بررسی تجربی و شبیه سازی المان محدود درجه حرارت ابزار برش در فرآیند تراشکاری فولاد سخت‌کاری شده با استفاده از نانو سیال Sio2

محورهای موضوعی : انتقال حرارت

محسن خواجه زاده ¹ , قربانعلی مومن ²

1 - دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد

تاریخ دریافت : 1395/07/22 تاریخ پذیرش : 1395/07/29 تاریخ انتشار : 1395/12/01

کلید واژه: نانوسیال, دی اکسیدسیلیکون, درجه حرارت برش,

چکیده مقاله :

در این مقاله، تأثیر استفاده از نانو سیالدی‌اکسید سیلیکون (Sio2) بر روی درجه حرارت ابزار برش در تراشکاری فولاد سخت‌کاری شده 4340 با استفاده از روش‌های تجربی و شبیه‌سازی المان محدود، مورد مطالعه قرار گرفته است؛ بدین منظور ابتدا مدل المان محدود فرایند تراشکاری فولاد سخت‌کاری شده 4340 در دو حالت خشک توسعه یافت و صحت نتایج آن از نظر نیرو و درجه‌حرارت، اعتبارسنجی شد. در ادامه طراحی آزمایش با هدف مطالعه تأثیر کاربرد نانوسیال دی‌اکسید سیلیکون و غلظت آن بر درجه حرارت ابزار برش انجام شد و مجموعه‌ای از آزمون‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های المان محدود متناسب با طراحی آزمایش انجام شده و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شد.انطباق مناسبی بین نتایج تجربی و شبیه‌سازی المان محدود وجود دارد. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، استفاده از نانو سیال دی‌اکسید سیلیکون در فرآیند تراشکاری فولاد سخت‌کاری شده، به‌طور متوسط کاهش حدوداً 30 درصدی درجه حرارت ابزار برشی را به همراه خواهد داشت. علاوه بر آن مشاهده شد که افزایش غلظت ذرات نانو در سیال پایه منجر به کاهش جزئی درجه حرارت ابزار برش خواهد شد که بیش‌ترین میزان کاهش در حدود 40 درصد و در غلظت وزنی 6/0 درصد اتفاق خواهد افتاد.

چکیده انگلیسی:

In this paper, the effect of using Sio2 nano-fluid on cutting tool temperature, during the hard turning of AISI 4340 hardened steel has been studied using both experimental and finite element methods; To achieve this goal, first a finite element model has been developed in case of dry hard turning of AISI 4340 hardened steel. The results of this model was then verified by experimental measurements of cutting forces and cutting tool temperatures. In continuation, a set of experimental tests were designed and executed to study the effect of nano-fluid application and its concentration on cutting tool temperature. According to the achieved results, there is a good agreement between finite element and experimental results. These results also show that, cutting tool temperature for hard turning of AISI 4340 is 30% of the dry hard turning and the percent of reduction in cutting tool temperature grows gradually with increasing nanofluids concentration (0.6 % wt)