DEVELOPMENT AND UTILIZATION OF CNT NANO-LUBRICATION FOR HIGHER MACHINING PERFORMANCE IN HIGH-SPEED HEAVY-DUTY CNC MACHINING. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Final_MS_Thesis (ePrint)_ 2 Aug 2023 -.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 2 August 2024. Download (3MB)

Arabic Abstract

تم تطوير نظام للتشحيم بحبيبات النانو باستخدام حبيبات نانو كربون الأنبوبية لعملية القطع باستخدام أجهزة القطع الآلية عالية السرعة المعدة للاستخدامات الثقيلة من أجل الحصول على معدل إنتاج وجودة أعلى. حيث قمنا بإضافة جسيمات الكربون التي يبلغ متوسط حجمها 5-50 نانومتر إلى زيت التشحيم لتحضير زيت النانو. تم استخدام جهاز تزييت يعمل بنظام التشحيم ذو الحد الأدنى الذي يملك فوهتين لتوصيل الزيت إلى منطقة الاتصال بين أداة القطع وقطعة الشغل أثناء عملية القطع. وقد تم دراسة تأثير زيت التشحيم بحبيبات الكربون الانبوبية على أداء القطع عن طريق قياس القوة الناتجة من أداة القطع اثناء عملية القطع تحت تأثير معايير مختلفة يتم التحكم فيها بواسطة جهاز التزييت. هذه المعايير هي تركيزات الجسيمات النانوية في زيت التشحيم، ومعدل ضخ الزيت، ومعدل تدفق الهواء. تم إجراء طريقة اختيار أفضلية التجارب باستخدام طريقة تاقوتشي التي تستخدم تحليل مقدار الإشارة إلى الضوضاء لتحديد أفضل مزيج من عوامل التشحيم النانوية لتقليل قوة القطع. أظهرت النتائج أن زيت التشحيم الذي يحتوي على تركيز حبيبات الكربون الانبوبية بمقدار 0.3٪ يعطي نتائج أفضل في تقليل قوة القطع. أيضًا، كان معدل تآكل أداة القطع أقل في حالة الزيت الذي يحتوي على حبيبات النانو كربون الانبوبية مقارنة بالزيت الذي لا يحتوي على هذه الحبيبات. تم التقاط صور بالمجهر الالكتروني لمقارنة السطح المقطوع بوجود الزيت المخلوط مع حبيبات الكربون والزيت الذي لا يحتوي على حبيبات الكربون الانبوبية. السطح المقطوع أثناء التشحيم بزيت النانو كربون احتوى على نسبة أكبر من جزيئات الكربون متواجدة على سطحه، ولكن بكمية صغيرة جدًا. ساعد الزيت بحبيبات النانو كربون على إظهار جودة أعلى للسطح المقطوع مقارنة بالزيت العادي.

English Abstract

A novel carbon nanotube (CNT) nano-lubrication system was developed for high-speed heavy-duty CNC milling processes to enhance production rates and product quality. Functionalized COOH-CNT nanoparticles with an average size of 5-50 nm were added to lubrication oil to prepare CNT nano-lubricant. A minimum quantity lubrication (MQL) system with double nozzles was utilized to deliver the CNT nano-lubricant to the tool-chip contact area. The effects of the CNT nano-lubricant on machining performance, specifically cutting force, were investigated under different MQL-controlled parameters, including nanoparticle concentrations, output oil rate, and air flow rate. The Taguchi optimization method, coupled with signal-to-noise (S/N) analysis, was employed to determine the optimal combination of CNT nano-lubricant factors for minimizing cutting force. The results indicated that a 0.3% concentration of CNT nano-lubricant yielded superior cutting force measurements. Additionally, the wear of the cutting tool was reduced when using CNT nano-lubricant compared to traditional oil lubricant. SEM and EDX images were conducted to compare oil lubricant with and without CNT. The machined surface with CNT nano-lubricant contained some extra Carbon particles in very small amounts. The CNT nano-oil provides better surface quality than the oil case.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research > Engineering Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Sarhan, Ahmed
Committee Members:	Sarhan, Ahmed and Abu-Dheir, Numan and Alzaydi, Ammar
Depositing User:	KHADHER AL-NAKHEBI (g201472920)
Date Deposited:	07 Aug 2023 10:35
Last Modified:	07 Aug 2023 10:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142465