ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﯽ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﺧﻨﮏﮐﻨﻨﺪه ﮔﺎزي در ﻓﺮزﮐﺎري ﭘﻠﯽﺗﺘﺮاﻓﻠﺌﻮرواﺗﯿﻠﻦ ﺑﺮ ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﺳﻄﺢ

Experimental Study of the Gaseous Coolants Influence in the Milling of Polytetrafluoroethylene on the Surface Characteristics

دستيابي به صافي سطح مطلوب با ساختاري كارا در ماشين‌كاري پلي‌تترافلوئوراتيلن (PTFE) به دليل رفتار ويسكوالاستيك آن، معضلي اساسي است. هدف اين پژوهش بررسي تأثير به‌كارگيري خنك‌كننده‌هاي گازي و فاكتورهاي ماشين‌كاري بر صافي و ساختار سطوح قطعات از اين جنس است. براي اين منظور اثر دمش گاز نجيب آرگون و گاز فعال دي­اكسيدكربن با طرح سرعت برشي و پيشروي به‌عنوان متغيرهاي مستقل در ماشين‌كاري PTFE ارزيابي گرديد. صافي سطوح توسط معيار Ra اندازه­گيري شد. ساختار ميكروسكوپي سطوح نيز توسط ميكروسكوپ­هاي نوري و روبشي الكتروني بررسي گرديد. براي اندازه­گيري دماي ماشين‌كاري، عمليات توسط دوربين حرارتي با دقت بالا فيلم‌برداري گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از گاز دي‌اكسيدكربن مي‌تواند با كاهش دماي موضع ماشين‌كاري تا C40°-، رفتار برشي ماده را از ويسكوالاستيك به الاستوپلاستيك تغيير دهد و زبري سطح را تا Ra=0.2 µm پايين آورد. مطالعات ميكروسكوپي نشان داد گاز دي‌اكسيدكربن مي‌تواند رفتار ويسكوز در حين برش را كه موجب سيلان ماده مي­شود، كنترل و از پيدايش ترك­هاي سطحي جلوگيري كند و همچنين سطح را از تشكيل گروه­هاي عاملي و تغييرات شيميايي حين ماشين‌كاري محافظت كند. در بررسي­هاي ميكروسكوپي معلوم شد كه استفاده از گاز دي‌اكسيدكربن از چسبيدن مجدد براده­هاي جدا شده به سطح جلوگيري مي­كند.

The achievement of a desirable surface roughness with an efficient structure is a major challenge in machining of Polytetrafluoroethylene (PTFE) owing to its viscoelastic behavior. The aim of this research is to investigate the effect of gaseous coolants utilization on the roughness and structure of surfaces. For this purpose, the effect of Argon noble and CO2 effective gases on the machining of PTFE were evaluated, taking into consideration the cutting and feed velocities as input factors. The surface roughness was measured by Ra criterion. The microscopic structure of surfaces was investigated using optical and scanning electron microscopes. To measure the machining temperature, the operation was recorded by high accurate thermal camera. The results show that the utilization of CO2 due to decreasing local machining temperature to below -40°C can change the cutting behavior of material from viscoelastic to elastoplastic, and reduces the surface roughness up to Ra=0.2 µm. Microscopic studies indicate that the using of CO2 can govern the viscous behavior during cutting which causes the viscous-flowing of material and prevents the generation of surface cracks. CO2 also protects the surface from chemical interactions and creation of functional groups during the machining. Microscopic examination revealed that the use of carbon dioxide gas prevents separated chips from re-adhering to the surface.