An Experimental Investigation on the Effects of MQL Method on Grinding of Nickel Based Superalloy 738 (Inconel 738)

Document Type : Mechanics article

Authors

1 M.Sc., Mechanical Engineering, Mechanical Faculty, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

2 Associate Professor, Mechanical Engineering, Department of Mechanical Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran

Abstract

In this research, the usage possibility of minimum quantity lubrication in grinding super alloy Inconel 738 has been studied empirically to reach improved grinding and lubricating conditions. For reaching this purpose, based on Taguchi design of experiment method grinding variables were set in three levels and lubrications were set in six levels in order to compare conventional, dry and MQL methods. Studies have shown that in grinding this material by MQL method we can obtain the results very close to conventional mode in terms of force and surface roughness even having better surface quality. Results in MQL method by considering various oils with different viscosities show that Behzist 6046 and Canola herbal-based oil are the best replacement of conventional method in terms of force reduction and surface roughness. In fact, in the case of using the MQL method together with Behzist 6046 oil, a 50% reduction in the force output is observed and when using Behzist 6043 oil, there is only a 30% difference in the surface roughness obtained with the traditional method, which creates a better surface smoothness is visible. For all the 100 investigated modes, the results show that the optimal levels for the variables of advance speed, stone wheel speed and chipping depth are level 1, 2046 rpm and 5 microns, respectively. The specific vertical force can be predicted in more than 50% of the tests with the least error (about 20%).

Keywords

Main Subjects

References

[1] S. Debnath1, M.M. Reddy2, Q.S. Yi3, "Environmentally friendly cutting fluids and cooling techniques in machining: a review". Journal of Cleaner Production, Vol. 83, 2014, pp. 33-47.
[2] A.S.S. Balan1, L. Vijayaraghavan2, R. Krishnamurthy3, “Minimum Quantity Lubricated Grinding of Inconel751 Alloy”. Materials and Manufacturing Processes, Vol.28, No.4, 2013, pp. 430-435.
]۳[ نظری، ”خواص کششی سوپرآلیاژ پایه نیکل LC738IN در دماهای مختلف و تأثیر سرعت سردکردن بعد از عملیات حرارتی حل سازی بر خواص کششی “، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف ،1۳75 ، صفحه 1-32 .
]4[ محمدجعفر حداد و علیرضا شربتی، " بررسی تجربی اثر پارامترهای ماشین کاری بر انتقال حرارت و توزیع دما در فرآیند تراشکاری"، دومین همایش ملی انتقال حرارت و جرم، سمنان، ایران، 1۳۹۳.
]5[ سجادی، امید عودباشی و یوسف ثانی، "بررسی ریزساختار پره های مستعمل ردیف اول توربین گازی و تعیین سیکل عملیات حرارتی مناسب برای بازیابی ساختار اولیه آنها "، نشریه مهندسی متالوژی و مواد، دوره 21 ، سال 1۳۸7، صفحه11-1 .
[6] Y. Fan, “New observations on tool wear mechanism in machining Inconel 718 under water vapor + air cooling lubrication cutting conditions”. Journal of Cleaner Production, Vol. 90, 2015, pp. 381-387.
[7] D.G. Thakur1, B. Ramamoorthy2, L. Vijayaraghavan3, “Influence of minimum quantity lubrication on the high-speed turning of aerospace material superalloy Inconel 718”. International Journal of Machining and Machinability of Materials, Vol. 13, No. 2, 2013., pp.203-214.
[8] A. Duchosal, “An experimental investigation on oil mist characterization used in MQL milling process”. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 66, No. 5, 2013, pp. 1003-1014.
[9] D. Setti1, S. Ghosh2, P.V. Rao3. “An Effective Method to Determine the Optimum Parameters for Minimum Quantity Lubrication (MQL) Grinding”. 5th International and 26th All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference AIMTDR ,2014.
[10] Y. Shao1, S.Y. Liang2. “Predictive force modeling in MQL (minimum quantity lubrication) grinding”,  ASME 2014 International Manufacturing Science and Engineering Conference collocated with the JSME 2014 International Conference on Materials and Processing and the 42nd North American Manufacturing Research Conference, American Society of Mechanical Engineers,2014.
[11] B. Shen1, A.J. Shih2, “Minimum quantity lubrication (MQL) grinding using vitrified CBN wheels Trans”. NAMRI/SME, Vol. 37, 2009, pp. 129-136.
[12] L.M. Barczak1, A.D.L. Batako2, M.N. Morgan3, “A study of plane surface grinding under minimum quantity lubrication (MQL) conditions Taguchi”. International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.50, No. 11, 2010. pp. 977-985.
[13] B.G. Barros, “Utilization of Teflon and aluminum oxide for wheel cleaning in Minimum Quantity Lubrication
(MQL) grinding”. Materials Research, Vol. 17, 2014, pp. 23-32.
]14[ یوسف ملاپور، امید پدرام ، اسماعیل پورسعیدی و حسن شایانی جم ، "شبیه سازی رفتار خوردگی حفره دار شدن فوالد زنگ نزن CUSTOM 450 با نرم افزار کامسول و روش همبستگی تصاویر دیجیتال"، مدل سازی در مهندسی، دوره 1۹، شماره 65، تابستان 1400، صفحه 29-39.
]15[ رضا نوری، احمد صادقیه و محمدمهدی لطفی ، “برنامه ریز ی همزمان بازرسی و نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه مبتنی بر تقاضا در شرایط زوال مارکفی ماشین جهت کاربرد در توربین های بادی"، مدل سازی در مهندسی، دوره 18، شماره 61، تابستان 1۳۹۹، صفحه 63-84.
]16[ سیدابراهیم موسوی ترشیزی و علی جهانگیری ،" تحلیل خرابی پره های ثابت کمپرسور در یک توربین گاز"، مدل سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 54، پاییز 1397، صفحه 351-۳60.
]17[ محسن قاضی، امیرحسین معینی و مهران رجبی زرگرآبادی،" افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای پره توربین در حال چرخش با استفاده از سوراخ تزریق شکل داده شده"، مدل سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 51، زمستان 1۳۹6، صفحه 225-236.
]18[ علی سلیمانی، سعید شهرکی، مهدی شرافتی و حسین بیسادی، " تحلیل خستگی و خزش پره های ردیف اول توربین میکروتوربین TRI60 "، مدل سازی در مهندسی، دوره 15 ، شماره 51 ، زمستان 1۳۹6 ، صفحه 251-265.
[19] D.C. Montgomery, “Design and Analysis of Experiments”. 5 ed, Wiley, 2000.
[20] J. Tang1, J. Du2, Y. Chen3, “Modeling and experimental study of grinding forces in surface grinding”. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, No.6, 2009, pp. 2847-2854.
[21] L. Settineri1, V.K. Mishra2, K. Salonitis3, “Empirical Estimation of Grinding Specific Forces and Energy
Based on a Modified Werner Grinding Model”, 14th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations
(CIRP CMMO), Procedia CIRP. Vol. 8, 2013, pp. 287-292.
]22[ ابوالفضل فورگی ن‍ژاد، حسین امیرآبادی و خلیل خلیلی ،"مدلسازی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی با شبکه عصبی و بهینه سازی آن با استفاده از الگوریتم کرم شبتاب"، مدل سازی در مهندسی، دوره 12، شماره۳7، شهریور 1۳۹۳، صفحه 1-14.
Journal of Modeling in Engineering
Volume 21, Issue 74
November 2023
Pages 125-151

Files

History

  • Receive Date: 06 September 2021
  • Revise Date: 24 February 2023
  • Accept Date: 24 April 2023

Share

How to cite

Statistics