پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing)

word
91
1 MB
32323
مشخص نشده
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۱,۸۳۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing)

    مهندسی مکانیک

    گروه ساخت و تولید

    پایان نامه کارشناسی ارشد

    مقدمه

    یاتاقان‌های غلتشی سرعت بالا کاربردهای زیادی در ماشین‌های دورانی دارند که وظیفه آنها جدا کردن اجزاء چرخشی از قسمت‌های ثابت ماشین می‌باشد. در کاربردهای ماشین ابزاری دقت و در ماشین‌های شیمیائی مقاومت در برابر خوردگی یاتاقان‌ها از اهمیت والایی برخوردار است. در تجهیزات هوا فضایی فاکتورهای قابلیت اطمینان و عمر بالای یاتاقان‌ها و سایر اجزاء به کار رفته دارای اهمیت زیادی هستند. با پیشرفت تکنولوژی در عرصه اکتشافات فضایی شرایطی و خصوصیاتی که ازیاتاقان‌ها انتظار می رود فراتر رفته و با شرایط کاری همچون خلاء بسیار بالا (6-10  Torr)، دمای بسیار بالا (c˚150- تا 230+)، عمر بالا (هم از لحاظ خستگی و هم از نظر سایشی که معمولا 10 الی 15 سال بدون نیاز به تعمیرات) و نیروی اصطکاکی تولیدی پایین مواجه می شویم.

     

    یاتاقان‌ های غلتشی  فولادی

    در حال حاضر اکثر یاتاقان‌های غلتشی برای مصارف عمومی و عادی از فولاد‌های پر کربن که حاوی کروم بالا هستند و قابلیت سختکاری دارند استفاده می شوند. از این گروه می توان فولاد AISI 52100 را نام برد. برای مصارف هوا و فضائی یاتاقان‌ها را از VIMVAR (ذوب القایی در خلاء و ذوب دوباره به روش قوس الکتریکی در خلاء) فولاد ابزار M50 که به علت دارا بودن عناصر آلیاژی بالا و کم بودن مقدار اکسیژن دارای عمر خستگی و سایشی نسبتا زیادی می باشند استفاده می شوند.

     

    محدودیت‌های کاربردی یاتاقان‌های فولادی

    سرعت‌های بسیار بالای دورانی مثل سرعت های دوران روتورهای توربین گازی و اسپیندل‌های ماشین ابزارهای با سرعت بالا[1] استفاده از یاتاقان‌های معمولی را دچار مشکل می سازد. این مشکل ناشی از وارد شدن نیروهای گریز از مرکز در محل تماس ساچمه ها با شیار راهنمای بیرونی[2] است. یکی از اثرات شدید چرخش با سرعت زیاد اثر نیروهای گریز از مرکز وارده بر اجزای چرخشی که این خود منجر به وارد شدن بارهای اضافی به محل تماس شیارهای راهنمای بیرونی با اجزاء می شود. شدت این افزایش بار یک رابطه درجه دو با سرعت چرخشی و رابطه خطی با چگالی ساچمه‌ها دارد که منجر به تغییرات در زوایای تماس در شیارهای داخلی و خارجی می شود. هر گونه اختلاف بین زوایای تماسی در شیارهای ذکر شده باعث به وجود آمدن چرخش نسبی در این نقاط تماسی شده که لغزش یا سر خوردن ساچمه‌ها را در پی خواهد داشت. بیشترین سرعت لغزش در این محل توسط پارامترهای سرعت چرخش و منحنی هرتزین (Hertzian  ) در محل تماس بدست می آید]1[. در اثر چنین لغزشی حرارت تولید شده در یاتاقان های فلزی در سرعت‌های بالا چشمگیر است. اگر مقدار لغزش زیاد باشد پدیده فرسایش نیز اتفاق می افتد. تمامی اثرات ناشی از سرعت‌های دورانی زیاد منجر به از کار افتادن یاتاقان‌های فولادی می‌شوند. یاتاقان‌های فولادی معمولی در دماهای بالاتر از c˚300 و یاتاقان‌های فولادی مخصوص در دماهای بالای c˚500 سختی خود را از دست می‌دهند]1[. حتی از خاصیت مایعات روانکاری پیشرفته نیز در چنین دماهایی کاسته می شود. در چنین دماهایی معمولا از روانکارهای جامد مثل MoS2  استفاده می‌شود. ولی تشکیل یک لایه کامل بین سطوح در تماس توسط این روانکارها امکان پذیر نمی‌باشد. چنین روانکارهایی نمی‌توانند در انتقال حرارت تولید شده در سطوح در تماس بر خلاف روانکارهای مایع نقشی داشته باشند و این خود باعث افزایش هر چه بیشتر دمای یاتاقان می‌شود.

     

    یاتاقان‌های غلتشی  سرامیکی[3]

    با توجه به محدودیت های موجود در کاربرد یاتاقان‌های غلتشی، یاتاقان‌های سرامیکی پیشنهاد گردیده شد. این نوع یاتاقان‌ها که در انواع مختلف تمام سرامیکی و هیبریدی می‌باشند مزایای متعددی نسبت به نوع فولادی دارند. شرایطی که برای یاتاقان‌های فولادی در قسمت قبلی توصیف شد برای یاتاقان‌های تمام سرامیکی یا سرامیکی هیبریدی بهتر است. یاتاقان‌های سرامیکی به علت دارا بودن چگالی کمتر در سرعت‌های دورانی بالا نیروی گریز از مرکز تولیدی کم بوده لذا مقدار تغییرات زوایای تماس کم بوده و لغزش کمتری رخ خواهد داد. حرارت تولید شده درچنین

     

    یاتاقان‌هایی در حدود 30 الی 50 درصد کمتر از حرارت تولید شده در یاتاقان‌های فولادی در دوران‌های بالا خواهد بود]1[.

    یکی دیگر از مزایای استفاده از یاتاقان‌های سرامیکی توانایی کارکرد آنها در محیط‌هایی با درجه حرارت بالاست. محیط‌های داغی همچون موتورهای آدیاباتیک و کاربرد‌های هوا و فضایی نیازمند یاتاقان‌هایی هستند که در چنین دماهای بالا خواص فیزیکی و مکانیکی خود را حفظ کنند. نیترات سدیم یک ماده مقاوم در برابر میکروسایش است و در حرارت و خلاءهای زیاد عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.

    ضریب اصطکاک بین اجزاء سرامیکی Si3N4 و Si3N4 در یاتاقان برابر 17/0 و بین اجزاء M50 و Si3N4 برابر 15/0 است. در حالی که ضریب اصطکاک بین اجزایی از جنس M50 و M50 برابر 54/0 می باشد]1[.

    همان طور که از مقایسه ضرایب اصطکاک فوق مشهود است مقدار اصطکاک در یاتاقان‌های تمام فولادی بسیار بیشتر از یاتاقان‌های تمام سرامیکی یا سرامیکی هیبریدی است. با این وجود در کاربردهایی با دمای بالا برای جلوگیری از سایش روی شیارهای راهنما روغنکاری جامد یاتاقان‌های سرامیکی امری اجتناب ناپذیر است. کم بودن ضریب اصطکاک در یاتاقان‌های سرامیکی خود به خود باعث پایین بودن گشتاور شروع به کار این‌گونه یاتاقان‌ها است.

    علاوه بر موارد ذکر شده در ماشین‌تراش‌های دقیق یا ماشین‌های سنتر یاتاقان‌های سرامیکی می‌توانند جهت مکان‌دهی اسپیندل با صلبیت یاتاقانی بالا، دقت چرخشی زیاد، مقدار افزایش دمای یاتاقان پایین و دوره زمان تعمیراتی طولانی با حداقل عملیات نگهداری کم که برای حفظ دقت ماشین ابزار لازم است استفاده شوند. به علت بالا بودن مقاومت به خوردگی مواد سرامیکی از این گونه مواد در صنایع شیمیایی که فاکتور مقاوم در برابر خوردگی از اهمیت والایی برخوردار است استفاده می‌شود.

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing)

    فهرست:

    فصل اول: مقدمه

    1.1

    2.1

    محدودیت‌های کاربردی یاتاقان‌های فولادی....................................................................................................3

    3.1

    فصل دوم: پیشینه تحقیق.............................................................................................................................................................8

    فصل سوم: تئوری مطالب

    1.3

    2.3

     انتخاب ماده ساینده در پولیش‌کاری شیمیایی-مکانیکی (CMP) سرامیک Si3N4...........................................24

    واکنش بین ذرات ساینده و قطعه‌کار..............................................................................................................28

    تاثیر شرایط محیطی پولیش‌کاری..................................................................................................................32             

     

    فصل چهارم: طراحی تجهیزات آزمایشات

    1.4

    2.4

    محفظه آهن‌ربا.............................................................................................................................................36

    اسپیندل......................................................................................................................................................37

    دیواره..........................................................................................................................................................38

    صفحه معلق.................................................................................................................................................40

    نوار لاستیکی...............................................................................................................................................41

    3.4

    آهن‌ربای الکتریکی.......................................................................................................................................43

    قانون بیووساوار............................................................................................................................................44

    میدان مغناطیسی نزدیک حلقه جریان...........................................................................................................44

    نقش هسته در آهن‌ربای الکتریکی.................................................................................................................50

    طراحی آهن‌ربای الکتریکی............................................................................................................................51

     

     

    فصل پنجم : تهیه و ساخت تجهیزات

    1.5

    2.5

    3.5

     

    فصل ششم : انجام آزمایشات

    1.6

    2.6

    پودر ساینده.........................................................................................................................................................................61

    1.1.2.6

    آزمون سختی الاستیک : (سختی برگشت یا انعکاس )..........................................................................................63

    2.1.1.2.6    آزمون سختی خراش : (مقاومت در برابر برش یا س.............................................................................................63

    3.1.1.2.6    آزمون سختی فرورفتگی : (مقاومت در برابر فرورفتگی).........................................................................................63

    2.1.2.6

    3.1.2.6

    1.3.1.2.6   کاربید سیلیکون (SiC)...............................................................................................................................67

    2.3.1.2.6   کاربید بور(B4C)......................................................................................................................................69

    3.3.1.2.6   اکسید سریم CeO2 .................................................................................................................................71

    سرعت چرخش اسپیندل...............................................................................................................................73

    مدت زمان پولیش کاری...............................................................................................................................74

    نیروی وارد بر هر ساچمه...............................................................................................................................74

    نحوه اعمال نیرو.......................................................................................................................................74

    انتخاب مقادیر نیروی اعمال شده.................................................................................................................75

    نحوه اندازه گیری نیروی اعمال بر ساچمه ها..................................................................................................75

    3.6  طراحی آزمایشات..............................................................................................................................................76

    فهرست مراجع.........................................

    منبع:

     

    [1] L.Wang , R.W. Snidle ,L.Gu, " Rolling contact silicon nitride bearing Technology : a review of recent research", Wear 246 (2000) 159–173

     

    [2] M.Jiang,R.Komanduri, "On the finishing of Si3N4 balls for bearing  applications" ,Wear 215 (1998) 267–278.

     

    [3] Rong-TsongLee , Yih-Chyun Hwang, Yuang-Cherng Chiou," Lapping of ultra-precision ball surfaces. Part II. Eccentric V-groove lapping system", Machine Tools & Manufacture 46 (2006) 1157–1169

     

    [4] M.Jiang,R.Komanduri, "Application of Taguchi method for Optimization of finishing conditions in magnetic float polishing (MFP)"  ,Wear 213 (1997) 59–71.

     

    [5] Ming Jiang, Nelson O. Wood, R. Komanduri, "On chemo-mechanical polishing (CMP) of silicon nitride (Si3N4) workmaterial with various abrasives", Wear 220 (1998) 59-71

     

    [6] J.L.Yuan, B.H.Lu, X.Lin,L.B.Zhang, S.M.Ji, "Research on abrasives in the chemical-mechanical polishing process for silicon nitride balls", Materials technology 129 (2002) 171-175

     

    [7] N.Umehara , T. Kirtane , R. Gerlick , V.K. Jain , R. Komanduri, "A new apparatus for finishing large size/large batch silicon nitride (Si3N4 ) Balls for hybrid bearing applications by magnetic float polishing (MFP)" , Machine Tools & Manufacture 46 (2006) 151–169

     

    [8] R. Komanduri, Z.B. Hou, Umehara, M. Raghunandan, Ming Jiang, S.R. Bhagavatula, A. Noori-Khajavi, N.O. Wood, "A gentle method for finishing Si3N4 balls for hybrid bearing applications", Tribology Letters 7 (1999) 39-49

     

    [9] R. Komanduri, M.Jiang, "Magnetic float polishing of magnetic materials", US patent No. 5,957,753 , 1999

     

    [10] K. Thoma, L. Rohr, H. Rehmann, S. Roos, J. Michler, "Materials failure mechanisms of hybrid ball bearings with silicone nitride balls", Tribology International 37 (2004) 463-471

     

    [11] Hugh 0. Pierson, "Hand book of refractory carbaides and nitrides", Noyes publications, 1996

     

    [12] R.W.Cahn, P.Haasen, E.J.Kramer, "Materials Science and Technology", Volume 11/12, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, 2005

     

    [13] John R. Reitz, Frederick J. Milford "Foundation of magnetic theory", Addison Wesley publishing company, 1960

    [14] R. Komanduri, M.Jiang, "Magnetic float polishing processes and materials therefore", US patent No. 5,931,718, 1999



تحقیق در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), مقاله در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), مقالات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), پروژه درباره پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing), رساله دکترا در مورد پایان نامه بررسی چگونگی و بهینه سازی فرآیند پولیش‌ کاری ساچمه‌ های سرامیکی(Si3N4 ) به کار رفته در بلبرینگ به روش پولیش‌ کاری به کمک میدان مغناطیسی (Magnetic Float Polishing)

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس