Исследование влияния гибридных наножидкостей на растительной основена производительность обработки при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Гибридные наножидкости на растительной основе приобретают все большее значение в контексте токарной обработки с минимальным количеством СОЖ (MQL) в связи с их улучшенными смазочными свойствами и экологическими преимуществами. Эти наножидкости, в состав которых обычно входят растительные масла и наночастицы, такие как графит или диоксид титана, повышают производительность обработки за счет снижения трения и сил резания, что приводит к повышению качества обработанной поверхности и срока службы инструмента. Цель работы. Твердосплавные инструменты с покрытием широко используются для обработки нержавеющей стали марки SS 304 благодаря их износостойкости и способности выдерживать высокие температуры. Целью данной работы является оценка эффективности обработки при точении стали марки SS 304 при различных концентрациях гибридных наножидкостей. Методы исследования. В этом исследовании предпринята попытка использования гибридных наночастиц оксида меди / оксида алюминия (CuO/Al2O3), смешанных с кукурузным маслом. В общей сложности было разработано шесть гибридных смазочно-охлаждающих жидкостей объемом 100 мл с различной массовой концентрацией (0,4 %, 0,8 %, 1,2%, 1,6 %, 2 %, 2,4 %), и были исследованы их характеристики при работе со сталью SS 304. Результаты и обсуждение. Результаты показали, что при увеличении массовой концентрации теплофизические свойства улучшаются. Кроме того, показано, что трение уменьшается при увеличении концентрации частиц до 1,6 масс. %. При концентрации 1,6 масс. % гибридная наноСОЖ CuO/Al2O3 показала лучшие эксплуатационные характеристики. В этом исследовании также приводится сравнение с сухим точением. Наибольший износ инструмента наблюдается при сухом точении, за ним следует точение с использованием кукурузного масла. Наблюдается снижение усилия резания на 32 %. Шероховатость поверхности при использовании гибридной наноСОЖ CuO/Al2O3 снижается на 27,7 %. Однако при использовании гибридной наножидкости (2,4 %) наблюдается низкий износ инструмента. В данном исследовании рассматривается возможность использования гибридных наножидкостей на растительной основе при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ.

Об авторах

Д. Э. Маниканта

Email: manijem66@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0881-4899
канд. техн. наук, доцент, Женский инженерный колледж Шри Вишну (A), Бхимаварам, Андхра-Прадеш, 534202, Индия, manijem66@gmail.com

Н. Амбхор

Email: nitin.ambhore@viit.ac.in
ORCID iD: 0000-0001-8468-8057
Технологический институт Вишвакармы, Махараштра, Пуна 411037, Индия, nitin.ambhore@viit.ac.in

С. Шамкувар

Email: sonal.shamkuwar@viit.ac.in
ORCID iD: 0000-0001-7633-0813
канд. архит. наук, доцент, Институт информационных технологий Вишвакармы, Махараштра, Пуне – 411048, Индия, sonal.shamkuwar@viit.ac.in

Н. К. Гураджала

Email: naveenkumargurrijala84@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0829-7622
Инженерно-технологический колледж CMR, Хайдарабад, Телангана, 501401, Индия, naveenkumargurrijala84@gmail.com

С. Р. Дакарапу

Email: dsantharao@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7679-7448
доктор техн. наук, Профессор, Вишакский инженерно-технологический институт, Нарава, Вишакхапатнам, 530027, Индия, dsantharao@gmail.com

Список литературы

  1. Performance investigations for sustainability assessment of Hastelloy C-276 under different machining environments / G. Singh, V. Aggarwal, S. Singh, B. Singh, S. Sharma, J. Singh, C. Li, G. Królczyk, A. Kumar, S.M. Eldin // Heliyon. – 2023. – Vol. 9 (3). – doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e13933.
  2. Bedi S.S., Behera G.C., Datta S. Effects of cutting speed on MQL machining performance of AISI 304 stainless steel using uncoated carbide insert: application potential of coconut oil and rice bran oil as cutting fluids // Arabian Journal for Science and Engineering. – 2020. – Vol. 45. – P. 8877–8893. – doi: 10.1007/s13369-020-04554-y.
  3. Machining performance on SS304 using nontoxic, biodegradable vegetable-based cutting fluids / J.E. Eswara, B.N. Raju, C. Prasad, B.S.S.P. Sankar // Chemical Data Collections. – 2022. – Vol. 42. – doi: 10.1016/j.cdc.2022.100961.
  4. Ambhore N., Kamble D., Agrawal D. Experimental investigation of induced tool vibration in turning of hardened AISI52100 steel // Journal of Vibration Engineering & Technologies. – 2022. – Vol. 10. – P. 1679–1689. – doi: 10.1007/s42417-022-00473-4.
  5. Roles of new bio-based nanolubricants towards eco-friendly and improved machinability of Inconel 718 alloys / M.A.M. Ali, A.I. Azmi, M.N. Murad, M.Z.M. Zain, A.N.M. Khalil, N.A. Shuaib // Tribology International. – 2020. – Vol. 144. – doi: 10.1016/j.triboint.2019.106106.
  6. Singh G., Aggarwal V., Singh S. Critical review on ecological, economical and technological aspects of minimum quantity lubrication towards sustainable machining // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Vol. 271. – doi: 10.1016/j.jclepro.2020.122185.
  7. Kumar M.S., Krishna V.M. An investigation on turning AISI 1018 steel with hybrid biodegradeable nanofluid/MQL incorporated with combinations of CuO-Al2O3 nanoparticles // Materails Today: Proceedings. – 2020. – Vol. 24. – P. 1577–1584. – doi: 10.1016/j.matpr.2020.04.478.
  8. Zhang S., Li J.F., Wang Y.W. Tool life and cutting forces in end milling Inconel 718 under dry and minimum quantity cooling lubrication cutting conditions // Journal of Cleaner Production. – 2012. – Vol. 32. – P. 81–87. – doi: 10.1016/j.jclepro.2012.03.014.
  9. Rajaguru J., Arunachalam N. A comprehensive investigation on the effect of flood and MQL coolant on the machinability and stress corrosion cracking of super duplex stainless steel // Journal of Materials Processing Technology. – 2019. – Vol. 276. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116417.
  10. Tefera A.G., Sinha D.K., Gupta G. Experimental investigation and optimization of cutting parameters during dry turning process of copper alloy // Journal of Engineering and Applied Science. – 2023. – Vol. 70 (1). – P. 145. – doi: 10.1186/s44147-023-00314-5.
  11. Nune M.M.R., Chaganti P.K. Development, characterization, and evaluation of novel eco-friendly metal working fluid // Measurement. – 2019. – Vol. 137. – P. 401–416. – doi: 10.1016/j.measurement.2019.01.066.
  12. Optimizing sustainable machining processes: a comparative study of multi-objective optimization techniques for minimum quantity lubrication with natural material derivatives in turning SS304 / J.E. Manikanta, B.N. Raju, N. Ambhore, S. Santosh // International Journal on Interactive Design and Manufacturing. – 2024. – Vol. 18 (2). – P. 789–800. – doi: 10.1007/s12008-023-01706-w.
  13. Heat transfer efficiency of Al2O3-MWCNT/thermal oil hybrid nanofluid as a cooling fluid in thermal and energy management applications: an experimental and theoretical investigation / A. Asadi, M. Asadi, A. Rezaniakolaei, L.A. Rosendahl, M. Afrand, S. Wongwises // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2017. – Vol. 117. – P. 474–486. – doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.036.
  14. Surface integrity optimization of high speed dry milling UD-CF/PEEK based on specific cutting energy distribution mechanisms effected by impact and size effect / Y. Song, H. Cao, D. Qu, H. Yi, X. Kang, X. Huang, J. Zhou, C. Yan // Journal of Manufacturing Processes. – 2022. – Vol. 79. – P. 731–744. – doi: 10.1016/j.jmapro.2022.05.024.
  15. Investigation on the effect of hybrid nanofluid in MQL condition in orthogonal turning and a sustainability assessment / E. Usluer, U. Emiroglu, Y.F. Yapan, G. Kshitij, N. Khanna, M. Sar?kaya, A. Uysal // Sustainable Materials and Technologies. – 2023. – Vol. 36 (16). – P. e00618. – doi: 10.1016/j.susmat.2023.e00618.
  16. Evaluation of machining characteristics of SiO2 doped vegetable based nanofluids with Taguchi approach in turning of AISI 304 steel / A.Ç. Sencan, S. Sirin, E.N.S. Saraç, B. Erdogan, M.R. Koçak // Tribology International. – 2024. – Vol. 191. – doi: 10.1016/j.triboint.2023.109122.
  17. Machinability assessment of hybrid nano cutting oil for minimum quantity lubrication (MQL) in hard turning of 90CrSi steel / T.B. Ngoc, T.M. Duc, N.M. Tuan, V.L. Hoang, T.T. Long // Lubricants. – 2023. – Vol. 11 (2). – P. 54. – doi: 10.3390/lubricants11020054.
  18. Junankar A.A., Yashpal Y., Purohit J.K. Experimental investigation to study the effect of synthesized and characterized monotype and hybrid nanofluids in minimum quantity lubrication assisted turning of bearing steel // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. – 2022. – Vol. 236 (9). – P. 1794–1813.
  19. Evaluating the effect of minimum quantity lubrication during hard turning of AISI D3 steel using vegetable oil enriched with nano-additives / A.M.M. Ibrahim, M.A. Omer, S.R. Das, W. Li, M.S. Alsoufi, A. Elsheikh // Alexandria Engineering Journal. – 2022. – Vol. 61 (12). – P. 10925–10938.
  20. Ngol M.T. Influence of technology parameters on the total cutting force in the hard turning process with NF MQL and NF MQCL method using nanofluids // Tribology in Industry. – 2023. – Vol. 44 (2). – P. 272–284. – doi: 10.24874/ti.1453.02.23.05.
  21. Pasam V.K., Neelam P. Effect of vegetable oil-based hybrid nano-cutting fluids on surface integrity of titanium alloy in machining process // Smart and Sustainable Manufacturing Systems. – 2020. – Vol. 4 (1). – P. 1–18.
  22. Usca Ü.A. The effect of cellulose nanocrystal-based nanofluid on milling performance: an investigation of dillimax 690T // Polymers. – 2023. – Vol. 15 (23). – P. 4521. – doi: 10.3390/polym15234521.
  23. A novel study on the influence of graphene-based nanofluid concentrations on the response characteristics and surface-integrity of Hastelloy C-276 during minimum quantity lubrication / G. Singh, S. Sharma, A.H. Seikh, C. Li, Y. Zhang, S. Rajkumar, A. Kumar, R. Singh, S.M. Eldin // Heliyon. – 2023. – Vol. 9 (9). – P. e19175. – doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e19175.
  24. Das A., Patel S.K., Das S.R. Performance comparison of vegetable oil based nanofluids towards machinability improvement in hard turning of HSLA steel using minimum quantity lubrication // Mechanics & Industry. – 2019. – Vol. 20 (5). – P. 506. – doi: 10.1051/meca/2019036.
  25. Tribological performance of different concentrations of Al2O3 nanofluids on minimum quantity lubrication milling / X. Bai, J. Jiang, C. Li, L. Dong, H.M. Ali, S. Sharma // Chinese Journal of Mechanical Engineering. – 2023. – Vol. 36 (1). – P. 11.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).