7631

بررسي خواص نانوذرات مورد استفاده در سيالات برشي

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1400

دكتر بهنام داودي

دكتر مصطفي حسينعلي پور

1400/09/24

مهندسي مكانيك

A Study On The Effect of Properties of NanoParticles on Cutting Fluids

فرآيندهاي ماشينكاري و براده برداري از جمله مهمترين روش هاي توليد قطعات صنعتي مختلف مي باشند. . فرايند ماشينكاري شامل براده برداري و حذف كنترل شده مواد از قطعه كار به منظور دستيابي به شكل و يا اندازه مورد نظر مي‌باشد بهينه سازي فرآيندهاي ذكر شده ميتواند تاثيرات عمده اي بر كيفيت قطعات توليدي باقي بگذارد. يكي از مهمترين مشكلات اين فرايندها، دما و اصطكاك موجود در فصل مشترك ابزار و قطعه كار مي باشد كه تاثيرات بسيار مخربي بر روي عمر ابزار و قطعه برجاي ميگذارند و موجب هزينه هاي اضافي بسياري ميگردد ؛ ازين رو با استفاده از انواع سيالات برشي همواره سعي براين داريم كه علاوه بر جذب گرماي ايجاد شده ، براده هاي فلزي ايجاد شده نيز زدوده شده تا اصصكاك نيز كاهش يابد. اما سيالات انتقال حرارت معمول همچون آب ، اتيلن گليكول و روغن ها سيالات انتقال حرارت ضعيفي هستند. از اين رو، به علت محدود بودن قابليت هاي سيالات برشي متداول و همچنين آسيب هاي زيست محيطي اجتناب ناپذير ناشي از دفع آنها پژوهش‌هاي زيادي توسط محققان براي افزايش انتقال حرارت اين سيالات از طريق افزايش هدايت حرارتي آنها انجام شده است. با افزودن نانوذرات مواد جامد با رسانايي حرارتي بالا همچون اكسيدهاي آلومينيم ، مس، تيتانيم ، سيليسيم، هدايت حرارتي بالايي براي نانوسيالات بدست مي آيد. اين سيال با ويژگي‌هاي حرارتي بهبوديافته به عنوان نانوسيال شناخته مي شود. . با پيشرفت علم نانوتكنولوژي و حصول امكانات جديد توسط آن، در دهه‌هاي اخير محققان توجه ويژه‌اي بر روي نانوسيالات دارند. اين مواد كه از تركيب نانوذرات (با ابعاد كمتر از 100 نانومتر با يك سيال پايه بدست مي‌آيند، مي‌توانند خواص ترموفيزيكي سيال پايه از جمله . ويسكوزيته، ضريب انتقال حرارت جابجايي، هدايت حرارتي و گرماي ويژه نانوسيال را تا حد خيلي خوبي بهبود بخشند.در فرايندهاي ماشينكاري كه دو عامل مخرب دما و اصطكاك هميشه موجب ايجاد هزينه‌هاي اضافي براي كاهش آثار مخرب مي‌شوند، استفاده از روش‌هاي خنك‌سازي و روانكاري سنتي در دنياي مدرن با ماشين‌آلات عظيم ديگر به صرفه نيست و هم از لحاظ اقتصادي و هم از لحاظ محيط زيستي مشكلات بسياري را ايجاد ميكنند. لذا استفاده از نانوسيالات با گرماي ويژه‌ي و خواص انتقال حرارتي بالا، مي‌تواند اين مشكل را حل كرده و به صرفه‌جويي در اين فرايندها بيانجامد. در اين پايان نامه با بررسي پژوهش ها و مطالعات روز دنيا در اين زمينه، به بررسي استفاده از نانوسيالات حاوي ذرات 〖AL〗_2 O_3TiO-SiO- CNT-CuO-,در سيالات پايه آب و اتيلن گليكول در و شرايط آزمايشگاهي گوناگون پرداخته و تغييرات خصوصيات ترموفيزيكي آنها اعم از ضريب انتقال حرارت جابجايي، ضريب اصطكاك در كسرهاي حجمي گوناگون اين نانوذرات، مورد بررسي و مطالعه قرارگرفتند. اين نتايج نشان ميدهند كه نانوسيالات حاوي نانو ذرات 〖AL〗_2 O_3 داراي خواص انتقال حرارتي بهتري نسبت به ساير نانو ذرات ديگر مي باشد به عنوان مثال، تحقيقات تجربي در مورد نانوسيالات Al2O3 با آب به عنوان سيال پايه توسط گروههاي تحقيقاتي مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است و به اين نتيجه رسيده‌اند كه ضريب انتقال حرارت در جريان آرام تا 12-15 درصد و در مورد جريان آشفته تا 8 درصد افزايش مي‌يابد.بنابراين اين نوع نانوسيالات از مقبوليت و كاربرد گسترده تري در صنعت برخوردار هستند

ماشينكاري، نانوسيال، براده‌برداري، خنك‌كاري، روان‌كاري