Preparation and Characterization of SiO2 Nanofluid by Flame Spray System for Machining Process

Year 2014, Volume: 14 Issue: 3, 471 - 478, 01.12.2014

N.funda Ak Azem İşıl Birlik Recep Yiğit Mustafa Erol Serdar Yıldırım Erdal Çelik

Abstract

Nanofluids are a relatively new class of fluids which consist of a base fluid with nano-sized particles suspended within them. Nanofluids showed a large enhancement of thermal conductivity in comparison with their base fluids. Machining experiences high temperatures due to friction between the tool and workpiece, thus influencing the workpiece dimensional accuracy and surface quality. Further, the cutting fluids also incur a major portion of the total manufacturing cost. These particles that used in nanofluid applications, generally a metal or metal oxide, increase conduction and convection coefficients, allowing for more heat transfer out of the coolant. In this study, SiO2nanoparticles were produced by using flame spray method and they were suspended in a specified volume of the base fluid. Regarding the analysis of materials, phase analysis was determined by using Xray diffactometer (XRD) and the average particle size distribution (APS) using particle size analyzer. Besides, successful synthesis of the SiO2 nanoparticles were confirmed using Fourier transform infrared spectroscope (FT-IR). The present work shows the effect of nanofluid with SiO2 nanoparticles on the performance of the cutting tools

Keywords

Nanofluid

Mekanik İşleme Prosesi Alev Sistemiyle SiO2 Nanosıvıların Hazırlanması ve Karakterizasyonu

Abstract

Nanosıvılar nano-boyutlu partiküllerin (1-100 nm) süspansiyon halinde olduğu baz sıvısından oluşan yeni tip sıvılardır. Baz sıvıları ile karşılaştırıldığında nanosıvılar termal iletiminde büyük iyileştirme göstermektedir. Takım ve iş parçası arasındaki sürtünmeden dolayı işlemede yüksek sıcaklık meydana gelir bu durum iş parçasının yüzey kalitesi ve hassaslığını etkilemektedir. Buna ilave olarak, kesme sıvıları toplam üretim maliyetinin büyük kısmını oluşturmaktadır. Nanosıvı uygulamalarında kullanılan partiküller genelde metal veya metal oksit olup, ısı iletim ve yayınım katsayılarını arttırmakta böylece soğutucu akışkandan daha fazla ısı transferi olmasını sağlamaktadırlar. Bu çalışmada, SiO2nanopartiküller alev püskürtme tekniği ile üretilmiş ve belirlenen hacimde baz sıvı içerisinde süspansiyon haline getirilmiştir. Malzemelerin karakterizasyonu ise, faz analizi X-ışınları difraksiyonu cihazı ile ortalama partikül boyutu partikül boyutu analiz cihazı ile belirlenmiştir. Buna ilave olarak, SiO2nanopartüküllerin başarı ile üretimi Fourier Dönüşümlü Kızılötesi spektrometresi (FT-IR) ile doğrulanmıştır. Çalışma, SiO2 nanopartiküllerini içeren nanosıvıların kesme takımlarının performansına etkisini özetlemektedir.

Keywords

Nanosıvı, Nanopartikül, Alev püskürtme, İşleme, Kesme takımları, SiO2

References

• Jahanshahi, M., Hosseinizadeh, S.F., Alipanah, M., Dehghani, A., Vakilinejad, G.R., 2010. Numerical simulation of free convection based on experimental measured conductivity in a square cavity using Water/SiO2 nanofluid. International Communications in Heat and Mass Transfer, 37, 687-694.
• Manna, I., 2009. Synthesis, Characterization and Application of Nanofluid-An Overview. Journal of the Indian Institute of Science, 89, 21-33.
• Product catalogue, Cutting Fluids, Fuchs.
• Rahman, M., Senthil Kumar, A., Manzoor-Ul-Salam, 2001. Evaluation of minimal quantities of lubricant in end milling. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,18, 235-241.
• Rao, K., El-Hami, K., Kodaki, T., Matsushige, K., Makino, K., 2005. A novel method for synthesis of silica nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science, 289, 125–131.
• Saidura, R., Leong, K.N., Mohammad, H.A., 2011. A review on applications and challenges of nanofluids. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 1646-1668.
• Singh, D., Kumar, R., Kumar, A., Rai, K.N., 2008, Synthesis and characterization of rice husk silica, silica-carbon composite and H3PO4 activated silica. Ceramica, 54, 203-212.
• Sreenivasa Rao, K., El-Hami, K., Kodaki, T., Matsushige, K., Makino, K., 2005. A novel method for synthesis of silica nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science, 289, 125–131.
• Tavman, I. and Turgut, A., 2010. Microfluidics Based Microsystems: Fundamentals and Applications. S. Kakaç et al. (eds.), Springer Science + Business Media, 139-162.
• Teng, T., 2011. Preparation and characterization of carbon nanofluid by a plasma arc nanoparticles synthesis system. Nanoscale Research Letters, 6, 293.
• Tok, A.I.Y., Boey, F.Y.C., Zhao, X.L., 2006, Novel synthesis of Al2O3 nano-particles by flame spray pyrolysis, Journal of Materials Processing Technology, 178, 270-273.
• VamsiKrishna, P., Srikant, R.R., NageswaraRao, D., 2010. Experimental investigation on the performance of nanoboric acid suspensions in SAE-40 and coconut oil during turning of AISI1040 steel. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 50, 911- 916.