ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫPrint ISSN: 1994-6309 Online ISSN: 2541-819X
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.
Маниканта Джаввади Эшвара
Амбхор Нитин
Шамкувар Сонал
Гураджала Навин Кумар
Дакарапу Санта Рао
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.
Исследование влияния гибридных наножидкостей на растительной основе на производительность обработки при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ / Д.Э. Маниканта, Н. Амбхор, С. Шамкувар, Н.К. Гураджала, С.Р. Дакарапу // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 4. – С. 6–18. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-6-18.
Manikanta J.E., Ambhore N., Shamkuwar S., Gurajala N.K., Dakarapu S.R. Investigation of vegetable-based hybrid nanofluids on machining performance in MQL turning. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2024, vol. 26, no. 4, pp. 6–18. DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-6-18. (In Russian).
