فرآیند سنگ زنی با روانکاری کمینه و بررسی خصوصیات سطحی

استفاده از مایع برشی به منظور خنک کاری و روانکاری در فرآیند سنگ زنی گریز ناپذیر است. این مایع ها با هدف خنک کاری ناحیه تماس و جلوگیری از سوختگی سطحی، روانکاری و کاهش اصطکاک بین دانه های چرخ سنگ و سطح قطعه کار، کاهش انرژی مصرفی، افزایش عمر سنگ، کاهش تغییر شکل حرارتی قطعه کار، افزایش صافی سطح و نیز دفع براده بکار گرفته می شوند. مصرف مایع برشی در فرآیند سنگ زنی به ویژه برای سنگ زنی سوپر آلیاژها (به دلیل ضرورت خنک کاری ناحیه تماس سنگ و قطعه کار)، بسیار زیاد است. علاوه بر آن ذره های ریز مایع برشی به هنگام سنگ زنی در محیط پخش شده و سبب آلودگی زیست محیطی می شوند. هزینه های گزاف تهیه، بازیابی و یا نابود سازی مایع های برشی و اثرات زیان بار آن بر محیط زیست و کارگران، پژوهشگران را وا می دارد تا روش های کاهش مصرف آن را جستجو کنند. یکی از راه کارهای مطرح، فرآیند سنگ زنی با روانکاری کمینه (حداقل مقدار روانکار یا )، می باشد که بجای سنگ زنی خشک و نیز سنگ زنی با پاشش پیوسته مایع برشی پیشنهاد شده است. هدف از این پژوهش، بررسی فراگیر و پایه ای فرآیند سنگ زنی با روانکاری کمینه، به منظور شناخت پارامترهای این فرآیند و روابط حاکم میان آنهاست. در این راستا آزمایش های فراوانی انجام شد تا مقدار بهینه هر کدام از پارامترهای فرآیند، قطعه کار، نوع مایع برشی مورد استفاده، پارامترهای روانکاری کمینه و نوع سنگ برای دستیابی به بهره وری و عملکرد بهینه فرآیند سنگ زنی با روانکاری کمینه، ارزیابی و تعیین شود. همچنین، تحلیل حرارتی فرآیند سنگ زنی با روانکاری کمینه و اندازه گیری دما در شرایط مختلف سنگ زنی جهت مطالعه و درک عمیق تر فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. با تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده مشخص شد که فاصله بهینه نوک نازل روانکاری و زاویه پاشش، سبب چیره گی مه پاشی (اسپری) روانکاری کمینه بر لایه مرزی هوای اطراف سنگ و نفوذ آن به ناحیه درگیری و در نتیجه بهبود روانکاری می شود. نتایج مدل سازی و آزمایش های تجربی نشان داد که بکارگیری روانکاری کمینه به همراه سنگ های سایشی سنتی می تواند تولید گرمای ناشی از اصطکاک را کاهش داده و با خنک کاری فصل مشترک ابزار-قطعه کار، دمای قطعه را پایین تر از دمای ماشین کاری خشک نگه-دارد، در صورتیکه خنک کاری ناحیه سنگ زنی توسط روانکاری کمینه نسبت به سنگ زنی با پاشش پیوسته مایع برشی ناچیز است. در نتیجه استفاده از سنگ های در فرآیند روانکاری کمینه به دلیل هدایت گرمایی بالای دانه های و انتقال بیشتر گرمای منطقه سنگ زنی به سنگ که سبب کاهش عیوب گرمایی سطح قطعه کار می شود، توصیه می گردد. همچنین نتایج آزمایش های مختلف با استفاده از انواع مایع برشی و سنگ نشان می دهد که کاربرد روغن در سنگ زنی با روانکاری کمینه، بهره وری فرآیند سنگ-زنی و کیفیت سطح قطعه کار را (در مقایسه با محیط های دیگر خنک کار/روانکار مورد بررسی در این پژوهش) افزایش داده و از این نگاه می تواند جایگزین مناسبی برای سنگ زنی با پاشش پیوسته مایع برشی باشد. علاوه بر آن، روانکاری کمینه می تواند منجر به کاهش هزینه های مصرفی و نیز زیان های زیست محیطی گردیده و جایگزین مناسبی برای سنگ زنی با پاشش پیوسته روغن یا روغن حل شونده در آب باشد.