10643

9826

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك

1394

ده، ۹7ص.: مصور

محسن صفوي

محمدرضا رازفر

1394/09/01

محمدرضا سليم پور، صالح اكبرزاده

1396/10/05

كتابنامه

مكانيك

مهندسي مكانيك

ID9826

چكيده سايش ابزار يكي از مهمترين موضوعات در ماشينكاري و به خصوص ماشينكاري فولادهاي سـخت اسـت اهميت اين موضوع از آن جهت است كه اكثر صنايع به ـ ـ ـــتند كه منظور حـذف فعاليتهاي فاقد ارزشافزوده به دنبال روشهايي هسـ ـ قطعات خود را با كمترين هزينه و بهترين كيفيت توليد كنند فولاد ســخت ۴ ۴ معمولا براي توليد قطعات صـنايع اتومبيلسـازي و صـنايع هوافضا از ـ ـ ـ ـينكاري اين قطعات به قبيل محور چرخدنده و بلبرينگ بهكار مي رود ماشـ علت سختي بالا دماي منطقه ماشينكاري و اصطكاك را در ناحيه برش افزايش ـكلاتي ـطكاك توليد ـده در ناحيه برش يكي از مشـ شـ ميدهد اين حرارت و اصـ اسـت كه علاوه بر كاهش عمر ابزار كيفيت سطح قطعهكار را نيز تحت تاثير ـ قرار ميدهـد يكي از رويكردهـاي متداول براي كاهش حرارت توليد ـــده شـ ـ ـ اسـتفاده از سـيالات برشـي اسـت اين سيالات به واسطه خاصيت روانكاري و ـ ـ ـ ـ خنككاريشـان تا حدودي اثرات مخرب حرارت و اصـطكاك را بهبود مي بخشند ـ ـ كاربرد ســيالات حاوي نانوذرات رويكردي نوين در اين راســتا به حســاب ـ ـ ـ ميآيد نانوسـيال برشـي يك سوسپانسيون از نانوذرات فلزي و غيرفلزي با ـ ـ ـت افزودن اين ـي پايه اسـ ـيال برشـ اندازه كم تر از نانومتر در سـ نانوذرات مي تواند خواص روانكاري و حرارتي سيال بر شي پايه را بهبود بخشـد در اين تحقيق تأثير نانوسـيال اكسـيدتيتانيوم با سيال پايه آب ـ ـ ـ بر روي بيشـينه آسـتانه فرسـايش ابزار نيروي ماشـينكاري و زبري سـطح ـكاري فولاد ابزار عمليات حرارتي ـده 0414 AISI شـ قطعهكار در فرايند تراشـ مورد مطالعه قرار گرفته ا ست نانو سيال مورد ا ستفاده از افزودن ذرات نانومتري اكســيد تيتانيوم با درصــد حجمي مختلف ۵ تا۵ درصــد حجمي به سيال آب مقطر تهيه شده ا ست سرعت بر شي نرخ پي شروي و در صد حجمي نانو سيال به عنوان پارامترهاي ا صلي فرآيند ترا شكاري سخت درنظر گرفته ش ـد پس از طراحي آزمايش به روش فاكتوريل كامل تعداد ۵۴ تس ـت ـ ـ ــتانه ــينه آسـ ــي تاثير پارامترهاي فرآيند بر روي بيشـ به منظور بررسـ فرســايش انجام شــد نتايج بدســت آمده نشــان ميدهد افزودن نانوذرات اكســيدتيتانيوم به مقدار درصــد حجمي به آب موجب كاهش قابل ملاحظه مقدار بي شينه آ ستانه فر سايش زبري سطح قطعه كار و نيروي ما شينكاري نسـبت به حالت خشـك ميشـود بر اساس نتايج حاصل نانوسيال برشي اكسيد ـ ـ ـ تيتانيوم بي شينه آ ستانه فر سايش زبري سطح و نيروي ما شينكاري را به ترتيب و و درصــد نســبت به حالت خشــك كاهش ميدهد و در هنگام ـيال مذكور در محدوده آزمايشهاي به عمل آمده كمترين ـتفاده از نانوسـ اسـ آسـتانه فرسـايش در سـرعت پيشـروي ميليمتر بر دور و سـرعت برشـي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـيد تيتانيوم ـد نانوذرات اكسـ متر بر دقيقه و غلظت حجمي درصـ حاصـل شـد هم چنين مقدار بيشينه آستانه فرسايش ابزار توسط يك آناليز ـ ـ كوپل مكانيكي حرارتي به روش المان محدود در نرم افزار ـــبيه ـــازي سـ شـ ـايش ابزار ـتانه فرسـ ـينه آسـ ديفورم پيشبيني ـد در نهايت مقادير بيشـ شـ حاصـل از تسـتهاي تجربي و شـبيه سـازي المان محدود با يكديگر مقايسه ـ ـ ـ شدند

۵ Alireza Asgari@me iut ac ir Date of Submission 21 September 2015 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Associate Professor Seyed Mohsen Safavi mosafavi@cc iut ac irAdvisor Professor Mohamadreza Razfar razfar@aut ac irAbstract Tool wear is one of the most important aspects in metal cutting especially whenmachining of hardened steels is concerned It is an important process because allmanufacturers are continually seeking ways to manufacture their parts with lower cost higher quality rapid setups lower investment and smaller tooling inventory whileeliminating non value added activities Hardened steel AISI 4140 material is commonlyused to produce automotive parts such as shafts gears and bearings Machining thismaterial significantly increases the temperature and friction in the cutting zone Liberationof heat and generation of friction associated with hard turning operation are problems whichnot only reduce the tool life but also impair quality of the product Cutting fluids have beenthe conventional choice to curtail friction and temperatures in machining because of itslubrication and cooling actions Using nano cutting fluid instead of convectional cuttingfluid is novel approach to solve cited problem Nano fluid is a colloidal mixture ofnanometer sized 100 nm metallic and non metallic particles in conventional cuttingfluid Addition of the nanoparticles can alter lubricating properties and convective heattransfer coefficient cooling properties of nano cutting fluids In this research work Nano cutting fluid is made by adding 0 0 1 5 Tio2 nanoparticles with average size of 20 nmto distilled cutting fluid Cutting speed feed rate concentration of nano cutting fluid hasbeen considered as main parameters of hard turning operation Totally 45 experimentshave been designed using full factorial method to analyze the effects of process parameterson maximum flank wear These influences moreover are compared with the outputs ofsimilar tests through dry machining The obtained results showed 1 5 volume fractionof TiO2 Nanoparticles added to water as cutting fluid was considerably reduced maximumtool flank wear machining force and surface roughness in comparison to dry machining The investigations indicated that TiO2 Nano fluid reduced maximum tool flank wear surface roughness and machining force by 30 40 and 35 respectively Moreover the results illustrated that the lowest maximum flank wear obtained in cutting speed 61 23m min feed rate 0 11 mm rev and cutting nano fluid containing 1 5 volume fraction ofTiO2 nanoparticles Furthermore maximum tool flank wear was predicted by thermo mechanical analysis with Finite Element Method based procedure Deform 3D FEMsoftware was used to simulate the cutting process and a suitable subroutine wasimplemented into the software in order to evaluate the maximum tool flank wear and toupdate the tool geometry Finally maximum tool flank wears were extracted fromexperimental tests and numerical predictions were compared Keywords Tool wear Nano Fluid Finite Element Method Hard Turning

محسن صفوي

محمدرضا رازفر

محمدرضا سليم پور، صالح اكبرزاده