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摩擦学的发展
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摩擦学的发展/2013年/文章

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体积 2013年 |文章的ID 362931年 | https://doi.org/10.1155/2013/362931

y . m . Shashidhara s . r . Jayaram, ”车床切削功率的实验测定和材料去除率的钻井AA 6061 - t6使用植物油作为切削液”,摩擦学的发展, 卷。2013年, 文章的ID362931年, 7 页面, 2013年。 https://doi.org/10.1155/2013/362931

车床切削功率的实验测定和材料去除率的钻井AA 6061 - t6使用植物油作为切削液

y . m . Shashidhara1和 s . r . Jayaram1

1Malnad工程学院机械工程系,哈桑,卡纳塔克邦573201年,印度

学术编辑器:Shyam阁下
收到了 2012年8月27日
修改后的 2012年12月11日
接受 2012年12月19日
发表 2013年1月21日

文摘

原始和修改版本的两个nonedible植物油,Pongam (Pogammia pinnata)和麻疯树(麻风树)和商用品牌矿物油作为连续切削液把AA 6061评估削减部队。最小数量的润滑是利用切削液的供给。切割和推力测量。切割功率确定各种切削速度,深度减少,饲料利率。同时,执行钻井材料了解材料去除率(MRR)在这些油。表演的植物油和矿物油相比。观察到明显降低切削力下麻疯树油与矿物油的家庭。进一步,更好的材料去除率下植物油和他们的版本相比,在石油的推力范围的力量。

1。介绍

切削力是重要的参数将操作,他们决定加工所需的功率(1]。切削力影响的变形工件加工尺寸精度、芯片形成、刀具磨损、表面粗糙度和加工系统的稳定性。更高的力量导致工件变形大小,尺寸精度低,刀具磨损快,表面光洁度差,不良的振动。切削力生成主要取决于削减的深度、切削速度和切削液类型。随着削减的深度增加,力的大小也增加。然而,增加切削速度减少力量的大小。此外,切削液与高润滑、高电影沸点和快速润湿和传播和减少摩擦在极压性能显著降低切削力2]。

金属加工液广泛用于加工操作。有几种类型的金属加工液(MWFs),这可能会被用来执行这样的任务(3]。大多数MWFs矿物油性液体。这些液体提高生产率和制造业务的质量通过冷却和润滑金属切削过程中4]。MWFs增加消费的加工行业由于其优势。切削液的构成是复杂的,他们可能是刺激或过敏。甚至微生物毒素是由细菌和真菌,特别是水溶性切削液(5),运营商更有害。

为了克服这些挑战,各种替代石油MWFs目前被科学家和tribologists探索。这些选择包括合成润滑剂、固体润滑剂和蔬菜类润滑剂。一般来说,植物油是极具吸引力的替代品以石油为原料油,因为他们是环保的,可再生,减少毒性,容易生物降解(6,7]。因此,目前,植物精油更MWFs使用行业的潜在候选人。很多调查都在进行开发新的生物切削液基于世界各地的各种可用植物油。

大豆、油菜籽、棕榈、向日葵,和地面坚果油评估作为加工不同材料的切削液。车削、钻孔、铰孔和攻丝操作对奥氏体不锈钢和其他四个材料进行评估使用植物配方(8]。奥氏体钢的结果,表明切削力在植物油和酯类是引用矿物油相比低20%。此外,据报道,大约40%增加刀具寿命下植物油/酯润滑方式。较低的表面粗糙度,应变硬化和地下一层进行塑性变形引起的厚度精度和更好的部分报告的欢的切削液进行钻孔和攻丝操作测试(9]。切削液配方基于菜籽油、大豆油、和TMP酯是由被评估在攻丝扭矩测试1018冷轧钢材10]。据报道,所有的生物油展出约12 - 14%增加攻丝扭矩效率相对于参考可溶性油。然而,攻丝扭矩豆油的金属加工液略高于半合成的效率比其他形式。

切削液、地面螺母和乳木果油产生较低的切削力和摩擦系数而将低碳钢、铝和铜工件(11]。更好的表面光洁度也在这些油。制定切削液的油菜8%极压添加剂可比与矿物油。表面粗糙度值下降大约61%报告相比,商业矿物油。进一步,约下降10%在刀具磨损而把AISI 304 L的菜籽油(12]。向日葵和菜籽油切削液显示更好的表面光洁度和生产低切和饲料部队AISI 304 L的时候13]。基于大豆、油菜籽和棕榈油的可溶性切削液用于铣削。约10%较低的表面粗糙度值报告与侧面磨损被认为在这些制定油与矿物油(14]。

目前工作的动机是将植物油的巨大潜力用于制造业连续切削油或润滑剂。这已经获得了更多的重要性的最近由世界各国领导人像OSHA的限制,HOSH,环保局,等等,他们建议推出替代矿物油,最环保的,也耗尽。同时,存在着巨大的消费降低油/制造业的润滑剂。

在目前的研究中,原始的和修改版本的两个nonedible植物油,Pongam (Pongammia pinnata)和麻疯树(麻疯树curcass),可用commericially品牌矿物油作为直接切削液。将和钻井AA 6061这些油的选择研究。切割和推力测量部队对各种切削速度、深度降低,饲料。切削功率决定把材料。进一步,执行钻井材料评估材料去除率(MRR)这些油各种推力部队。获得的结果进行比较,结果在矿物油中。

2。实验

2.1。油改性

原始的植物油有一定局限性像低thermooxidative稳定15]。这些问题解决的各种方法,即再形成的添加剂、化学修饰和基因改造的石油种子(16]。在目前的工作,化学改性方法,如环氧化作用[17和酯交换18)是用来修改两种原料油的结构。修改后,他们多不饱和C = C债券是消除石油结构,和thermooxidative稳定,阻力的润滑剂分子在高温下分解或分子重排没有/氧气的存在,是增强。

Pongam原料油(PRO)被修改成Pongam甲酯(中外)和环氧大Pongam原料油(EPRO)。类似地,麻疯树原料油(JRO)改变麻风树甲酯(期刊)和环氧大麻疯树原料油(EJRO)。此外,Pongam甲酯(中外)和麻疯树甲酯(期刊)被修改成环氧大Pongam甲酯(EPME)和环氧大麻疯树甲酯(EJME),分别。

把(图2)是进行AA 6061使用车床的7.5千瓦容量。硬质合金刀具为0°倾角和14°间隙角是用于切割操作。最小数量润滑(MQL)方法被用来提供切削液。

MQL电路(图1)由一个空气压缩机,混合室,喷嘴,和三个压力表。2毫米的喷嘴用于实验。压缩空气在3杆混合室中的压力与油混合。然后在雾室形成的刀具和工件之间通过喷嘴。


图1
最小数量润滑电路。

图2
实验设置。

实验下进行矿物、原始和连续两种植物油的修改版本切削油对各种切削速度(60、90和140 m / min),削减的深度(0.5,1.0,和1.5毫米),和提要的0.1毫米/牧师,0.18毫米/牧师,和0.25毫米/牧师。车刀切削力测量使用基斯特勒公司测功器(图2)。的力量是用来确定车削切削功率。

使用高速钢钻头钻井在AA 6061表上执行的工具。实验进行一个常数主轴转速为2625 rpm(最大可用速度)。钻一个洞的时候以推力部队112 N, 138 N, 172 N, 182 N下矿物原料,和修改版本的两个植物油作为切削液。推力部队使用钻工具测力计测量。

3所示。结果与讨论

3.1。切割能力

切削加工所需功率提供了必要的输入理解驱动器的容量。切削液具有更好的润滑能力减少电力需求。

实验测量切削力对各种切削速度、深度减少,饲料用于计算切削功率将AA 6061矿产和不同植物油及其版本(表1)。此外,结果也表示为三维图片。理想的条件将AA 6061植物油(原始和修改)而矿物油。预计线性增加切割能力是提高切削速度和深度削减(19]。增加切割能力是提高切削速度的边际。然而,它是重要的深度较高的削减。
切削速度(米/分钟) 切削功率(千瓦) 切削条件
MRO 箴 EPRO EPME JRO EJRO EJME
110年 0.137 0.137 0.137 0.128 0.146 0.137 0.137 *F= 0.1毫米/牧师
*医生= 0.5毫米
138年 0.172 0.115 0.161 0.138 0.184 0.161 0.161
175年 0.219 0.175 0.204 0.175 0.204 0.219 0.219
221年 0.257 0.202 0.239 0.202 0.220 0.257 0.276
110年 0.216 0.210 0.238 0.219 0.210 0.210 0.192 F= 0.18毫米/牧师
医生= 0.5毫米
138年 0.259 0.264 0.264 0.264 0.253 0.259 0.230
175年 0.327 0.321 0.306 0.321 0.321 0.327 0.289
221年 0.404 0.404 0.368 0.386 0.386 0.386 0.349
110年 0.284 0.293 0.284 0.274 0.274 0.265 0.265 F= 0.25毫米/牧师
医生= 0.5毫米
138年 0.351 0.333 0.345 0.333 0.333 0.322 0.322
175年 0.438 0.394 0.423 0.408 0.408 0.408 0.394
221年 0.533 0.478 0.515 0.478 0.507 0.496 0.331
110年 0.293 0.293 0.293 0.274 0.302 0.293 0.284 F= 0.1毫米/牧师
医生= 1毫米
138年 0.363 0.356 0.333 0.333 0.356 0.356 0.333
175年 0.452 0.408 0.408 0.408 0.438 0.438 0.408
221年 0.552 0.533 0.473 0.500 0.515 0.515 0.515
110年 0.485 0.467 0.549 0.458 0.485 0.458 0.430 F= 0.18毫米/牧师
医生= 1毫米
138年 0.598 0.575 0.540 0.563 0.586 0.517 0.529
175年 0.715 0.686 0.671 0.700 0.730 0.642 0.642
221年 0.846 0.828 0.791 0.846 0.846 0.791 0.791
110年 0.623 0.586 0.641 0.604 0.623 0.531 0.623 F= 0.25毫米/牧师
医生= 1毫米
138年 0.736 0.724 0.736 0.736 0.736 0.655 0.759
175年 0.919 0.846 0.846 0.846 0.744 0.817 0.934
221年 1.104 1.030 1.030 1.030 0.920 0.920 1.104
110年 0.412 0.366 0.421 0.384 0.430 0.412 0.412 F= 0.1毫米/牧师
医生= 1.5毫米
138年 0.494 0.437 0.506 0.506 0.506 0.494 0.506
175年 0.613 0.584 0.627 0.627 0.613 0.569 0.598
221年 0.736 0.736 0.809 0.901 0.736 0.736 0.736
110年 0.632 0.650 0.641 0.669 0.669 0.650 0.641 F= 0.18毫米/牧师
医生= 1.5毫米
138年 0.782 0.782 0.770 0.805 0.782 0.782 0.782
175年 0.934 0.919 0.949 0.963 0.919 0.949 0.919
221年 1.159 1.140 1.140 1.177 1.122 1.177 1.140
110年 0.852 0.834 0.760 0.870 0.779 0.806 0.639 F= 0.25毫米/牧师
医生= 1.5毫米
138年 0.966 0.989 0.751 0.824 0.724 0.797 0.724
175年 1.197 1.197 1.416 1.126 1.109 1.211 0.898
221年 1.453 1.453 1.398 1.527 1.343 1.435 1.051
F:喂,*医生:削减的深度。
表1
削减电力在各种不同饲料油,深度降低,切削速度。

图3显示了切削功率分布。图3通过对图6的情节最大下降切削功率Pongam及其版本。图6通过对图8对麻疯树及其版本。


图3
切割与切割速度和深度的变化在MRO的削减。
3.1.1。比较Pongam矿物油

Pongam原料油及其修改版本显示较低的切削功率相比矿物油的全部范围的切削速度,深度减少,饲料。切削功率下降约25%的饲料0.1毫米/牧师和0.5毫米的深度削减是在PRO(数字3和4)。这个下降的最大比其他组合饲料和削减的深度。EPRO展品最多的切削功率为0.1毫米/转速降低20%饲料和1毫米深度削减MRO相比(图5)。大约28%的切削功率下降提要0.1毫米/牧师和0.5毫米深度下的切料EPME相比石油(图6)。另一方面,增加边际削减电力是更高的饲料和削减的深度。


图4
切削功率的变化与切割速度和深度的职业。

图5
切削功率的变化与切割速度和深度削减EPRO之下。

图6
切削功率的变化与切割速度和深度削减EPME之下。
3.1.2。麻疯树的比较与矿物油

类似于Pongam家族的油,麻疯树原料油及其修改版本也显示较低的切削功率相比矿物油切削速度的齐全,削减的深度,提要。最高切削功率下看到JRO下降30%的饲料0.25毫米/转速和深度削减比矿物油(图1毫米7)。此外,恒切削功率下降10%是观察到的其他两个深度切割和饲料的石油。


图7
切削功率的变化与切割速度和深度削减JRO之下。

图8
切削功率的变化与切割速度和深度削减EJRO之下。

减少约20%削减权力EJRO饲料0.25毫米/牧师和深度的减少比MRO(图1毫米8)。EJME下,约减少25%削减权力被削减的深度和饲料范围除了饲料0.25毫米/牧师和深度的1.5毫米(图9)。


图9
切削功率的变化与切割速度和深度削减EJME之下。

切削功率的下降将在所有类型的植物油可以归因于他们的极性性质和粘度特性。重要的权力在植物油可以减少由于这一事实,在边界润滑的表面薄膜的发展是由极性化合物的吸附在金属表面的交配或通过化学反应表面润滑剂。以来,边界润滑的脂肪酸与酸的吸附在表面偶极吸引力,他们能够减少之间的摩擦表面(20.]。麻疯树版本表现出明显的权力减少在非常高的切削速度和切割的深度。这是由于高油酸含量(21)在石油,高粘度指数、高导热系数的麻疯树相比Pongam以及矿物油。

3.2。钻井

在这部分,材料去除率下两种植物油和矿物油相比他们的修改版本分析,对推力的范围(112 N, 180 N)。

3.2.1之上。材料去除率(MRR)

尽可能多的材料移除/单位时间内从工件钻。这取决于材料、推力、饲料、切削速度和切削液。在钻井、高材料去除率和钻头寿命长是提高生产率的关键。实现所需的MRR、高饲料每革命和切割速度是必需的(22]。进一步,切削液具有良好的润滑性能产生更高的材料去除速率。

下更高的材料去除是植物油和他们的版本相比,在矿物油的推力范围的力量。这可以清楚地看到从图10说,172 N的推力,大约增加20% MRR Pongam家庭(图下观察到11)相比,在矿物油中。类似地,麻疯树下家人,MRR是注意到增加约40%。有趣的是,EJME提供最好的MRR相比其他油测试增加50% MRR(图12)。这是归因于更好的油润滑能力。


图10
材料去除率的变化对各种油推力。

图11
材料去除率的变化与推力Pongam家庭。

图12
材料去除率的变化与推力麻疯树的家庭。

环氧甲酯版本的油都似乎是更好的切削液钻井AA 6061年他们都显示更高的材料去除特性。

4所示。结论

Pongam和麻疯树油及其版本有更好的切削液的较低的切削力和权力将AA 6061相比矿物油。权力植物油的下降是主要以非常低的和非常高的切削速度与矿物油相比。两种植物油中,麻疯树版本显示明显的权力减少在高切削速度和深度的削减。具体来说,EJME为把AA 6061提供了一个更好的切削液。

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