Skip to main content
SUPERVISOR
Saleh Akbarzadeh,Masoud Atapoor,Peiman Mosaddegh
صالح اکبرزاده (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد مشاور) پیمان مصدق (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hasan Reiszadeh ghomy
حسن رئیس زاده قمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Experimental and Numerical Study of Frictional Behavior of Optical BK7 Glass at Elevated Temperature
In recent years, small to medium size optical lenses are produced by precision glass modeling technology which is a cost-effective method in comparison to conventional grinding, lapping and polishing processes. An application of BK7 optical glass is in production of optical lenses. These lenses have been produced using glass molding in its transitional temperature. Due to the difference in the thermal expansion of glass and mold material, the produced lens does not have the geometry of mold. Currently, manufacturers use trial and error method for making molds which is a time-consuming and expensive method. Simulation can be a solution to tackle this problem, but a realistic simulation needs knowing the frictional and material behavior of glass at elevated temperatures. Today, the challenge in glass molding is designing the geometry of model to achieve the right form of lens within the micron accuracy. So, the simulation can save the time and cost of modeling. The lack of knowledge in frictional and material behavior of glass in transition temperature range brings difficulty to the realistic simulation in glass modeling technology process. At elevated temperatures, glass shows different frictional behavior in contact with a metal surface (mold surface) since it becomes a viscoelastic material at these temperatures. One of the characteristics of friction is stick-slip frictional phenomena. The spring-damper system was used to describe the stick-slip frictional behavior at elevated temperatures. To find spring and damper coefficients, a subroutine which was composed using MATLAB was employed. In order to design the experiments, three factors including rotational speed, temperature and vertical load, each in three levels, were considered. To determine the behavior in glass transition temperature range, temperatures above and below the glass transition temperature were used. High temperature pin on disk device was used for performing the experiments at high temperatures under dry friction. The pin in the experiments is made of alumina. The experimental results show that with increasing temperature up to the transitional temperature, frictional force increases. Further increase in the temperature results in a decrease in the friction force. To check the wear behavior at different temperatures using Archard equation, intended to determine the coefficient of wear. Based on the data obtained from the experimental results, it was observed that with increasing temperature to glass transition temperature, wear coefficient increased and with increasing temperature to 630° C to melt the glass, the wear coefficient is reduced. Both experimental and theoretical results are reasonably compatible with each other since the model is selected correctly. It is observed that in BK7 optical glass, the friction force and wear volume are a function of sliding speed, temperature, and pressure. Key Words: Glass Transition Temperature, Wear, BK7 Optical Glass, Friction, Viscoelastic, Pin on Disc, Stick-Slip Behavior.
بررسی رفتار اصطکاکی و سایشی شیشه اپتیکی BK7 در تماس با ساچمه آلومینا، در دماهای بالا موضوع این پروژه می باشد. از جمله کاربردهای شیشه اپتیکی BK7 در تولید لنزهای اپتیکی، طی فرایند قالب گیری در دمای نزدیک دمای گذار (دمای انتقال شیشه ای) می باشد. به منظور بررسی رفتار اصطکاکی و سایشی شیشه اپتیکی BK7 از دستگاه پین روی دیسک دما بالا استفاده شده و تاثیر پارامترهای سرعت لغزشی، بارعمودی و دما مورد بررسی قرار گرفته شده است. به منظور انتخاب سطوح بار عمودی و سرعت لغزشی از نتایج آزمایش های بارپذیری بهره گرفته شده و دماهای بالاتر و پایین تر از دمای انتقال شیشه ای انتخاب شده است. آزمایش های تکرارپذیری و همچنین آزمایش صحت سنجی برای اطمینان از نتایج آزمایشگاهی انجام شده است که نتایج قابل قبولی حاصل گردیده است. برای شبیه سازی رفتار اصطکاکی ایستایی- لغزشی از سیستم فنر و دمپر موازی استفاده کرده ایم و نتایج بدست آمده به منظور اعتبارسنجی نتایج آزمایشگاهی استفاده شده است. در ادامه ی این پروژه، بررسی رفتار سایشی شیشه اپتیکی BK7 در دماهای مختلف به کمک معادله ی آرچارد و تعیین ضریب سایش (ضریب K) پرداخته شده است. مشاهده گردید که نیروی اصطکاک و نرخ سایش شیشه اپتیکی BK7 تابعی از سرعت لغزشی، دمای شیشه و فشارعمودی سطح می باشد و با افزایش نیروی عمودی و کاهش سرعت لغزشی، نیروی اصطکاک و نرخ سایش شیشه اپتیکی BK7 افزایش یافته است و با افزایش دمای دیسک از 530 درجه سانتی گراد تا 600 درجه سانتی گراد به دلیل رفتار ویسکوالاستیک شیشه، نیروی اصطکاک و نرخ سایش شیشه اپتیکی BK7 افزایش یافته است و با افزایش دما از 600 درجه سانتی گراد تا 630 درجه سانتی گراد به دلیل رفتار ویسکوز شیشه هم در مقدار نیروی اصطکاک و هم در نرخ سایش شیشه اپتیکی BK7 کاهش مشاهده شده است. واژه های کلیدی : دمای انتقال شیشه ای، ویسکوالاستیک، آزمایش اصطکاکی پین روی دیسک، اصطکاک ایستایی- لغزشی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی