تاثیر افزودن نانوذرات گرافیت در روانساز بر کیفیت سطحی و سایش ابزار فولاد ماشینکاری شده 16mncr5

تحقیق حاضر به بررسی تاثیر استفاده از نانوذرات گرافیت با اندازه دانه بندی متوسط 400 نانومتر و خلوص 99.9% در سیال برشی بر فرایند ماشینکاری فولاد 16mncr5 پرداخته است. ماشینکاری در سه عمق براده برداری 1، 2 و 3 میلیمتر و سه سرعت پیشروی 0.15، 0.25 و 0.35 میلیمتر بر دور با استفاده از سیال برشی معمولی و سیال برشی حاوی نانوذرات گرافیت انجام پذیرفته است. بررسی‌های ریزساختاری سطوح ماشینکاری شده، بررسی تغییرات سختی از سطح براده برداری شده به سمت مرکز قطعه و آزمایش‌های صافی سطح و سایش ابزار همگی برای بررسی جنبه‌های مختلف قابلیت ماشینکاری انجام پذیرفته‌اند. نتایج نشان داده است صرف نظر از عمق براده برداری و سرعت پیشروی، استفاده از نانوذرات گرافیت در سیال برشی در تمامی شرایط ماشینکاری به علت کاهش اصطکاک بین ابزار و قطعه کار، کاهش حرارت تولیدی و کاهش نیروی براده برداری سبب کاهش سایش ابزار و بهبود صافی سطح شده است. بیشترین و کمترین میزان کاهش وزن ابزار برشی در حضور نانوذرات گرافیت به ترتیب 0.022 و 0.002 گرم بوده است. بعلاوه صافی سطح قطعات تحت بیشترین عمق براده برداری و سرعت پیشروی از ra=4.79 میکرومتر در حضور سیال برشی آب صابون معمولی به ra=3.29 میکرومتر در حضور نانوذرات گرافیت کاهش یافته است. همچنین نتایج بررسی‌های ریزساختاری موید این واقعیت بوده که استفاده از نانوذرات گرافیت به کاهش جهت‌گیری‌های ریزساختاری، کاهش شدت کارسختی و همچنین کاهش ضخامت لایه متاثر از تنش ایجاد شده در سطح قطعه کار انجامیده است.

Effect of graphite nanoparticles addition into cutting fluid on surface quality and tool wear of 16MnCr5 machinned steel

This article investigates the effect of the addition of graphite nanoparticles with average grain sizes of 400nm and purity of 99.9% in cutting fluid on machining process of 16MnCr5 steel. Machining was performed at three cutting depths of 1, 2 and 3mm and three feed rates of 0.15, 0.25 and 0.35mm/rev using ordinary cutting fluid and cutting fluid containing graphite nanoparticles. Microstructural studies of the machined surfaces, hardness tests from surface toward the center and surface roughness and tool wear evaluations all were implemented in order to evaluate different machinability aspects. Results indicated that, regardless of the depth of cut and the feed rate, using the graphite nanoparticles within the cutting fluid decreased the amount of the tool wear and improved the surface quality of the material due to its effect on decreasing the friction between tool and material, decreasing the generated heat and decreasing the cutting force. The highest and the lowest amounts of cutting tool weight losses were 0.022 and 0.002gr, respectively when using the graphite nanoparticles. In addition, the surface roughness of test pieces decreased from Ra=4.79 mu;m when using ordinary cutting fluid to Ra=3.29 mu;m when using graphite nanoparticles in cutting fluid both in the case of the highest depth of cut and the highest feed rate. Furthermore, microstructural characterizations illustrated that using the graphite nanoparticles resulted in lower microstructural textures, lower work hardening and lower thickness of stress affected layer at the surface of the material.