تأثیر نانو ذرات در خواص و کارایی روانکارهای مورد استفاده در شکل دهی فلزات

فرآیندهای شکل دهی فلزات از مهمترین روش های تولید هستند. نرخ تولید بالا، کیفیت بالای قطعه تولیدی و عدم نیاز به عملیات اضافی روی محصول از جمله مزیت های آنهاست. از آنجا که در این فرآیندها تماس فلز با فلز برقرار است، اصطکاک در فصل مشترک نقش مهمی ایفا می کند.عدم کنترل این اصطکاک مضراتی همچون افزایش بار تغییر شکل و کاهش کیفیت قطعه تولیدی را به همراه خواهد داشت. همچنین اصطکاک بالا و در نتیجه آن سایش بالا باعث تولید قطعات معیوب و همچنین شکست ابزار شکل دهی می شود. روانکاری یکی از روش های کاهش اصطکاک است که در این روش لایه ای با استحکام برشی کمتر از ماده خام بین دو فلز قرار گرفته باعث کاهش اصطکاک می شود. پیشرفت های اخیر در زمینه نانو تکنولوژی علم روانکاری را نیز تحت تأثیر قرار داده است. تکنولوژی هایی که در محدوده 100 نانومتر قرار دارند در حوزه فناوری نانو قرار دارند. در علم روانکاری، افزودن ذراتی در محدوده نانومتر منجر به تولید نانو روانکارها می شود. روانکارهای حاوی نانو ذرات، به دلیل اندازه کوچک و خواص بهبود یافته در مقیاس نانو، به مراتب عملکرد و خواص بهتری نسبت به روانکارهای سنتی دارند. قرارگیری در بین سطوح درگیر و تشکیل نانو بیرینگ، قرارگیری نانو ذرات بین سطوح و پرکردن ناهمواری ها و تشکیل سطوح تقریباً صاف و ایجاد لایه محافظ سطح از جمله مکانیزم های بهبود عملکرد نانو روانکارها هستند. نانو ذرات مختلف با مکانیزم اثرهای متفاوت بین سطوح درگیر قرار گرفته، و از طریق تغییر مکانیزم اصطکاک، مقدار اصطکاک و سایش سطوح را کاهش می دهند. کاهش اصطکاک باعث بهبود عملکرد روانکار و افزایش بازده فرآیند می شود. در این پژوهش نانو ذرات الماس با اندازه میانگین 25 نانومتر در روانکاراستاندارد کشش عمیق ورق های فولادی، پلاتینیوم، با مقادیر 0، 5 و 10 درصد به صورت پایدار مخلوط شدند. سپس با استفاده از تست کشش عمیق با استفاده از قالب ناکازیما کارایی روانکار ارزیابی شد. همچنین عملکرد روانکارها با استفاده از روش اجزا محدود شبیه سازی و تحلیل شد. برای طراحی و تحلیل نتایج آزمایش ها همچنین از روش طراحی آزمایش و طرح فاکتوریلی کامل استفاده شد. نتایج نشان می دهند که استفاده نانو روانکار به مقدار قابل توجهی نیروی شکل دهی را کاهش می دهد. همنچنین افزایش مقدار نانو ذرات الماس از یک مقدار به بعد خواص روانکار را تضعیف می کند. اثر سرعت بر عملکرد نانو روانکار نیز ارزیابی شد. نتایج نشان می دهند که افزایش سرعت اثر مطلوبی بر عملکرد نانو روانکار دارد.