مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

ارزیابی اثرات روش خنک‌کاری غوطه‌وری سنگزنی (ICG) بر مشخصات سطحی و تغییرات ریزساختاری در سنگ‌زنی فولاد CK45

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران
3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربت حیدریه، تربت حیدریه، ایران
چکیده
در این پژوهش، به‌منظور کاهش تأثیرات مضر ناشی از افزایش حرارت در سطوح قطعات سنگ‌­زنی شده، روش ابداعی جدیدی جهت روان‌کاری و خنک‌­کاری فرآیند سنگ­‌زنی تخت با عنوان روش خنک‌کاری غوطه‌وری مطالعه شد. به‌منظور بررسی مزایا این روش، فولاد 45CK با دو روش خنک‌­کاری غوطه‌وری و حداقل میزان روان­کار (MQL) با دبی‌های متفاوت خنک‌کاری (15 و cc/s 40) در دماهای مختلف (25، 0 و 10- درجه سانتی‌گراد) و با عمق‌های برش مختلف (0/005، 0/01، 0/02 و 0/03 میلی‌متر) سنگ‌زنی شدند. سایر پارامترها نظیر سرعت چرخ سنگ و سرعت حرکت طولی و عرضی میز کار در هر آزمایش ثابت در نظر گرفته شد. کمیت‌های اندازه‌گیری شده شامل زبری سطح، میزان سختی سطح (راکول C) و همچنین ارزیابی تغییرات ریزساختاری (با میکروسکوپ الکترونی روبشی) از سطح نمونه‌ها است. نتایج نشان می­‌دهند استفاده از روش خنک‌کاری غوطه‌وری نسبت به روش حداقل میزان روان­‌کار، در فولاد 45CK بهبود زبری سطح حدود 97/34% و افزایش سختی سطحی 6% را داشته است. بنابراین استفاده از روش پیشنهادی می‌تواند در کاهش اثرات فرایند سنگ‌زنی بر روی سطح قطعه کارهای ساخته‌شده از فولاد 45CK مفید باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of the effects of immersion cooling grinding (ICG) method on the surface characteristics and microstructural changes in grinding of CK45 steel

نویسندگان English

Reza Rajabi 1
Masoud Pour 2
Ali Heydari 3
1 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Quchan University of Technology, Quchan, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Quchan University of Technology, Quchan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, University of Tarbat Heydarieh, Tarbat Heydarieh, Iran
چکیده English

In this research, a new innovative method for lubrication and cooling of the flat grinding process, called immersion cooling, was studied in order to reduce the adverse effects of heat buildup on the surfaces of ground parts. To evaluate the advantages of this method, CK45 steel was ground using two cooling methods, immersion cooling and minimum quantity lubrication (MQL), with different cooling flow rates (15 and 40 cc/s) at different temperatures (25, 0, and -10 degrees Celsius) and with different cutting depths (0.005/0, 0.01/0, 0.02/0, and 0.03/0 millimeters). Other parameters such as grinding wheel speed and longitudinal and transverse table feed rates were kept constant in each experiment. The measured quantities included surface roughness, surface hardness (Rockwell C scale), and evaluation of microstructural changes (using scanning electron microscopy) on the sample surfaces. The results indicate that the use of immersion cooling improved the surface roughness by approximately 34% and increased the surface hardness by 6% compared to the minimum quantity lubrication method in CK45 steel. Therefore, the use of the proposed method can be beneficial in reducing the effects of the grinding process on the surface of workpieces made of CK45 steel.

کلیدواژه‌ها English

Immersion Cooling Grinding
Grinding Process
Surface Roughness
Hardness
CK45 Steel
[1] Malkin S, Guo Thermal analysis Grinding, CIRP Annals. 2007;56(2):760-82. doi: 10.1016/j.cirp.2007.10.005
[2] Pierson, H.o, grafith, diamond and fullernes, Properties, Processing and Application, Handbook of carbon: 1994.
[3] Heinzel C, Sölter J, Jermolajev S, Kolkwitz B, Brinksmeier E. A versatile method to determine thermal limits in grinding, Procedia CIRP. 2014;13:131–6. doi: 10.1016/j.procir.2014.04.023
[4] Shahvardi H.R, Dehghani A. Zabihi, Emami M. Effect of intercritical annealing temperature and time on the microstructure and mechanical properties of medium Mn advanced high strength steel, Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2021;8(11):16-34. [In Persian]
[5] Hadad M, Makarian J, Dehghanpour M. Investigation of the effects of wheel surface topography and coolant-lubricant types on wheel loading in grinding of Inconel 738 using image processing method, Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020;7(8):10-8. [In Persian]
[6] Wilk T, Energieumsetzung und Gefügebeeinflussung beim Schleifhärten. -Ing. - Diss., Universität Bremen, Shaker Verlag, Bremen. 2008.
[7] Chattopadhyay A B, Bose A, Chattopdhyay A K. Improvements in Grinding Steels by Cryogenic Cooling, Precision Engineering. 1985;7(2):93–8.doi: 10.1016/0141-6359(85)90098-4
[8] Zong-Han X, Moona R. J, Hoffmana M, Munroea P, Cheng Y B. Role of microstructure in the grinding and polishing of α-sialon ceramics, International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2003;23(13):2351-60. doi: 10.1016/S0955-2219(03)00046-3
[9] Salonitis K. Grind-Hardening. The International Academy for Production Engineering Publisher: Springer Berlin Heidelberg, CIRP Encyclopedia of Production Engineering. 2017.doi: 10.1007/978-3-642-35950-7_16848
[10] Judong L, Wei, Songwei H, Zhilong Xu. Experimental Study on Grinding-hardening of 1060 Steel, Energy Procedia.l 2012;16:103. doi: 10.1016/j.egypro.2012.01.019
[11] Li H, Gai K, He L, Zhang C, Cui H, Li M. Non-isothermalphase-transformation kinetics model for evaluating theaustenitization of55CrMo steel based on Johnson–Mehl–Avrami Material Design. 2016;92:731–41. doi: 10.1016/j.matdes.2015.12.110
[12] Porter A M, Kömi D J. Effect of cooling rate and composition on microstructure and mechanical properties of ultrahigh-strength steels. Journal of Iron Steel Research. 2019;1350–65. doi: 10.1007/s42243-019-00276-0
[13] Wang H, Cao L, Li Y. Effect of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of a low-carbon low-alloyed steel. Journal of Material Science. 2021;56:11098–113. doi: 10.1007/s10853-021-05974-3
[14] Salonitis K, Kolios A. Experimental and numerical study of grind-hardening-induced residual stresses on AISI 1045 Steel, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015;79:1443–52. doi: 10.1007/s00170-015-6912-x
[15] Ling L, Luo L, Liu Effects of grinding treatment on surface properties and deformation microstructure in alloy 304L, Surface and Coatings Technology. 2021;408. doi: 10.1016/j.surfcoat.2021.126850
[16] Shah M, Das S K, Chowdhury S G. Effect of Alloying Elements on Microstructure and Mechanical Properties of Air-Cooled Bainitic Steel. Metallurgical and Materials Transactions: A. 2019;50:2092–102. doi: 10.1007/s11661-019-05177-1