بررسی تجربی تأثیر نانو ذرات سیلیکا بر خواص حرارتی و تریبولوژیکی روان کارهای صنعتی

یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

دوره 1، شماره 1، خرداد 1400، صفحه 37-51   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

عباس تقی پور^{* 1}؛ حسن صبوئی²

¹عضو هیات علمی

²گروه مکانیک، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران.

چکیده

روانکاری یکی از راه‌های خیلی مؤثر در کاهش اصطکاک و کم کردن گرمای اضافی تولیدشده در یک سامانه مکانیکی است. شناسایی افزودنی مناسب برای بهبود خواص روانکاری توسط افزودنی هایی که دارای ویژگی هایی نظیر قابلیت دسترسی و کارایی با کیفیت بالاتری هستند امری مهم است. هدف این پژوهش بررسی تأثیر نانو ذرات دی‌اکسید سیلیسیم (SiO2) با غلظت های مختلف به عنوان افزودنی بر خواص حرارتی و ضد سایشی روانکار بود. بدین منظور نانو ذرات با غلظت‌های 0.2 و 0.4 و 0.5 درصد وزنی با روغن ترکیب شد. برای پراکنده کردن نانو ذرات درون سیال پایه و دستیابی به یک نانو سیال پایدار از سورفکتانت Span 80، حمام آلتراسونیک و همزن دور بالا استفاده شد. پایداری استاتیک نانو سیالات ساخته‌شده نیز به‌صورت دیداری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که افزودن نانو ذرات به روغن هیچ گونه تغییر حالتی در آن ایجاد نمی کند و با گذشت زمان هیچ گونه رسوب و تغییر فازی مشاهده نشد که بیانگر پایداری بسیار خوب این نانو سیال می‌باشد. در مرحله آخر آزمون های سایش، تعیین ضریب اصطکاک و ضریب هدایت حرارتی بر روی نمونه ها انجام شد. با توجه به نتایج حاصل کمترین میزان سایش دیسک ها مربوط به مخلوط روان کار با غلظت 0.5 درصد وزنی بود. میزان کاهش وزن دیسک ها در اثر سایش برای این مخلوط %60.76، کاهش ضریب اصطکاک %15.07 و افزایش ضریب هدایت حرارتی %2.4 در مقایسه با روغن پایه بود.

کلیدواژه‌ها

سایش؛ ضریب هدایت حرارتی؛ روانکاری؛ نانو ذرات دی‌اکسید سیلیسیم

مراجع

1- اتفاقی، ا.،. احمدی، ح.، رشیدی، ع.، محتسبی، س.، سلطانی، ر.، (1390)، بررسی تأثیر نانو ذرات روی خواص روغن‌موتور و میزان عملکرد آن در کاهش سایش، فصل‌نامه علمی پژوهشی تحقیقات موتور، سال 7 شماره 24، ص 12-3.

2- فرزین نژاد، ن.، حسنی راد، ج.، (1393)، مروری بر کاربرد فناوری نانو در روان کارها، پژوهشگاه صنعت نفت تهران، فصلنامه تخصصی علمی ترویج، دوره9 شماره 48، ص35-18.

3. Zhanga, X., Lia, Ch., Y.  Zhanga, Y., Wanga, Y., Lia, B., Yanga, M., Guoa, Sh., Liua, G., d Zhang. N., (2017),   Lubricating property of MQL grinding of Al₂O₃/SiC mixed nanofluid with different particle sizes and microtopography analysis bycross correlation, Precision Engineering, 47, pp 532-545.

4- زارع دثاری، ب.، عباس زاده، م.، داودی،  ب.، (1394)، بهبود روان کاری در فرآیند کشش عمیق با استفاده از افزودنی نانو ذرات، ماهنامه مهندسی مکانیک مدرس، سال 15 شماره ۱، ص 322-317.

5. Ahmed Ali, M.K., Xianjun, H., Mai, L., Qingping, C., Turkson, R.F., Bicheng. Ch., (2016), Improving the tribological characteristics of piston ring assembly in automotive engines using Al₂O₃ and TiO₂ nanomaterials as nano-lubricant additives, Tribology International, 103, pp 540-554.

6.Azman, N.F., Samion, S.,  Hakim Mat Sot, M.N., (2018),  Investigation of tribological properties of CuO/palm oil nanolubricant using pin-on-disc tribotester, Green Materials 6(1), pp 30–37.

7. Parasa, L.P., Maldonado-Cortesa, D., V. Kharissovab, O., Saldivara, K.I., Contrerasa, L., Arquietab, P., Castañosa, B., (2019), Novel carbon nanotori additives for lubricants with superior anti-wear and extreme pressure properties, Tribology International, 131, pp 488–495.

8. Rastogi, P.M., Kumar, R., Kumar, N., (2020), Effect of SiO₂ nanoparticles on the tribological characteristics of jatropha oil, Materials Today: Proceedings, Available online, https://doi.org/10.1016/j.matpr.

9. Aldana, P.U., Dassenoy, F., Vacher, B., Le Mogne, Th., Thiebaut, B., (2016), WS₂ nanoparticles anti-wear and friction reducing properties on rough surfaces in the presence of ZDDP additive, Tribology International, 102, pp 213-221.

10. Technicall Data Sheet British Petroleum (BP) - BP Transcal N – High Quality Heat Transfer Oil.

11. Nanomaterils Pioneers Company, Third unit. No51.Sadaf No.5.Vakil Abad Blv. Mashhad City, Khorasan Province, Iran.

12- تقی پور، ع.، (1398)، بررسی تجربی عملکرد ضد سایشی نانو روان کارها در گیربکس ماشین‌آلات دوار، دوماهنامه علمی پژوهشی مجله مهندسی ساخت و تولید ایران، دوره 6 شماره 2، ص 38-30.

13. Akinci, A., Sen, S., Sen, U., (2014), Friction and wear behavior of zirconium oxide reinforced PMMA Composites, Composites Part B: Engineering, 56,  pp 42-47.

14. Lee, G.J.,  Park, J.J., Lee, M.K., Rhee, Ch.K., (2017), Stable dispersion of nanodia., monds in oil and their tribological properties as lubricant additives, Applied Surface Science, 415,  pp 24-27.

15. Kaviyarasu, T., Vasanthan, B., (2015),  Improvement of tribological and thermal properties of engine lubricant by using nano-materials, Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences, 7,  pp 208-211.