 steel using minimum quantity lubrication. J Clean Prod 108: 72-79.

[20] Sayuti M, Ming Erh O, Sarhan AD, Hamdi M (2014) Investigation on the morphology of the machined surface in end milling of aerospace AL6061-T6 for novel uses of SiO2 nanolubrication system. J Clean Prod 66: 655-663.