Numerical and Experimental Investigation of Nano-Particle-Added Waste Oils on Lubrication Performance
Öz
Metal forming is the shaping of metals by methods such as forging, extrusion, and rolling. The friction between the mold and the workpiece during metal forming is crucial in terms of the material’s internal structure and surface quality. It is important to investigate and control this friction at the interface. In this study, the effects of vegetable oil, motor oil, nano oil and dry conditions on the coefficient of friction were investigated by ring compression test. For the preparation of nano-oil, silicon oxide was added to the waste vegetable oil at additive rates of 1%, 3%, and 5% by weight. The mixture was mixed first mechanically and then in the ultrasonic disperser. The rings are compressed in a hydraulic press machine (under 32 MPa pressure). The lubricating performance of the lubricants was determined on the Male and Cockroft friction calibration curves according to the size changes of the compressed rings. The highest coefficient of friction was found in the dry ring, and the lowest coefficient of friction was found in the 5% nano oily ring. The friction coefficient of the ring lubricated with 5% nano oil is 93.7% lower than in dry conditions. Afterward, the test was modeled axisymmetrically with the Abaqus/Standard finite element program. Due to the gradual loading of the force during pressing, deformation differences were detected between the simulation and experimental results. Since the deformation of the ring becomes more difficult with the increase of the friction coefficient, the barreling in the outer diameter has increased. As a result, the use of lubricants with low coefficient of friction during forming accelerates the process and reduces the deformation force.
Anahtar Kelimeler
Friction, Lubricant, Ring compression test, Waste oil
Nano-Partikül Takviyeli Atık Yağların Yağlama Performansının Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi
Öz
Metal şekillendirme, metallerin dövme, ekstrüzyon ve haddeleme gibi yöntemlerle şekillendirilmesidir. Metal şekillendirme sırasında kalıp ile iş parçası arasındaki sürtünme, malzemenin iç yapısı ve yüzey kalitesi açısından önemlidir. Bu çalışmada bitkisel yağ, motor yağı, nano yağ ve kuru koşulların sürtünme katsayısı üzerindeki etkileri halka sıkıştırma testi ile incelenmiştir. Nano yağın hazırlanması için atık bitkisel yağa ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranında silisyum oksit ilave edilmiştir. Karışım önce mekanik olarak daha sonra ultrasonik dağıtıcıda karıştırılmıştır. Halkalar hidrolik pres makinesinde (32 MPa basınç altında) sıkıştırılmıştır. Yağlayıcıların yağlama performansı, sıkıştırılmış halkaların boyut değişikliklerine göre Male ve Cockroft sürtünme kalibrasyon eğrileri üzerinde belirlenmiştir. En yüksek sürtünme katsayısı kuru halkada, en düşük sürtünme katsayısı ise %5 nano yağlı halkada bulunmuştur. %5 nano yağ ile yağlanan halkanın sürtünme katsayısı kuru şartlara göre %93,7 daha düşüktür. Daha sonra test; Abaqus/Standart sonlu elemanlar programı ile eksenel simetrik olarak modellenmiştir. Presleme sırasında kuvvetin kademeli olarak yüklenmesi nedeniyle, simülasyon ve deneysel sonuçlar arasında deformasyon farklılıkları tespit edilmiştir. Sürtünme katsayısının artmasıyla halkanın deformasyonu zorlaştığı için dış çaptaki fıçılaşma artmıştır. Sonuç olarak şekillendirme sırasında düşük sürtünme katsayısına sahip yağlayıcıların kullanılması işlemi hızlandırır ve deformasyon kuvvetini azaltır.
Anahtar Kelimeler
Sürtünme, Yağlayıcı, Halka sıkıştırma testi, Atık yağ