ENG FB kontakt

29.03.2024

Strona główna Marzec 2021 Media-assisted machining processes using nano-fluids. Part 2: Examples of the influence of nano-fluids on the cutting process

Media-assisted machining processes using nano-fluids. Part 2: Examples of the influence of nano-fluids on the cutting process

Hybrydowe procesy skrawania wspomagane nanocieczami. Część 2: Przykłady wpływu nanocieczy na proces skrawania *

Wit Grzesik   |   04-03-2021

Mechanik nr 03/2021 - Nowości w obróbce skrawaniem

ABSTRACT: The comprehensive knowledge of the applications of nano-fluids for hybrid machining processes assisted by liquid media, which, in general, are applied in MQL systems is presented. In the first part of the article properties of nano-additives, which are added to base cutting fluids (such as vegetable and mineral oils and emulsion), and their influence on the performance of machining processes were outlined. The tribological mechanisms including rolling and plowing of the nano-particles in the contact zones, as well as resulting thermal influences were characterized. In the second part of the article, some practical examples of the possible influences of different nano-fluids on the cutting temperature, tool wear and tool life, surface roughness and surface quality are provided and discussed. It was concluded that nano-fluids with graphene and carbon nanotubes additives are very effective in improving process behaviour.

KEYWORDS: nano-particles, nano-fluids, MQL, machining, grinding

STRESZCZENIE: Przedstawiono zwięzłe informacje na temat zastosowania nanocieczy do wspomagania hybrydowych procesów skrawania mediami ciekłymi, które zasadniczo znalazły zastosowanie w minimalnym smarowaniu/chłodzeniu MQL. W pierwszej części artykułu omówiono właściwości dodawanych do cieczy bazowych (olejów roślinnych i mineralnych oraz emulsji) nanocząstek i ich wpływ na przebieg procesu skrawania. Scharakteryzowano mechanizmy tribologiczne w strefie kontaktu i pochodne oddziaływania termiczne. W drugiej części artykułu zostaną opisane praktyczne przykłady wpływu nanocieczy na temperaturę skrawania, przebieg zużycia i trwałość ostrza oraz chropowatość i jakość powierzchni. Wykazano dużą efektywność zastosowania nanocieczy z dodatkami grafenu i nanorurek.

SŁOWA KLUCZOWE: nanocząstki, nanociecze, ciecze obróbkowe, MQL, skrawanie, szlifowanie

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] Grzesik W. „Hybrydowe procesy obróbki ubytkowej. De-finicje, zasady tworzenia i znaczenie w przemyśle”. Mechanik. 91, 5–6 (2018): 338–341, https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.5-6.50.

[2] Grzesik W. „Hybrydowe procesy skrawania wspomagane mediami technologicznymi” (“Media-assisted machining processes”). Mechanik. 91, 12 (2018): 1050–1056, DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.12.186.

[3] Kulkarni H.B., Nadakatti M.M., Patil M.S., Kulkarni R.M.“A review on nanofluids for machining”. Current Nanoscience. 13, 6 (2017): https://doi.org/10.2174/1573413713666170623094121.

[4] Sidik N., Samion S., Ghaderian J., Yazid M. “Recent progress on the application of nanofluids in minimum quantity lubrication machining. A review”. Int. Journal of Heat and Mass Transfer. 108 (2017): 79–89, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.11.105.

[5] Shokoohi Y., Shekarian E. „Application of nanofluids in machining processes – a review”. J. Nanoscience and Technology. 2 (2016): 59-63, https://www.researchgate.net/publication/325514175_Application_of_Nanofluids_in_Machining_Processes_-_A_Review.

[6] Khandekar S., Sankar M., Ramkumar J. “Nano-cutting fluid for enhancement of metal cutting performance”. Materials and Manufacturing Processes. 27 (2012): 1–5, https://doi.org/10.1080/10426914.2011.610078.

[7] Gupta M., Jamil M., Wang X., Song Q., Liu Z., Mia M., et. al. “Performance evaluation of vegetable oil-based nano-cutting fluids in environmentally friendly machining of Inconel-800 alloy”. Materials. 12 (2019): 2702, https://doi.org/10.3390/ma12172792.

[8] Grzesik W. „Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych”. Warszawa: PWN, 2018.

[9] Hegab H., Umer U., Esawi A., Kishawy H.A. “Tribological mechanisms of nano-cutting fluid minimum quantity lubrication: a comparative performance analysis model”. Int. J. Advanced Manufacturing Technology. 108 (2020): 3133––3139, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05450-3.

[10] Hegab H., Darras B., Kishawy H.A. “Sustainability assessment of machining with nano-cutting fluids”. Procedia Manufacturing. 26 (2018): 245–254, https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.07.033.

[11] Hegab H., Kishawy H.A., Umer U., Mohany A. “A model for machining with nano-additives based minimum quantity lubrication”, Int. J. Advanced Manufacturing Technology. 102 (2019): 2013–2028, https://doi.org/10.1007/s00170-019-03294-0.

[12] Li M., Yu T., Zhang R., Yang L., Li H., Wang W. “MQL milling of TC4 alloy by dispersing graphene into vegetable oil-based cutting fluid”. Int. J. Advanced Manufacturing Technology. 99 (2018): 1735–1753, https://doi.org/10.1007/s00170-018-2576-7.

[13] Gűnan F., Kivak T., Yildrim C., Sarikaya M. “Performance evaluation of MQL with Al2O3 mixed nanofluids prepared at different concenrations in milling of Hastelloy C276 alloy”. J. Materials Research and Technology. 9, 5 (2020): 10386––10400, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.07.018.

[14] Samuel J., Rafiee J., Dhiman P., Yu Z., Koratkar N. “Graphene colloidal suspensions as high performance demi-synthetic metalworking fluids”. J. Physical Chemistry. 115 (2011): 3410–3415, https://doi.org/10.1021/jp110885n.

[15] Kadirgama K. “Nanofluid as an alternative coolant in machining: a review”. J. Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences. 69 (2020): 163–173, https://doi.org/10.37934/arfmts.69.1.163173.

[16] Minh D.T., The L.T., Bao N.T. “Performance of Al2O3 nanofluids in minimum quantity lubrication in hard milling of 60Si2Mn steel using cemented carbide tools”. Advances in Mechanical Engineering. 9, 7 (2017): 1–9, https://doi.org/10.1177%2F1687814017710618.

[17] Lee P.H., Nam J.S., Li C., Lee S.W. “An experimental study on micro-grinding process with nanofluid minimum quantity lubrication (MQL)”. Int. J. Precision Eng. Manuf. 13 (2012): 331–338, https://doi.org/10.1007/s12541-012-0042-2.

[18] Nam J.S., Lee P.H., Lee S.W. “Experimental characterization of micro-drilling process using nanofluid minimum quantity lubrication”. Int. J. Mach. Tools. Manuf. 51 (2011): 649––652, https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2011.04.005.

[19] Grzesik W. “Media-assisted machining processes using nano-fluids. Part 1: Properties and mechanisms of nano-fluids interaction” („Hybrydowe procesy skrawania wspomagane nanocieczami. Część 1: Właściwości i mechanizmy oddziaływania nanocieczy”). Mechanik. 2 (2021): 6–9, https://doi.org/10.17814/mechanik.2021.2.3

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2021.3.5

 

* Artykuł recenzowany

 

Pobierz plik / download

Wit Grzesik: Media-assisted machining processes using nano-fluids. Part 2: Examples of the influence of nano-fluids on the cutting process (Hybrydowe procesy skrawania wspomagane nanocieczami. Część 2: Przykłady wpływu nanocieczy na proces skrawania) (PDF, ~3,9 MB)

Strona główna Marzec 2021 Media-assisted machining processes using nano-fluids. Part 2: Examples of the influence of nano-fluids on the cutting process

Zamów NEWSLETTER

Nasze propozycje

Metrologia geometryczna powierzchni technologicznych. Zarysy kształtu – Falistość – Mikro- i nanochropowatość.
Stanisław Adamczak

Metrologia geometryczna powierzchni technologicznych. Zarysy kształtu – Falistość – Mikro- i nanochropowatość.

Wydawnictwo Naukowe PWN

"Metrologia geometryczna powierzchni technologicznych" to kompendium poświęcone tematyce pomiarów i analizy...

Układy dynamiczne w modelowaniu procesów przyrodniczych, społecznych, technologicznych
Jacek Banasiak, Katarzyna Szymańska-Dębowska

Układy dynamiczne w modelowaniu procesów przyrodniczych, społecznych, technologicznych

Wydawnictwo Naukowe PWN

"Układy dynamiczne" to podręcznik związany z analizą układów dynamicznych, którą można zastosować w różnych...

Matematyczny wszechświat. Od Pitagorasa do Plancka
Joel L. Schiff (Tłum.: W. Sikorski)

Matematyczny wszechświat. Od Pitagorasa do Plancka

Wydawnictwo Naukowe PWN

"Matematyczny wszechświat" to wciągająca opowieść, która odkrywa przed czytelnikami prawa matematyczne...

Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach
Tomasz Trzepieciński

Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach

Wydawnictwo Naukowe PWN

W książce Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach przedstawiono specyfikę zjawiska tarcia...

Nasi partnerzy