Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Badrosamay,Abbas Ghaei
محسن بدرسمای (استاد مشاور) عباس قائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehrdad Khosravi
مهرداد خسروی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

An Experimental Study on the Effects of Generating Micro-Dimples Using Metal Forming on the Tribological Properties of Surface
For a long time, scientists have been exploring ways to control friction and abrasion. Changing surface texture through creating grooves and dimples is one of those ways. In this research, the effect of creating micro-dimples using metal forming on friction and abrasion was studied for St-37 steel. The effect of surface texture parameters including shape and size of dimples, surface pattern, dimple density and ratio of depth to diameter was first introduced. Then, different techniques for creating dimples on the surface such as mechanical, laser, chemical and abrasive jet machining was explained. The advantages of mechanical methods use often include relatively low cost and short time for generation of dimples. In this word, a new forming tool based on mechanical indentation and a proper mechanism for tool holding was designed. The tool and workpiece were mounted on a CNC-milling machine and square-shaped dimples with 6% density were created on the workpiece surface. A pneumatic cylinder was used to press the tool into the workpiece. The dimensions and profiles of dimples were measured using an optical microscope and a surface roughnes measuring machine, respectively. The results showed that the proposed mechanism was able to create dimples of approximately 200 µm. In order to evaluate the effect of generated dimples on friction and abrasion, pin-on-disk test were carried out on both the textured and untextured surfaces. Given that the available pin-on-disk tribometer at Isfahan University of Technology uses spherical end pins, a self-adjusting mechanism was designed to replace the spherical end pin by a flat end pin. The tests were conducted at sliding speed of 0.1 and 0.2 and applied normal forces of 25 and 50 N. The tests were stopped at a sliding distance of 250 m and weight loss was evaluated as a measure of abrasion. The results showed 5-19% reduction in friction and 22-32% decrease in abrasion for textured surfaces in the absence of lubricant. Moreover, in the presence of lubricating oil, the textured surfaces showed 4.5-24% reduction in friction and 30-50% decrease in abrasion. An investigation of dimple profiles was also showed that the peaks formed around the surface of dimples had a negative impact on the tribological behavior of the surfaces. Therefore, polishing the workpiece surface after forming dimple is required to improve the tribological effects of surface texturing using the proposed method. Keywords : Surface texture, Micro-dimple, Metal forming, Abrasion, Friction
: دانشمندان از دیرباز در پی روشی برای کنترل اصطکاک و سایش بوده اند. یکی از این روش ها تغییر در بافت سطح با ایجاد شیار یا حفره هایی روی سطح است. در این پژوهش به بررسی اثر میکرو حفره های ایجادشده به کمک روش شکل دهی، بر میزان سایش و اصطکاک نمونه هایی از جنس فولاد t37پرداخته‌شده است. در ابتدا پارامترهای مؤثر بر بافت سطحی ازجمله شکل و اندازه حفره، چگالی سطحی و جهت‌گیری حفره، و نسبت عمق به قطر معرفی‌شده است. سپس روش های مختلف ایجاد حفره ها بر روی سطح، مانند روش مکانیکی، لیزر، روش های شیمیایی و جت مواد ساینده توضیح داده‌شده است. مزیت های روش مکانیکی که اغلب مورداستفاده قرار می گیرد شامل هزینه نسبتا کم و زمان کم برای ایجاد میکرو حفره ها است. یک ابزار جدید شکل دهی بر اساس فروروندگی مکانیکی طراحی شد. همچنین یک مکانیزم نگه‌دارنده مناسب برای ابزار طراحی شد. ابزار و قطعه کار بر روی یک میز فرز کنترل عددی قرار داده شد و میکرو حفره های مربعی شکل با چگالی سطحی 6 درصد بر روی سطح قطعه کار ایجاد شد. از یک سیلندر پنوماتیکی برای فروبردن ابزار در قطعه کار استفاده شد. ابعاد و شکل حفره به ترتیب با استفاده از یک میکروسکوپ نوری و دستگاه زبری سنج اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد مکانیزم پیشنهادی توانایی ایجاد میکرو حفره‌هایی با ابعادی در حدود 200 میکرومتر را داراست. برای اندازه‌گیری تأثیر میکرو حفره‌های ایجادشده بر میزان سایش و اصطکاک از آزمون پین روی دیسک بر روی سطح دارای بافت سطح و بدون بافت سطح استفاده شد. با توجه به اینکه در دستگاه پین روی دیسک در دسترس و موجود در دانشگاه صنعتی اصفهان از پین سر کروی استفاده می شود، یک سیستم خودتنظیم برای جایگزینی پین سر کروی با پین انتها مسطح طراحی شد. آزمایش ها در سرعت های 1/0 و 2/0 متر بر ثانیه و نیروی عمودی 25 و 50 نیوتن انجام‌شده است. آزمون در مسافت 250 متری متوقف و میزان جرم ازدست‌رفته اندازه‌گیری شد. نتایج 5 تا 19 درصد کاهش در اصطکاک و 22 تا 32 درصد کاهش در میزان سایش را برای بافت سطح ایجادشده در عدم حضور روان کار نشان داد. علاوه بر این، در حضور روان کار بافت سطح 5/4 تا 24 درصد، کاهش اصطکاک و 30 تا 50 درصد کاهش در میزان سایش را نشان داد. همچنین در یک بررسی بر روی شکل حفره نشان داده شد برآمدگی ایجادشده اطراف سطح حفره تأثیر منفی بر خواص تریبولوژی سطح دارد. بنابراین با استفاده از روش پیشنهادی، به‌منظور بهبود خواص تریبولوژی بافت سطح، پرداخت سطحی بر روی سطح قطعه کار پس از ایجاد حفره ها لازم است. کلمات کلیدی: بافت سطح، میکرو حفره، شکل دهی فلزات ، سایش، اصطکاک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی