بهبود روانكاري در فرآيند كشش عميق با استفاده از افزودني نانو‌ذرات

Lubrication enhancement in deep drawing process by utilizing nanoparticle additives

روانكاري در فرآيندها‌ي شكل‌دهي ورق از جمله كشش عميق به‌منظور كاهش اصطكاك در سطوح تماسي، كاهش سايش قالب، كاهش نيروي شكل‌دهي و افزايش شكل‌پذيري ورق امري ضروري مي‌باشد. نانو‌ذرات اكسيد فلزات مختلف به‌دليل خواص منحصر به فردي همچون مساحت سطح ويژه مي‌توانند به‌عنوان افزودني به روانكار پايه اضافه شده و خواص تريبولوژيكي مطلوبي را در آن ايجاد نمايند. در پژوهش حاضر، به‌منظور بهبود شرايط اصطكاكي در فرآيند كشش عميق استفاده از روانكار معمولي غني شده با نانو ذرات آلومينا (Al2O3) مورد مطالعه قرار گرفته است. براي بررسي عملكرد نانو روانكار در مقايسه با روانكار معمولي، نيروي شكل دهي، مقادير زبري سطح و توزيع ضخامت قطعات شكل داده شده مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج به‌دست آمده از آزمايشات تجربي نشان مي‌دهند كه افزودن 5/0 درصد وزني نانو ذرات آلومينا به روانكار معمولي سبب بهبود قابل ملاحظه خاصيت روانكاري مي‌شود به‌طوري‌كه در مقايسه با روانكار معمولي نيروي شكل‌دهي و زبري سطح به‌ترتيب به ميزان 39/16% و 33/19% كاهش مي‌يابد. همچنين مشاهده شد كه استفاده از روانكار حاوي افزودني نانو‌ذرات سبب 94/23% بهبود در ماكزيمم كاهش ضخامت در نقطه بحراني مي‌شود.

Lubrication is an essential factor in sheet metal forming processes such as deep drawing in order to reduce friction at contact surfaces, forming load, tool wear rate and increasing sheet formability. Various metal oxide nanoparticles can be used as additives to create desirable tribological properties in base lubricants because of their unique properties such as specific surface area. In the present study, the conventional lubricant enhanced by alumina nanoparticles (Al2O3) is utilized in deep drawing process in order to improve frictional conditions. The forming load, surface roughness (Ra) and thickness distribution values of the formed cups were assessed to evaluate the performance of the enhanced conventional lubricant with alumina nanoparticles (Al2O3) in comparison to the conventional lubricant and dry forming condition. The obtained results from experimental tests revealed that adding 0.5 wt.% Al2O3 nanoparticles to the conventional lubricant improves lubrication property significantly and reduces forming load by 16.39% and surface roughness by 19.33% compared to the conventional lubricant. Furthermore, it is observed that using lubricant containing nanoparticle additives results in 23.94% improvement in maximum thickness reduction in critical zone.