Published January 1, 2019
| Version v1
Publication
Effects of cooling conditions and grinding depth on sustainable surface grinding of Ti-6Al-4V: Taguchi approach
Creators
- 1. Dedan Kimathi University of Technology
- 2. University of Johannesburg
Description
In this research, the effects of coolant types, cooling techniques, and grinding depth on the surface properties of the Ti-6Al-4V after surface grinding with white alumina wheel were investigated. Three coolant types namely sunflower oil, formulated sunflower oil-based emulsions and soluble cutting oil were applied to the grinding zone using two cooling techniques: wet cooling and minimum quantity lubrication. The grinding was undertaken at grinding depths of 0.005, 0.010 and 0.015 mm. An L 9 orthogonal array was used to design the experiments and undertaken the evaluation of the variable interrelationships. Surface hardness and surface morphology of the ground surfaces were determined using Vickers Macro-hardness tester and Zeiss Axio Zoom V16 optical microscope, respectively.
Results from the signal-to-noise ratio analysis revealed that cooling technique has the most influence while the grinding depth has the least influence on the surface hardness of ground Ti-6Al-4V. The optimal parametric setting which gives the highest surface hardness of Ti-6Al-4V was identified from the main effect plots and were sunflower oil (SO), MQL 2 at a flow rate of 0.65 L/h and a grinding depth of 0.015 mm. Analysis of variance demonstrated that the individual
contributions of coolant types, cooling techniques and grinding depths to surface hardness were 24.11%, 52.47% and 14.15%, respectively. The morphological investigations established that better surface finish was achieved through the application of sunflower oil-based emulsions in MQL cooling technique at a grinding depth of 0.005 mm.
Translated Descriptions
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كشفت نتائج تحليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء أن تقنية التبريد لها أكبر تأثير في حين أن عمق الطحن له أقل تأثير على صلابة سطح الأرض Ti -6Al -4V. تم تحديد الإعداد البارامترية الأمثل الذي يعطي أعلى صلابة سطح Ti -6Al -4V من مخططات التأثير الرئيسية وكان زيت عباد الشمس (SO)، MQL 2 بمعدل تدفق 0.65 لتر/ساعة وعمق طحن 0.015 مم. أظهر تحليل التباين أن الفرد
بلغت مساهمات أنواع المبردات وتقنيات التبريد وأعماق الطحن في صلابة السطح 24.11 ٪ و 52.47 ٪ و 14.15 ٪ على التوالي. أثبتت التحقيقات المورفولوجية أنه تم تحقيق تشطيب أفضل للسطح من خلال تطبيق المستحلبات القائمة على زيت عباد الشمس في تقنية التبريد MQL على عمق طحن 0.005 مم.
Les résultats de l'analyse du rapport signal/bruit ont révélé que la technique de refroidissement a le plus d'influence alors que la profondeur de meulage a le moins d'influence sur la dureté de surface du Ti-6Al-4V broyé. Le réglage paramétrique optimal qui donne la dureté de surface la plus élevée de Ti-6Al-4V a été identifié à partir des diagrammes d'effet principaux et était l'huile de tournesol (SO), MQL 2 à un débit de 0,65 L/h et une profondeur de broyage de 0,015 mm. L'analyse de la variance a démontré que l'individu
les contributions des types de liquide de refroidissement, des techniques de refroidissement et des profondeurs de meulage à la dureté de surface étaient de 24,11 %, 52,47 % et 14,15 %, respectivement. Les investigations morphologiques ont établi qu'un meilleur état de surface a été obtenu grâce à l'application d'émulsions à base d'huile de tournesol dans la technique de refroidissement MQL à une profondeur de broyage de 0,005 mm.
Los resultados del análisis de la relación señal-ruido revelaron que la técnica de enfriamiento tiene la mayor influencia, mientras que la profundidad de molienda tiene la menor influencia en la dureza de la superficie del Ti-6Al-4V molido. El ajuste paramétrico óptimo que da la mayor dureza superficial de Ti-6Al-4V se identificó a partir de las parcelas de efecto principal y fueron aceite de girasol (SO), MQL 2 a un caudal de 0,65 L/h y una profundidad de molienda de 0,015 mm. El análisis de la varianza demostró que el individuo
las contribuciones de los tipos de refrigerante, las técnicas de enfriamiento y las profundidades de molienda a la dureza de la superficie fueron del 24.11%, 52.47% y 14.15%, respectivamente. Las investigaciones morfológicas establecieron que se logró un mejor acabado superficial mediante la aplicación de emulsiones a base de aceite de girasol en la técnica de enfriamiento MQL a una profundidad de molienda de 0.005 mm.
Translated Description (Arabic)
في هذا البحث، تم التحقيق في تأثيرات أنواع سائل التبريد وتقنيات التبريد وعمق الطحن على خصائص سطح Ti -6Al -4V بعد طحن السطح بعجلة ألومينا بيضاء. تم تطبيق ثلاثة أنواع من المبردات وهي زيت عباد الشمس والمستحلبات القائمة على زيت عباد الشمس وزيت القطع القابل للذوبان على منطقة الطحن باستخدام تقنيتين للتبريد: التبريد الرطب والحد الأدنى من كمية التشحيم. تم إجراء الطحن على أعماق طحن 0.005 و 0.010 و 0.015 مم. تم استخدام مصفوفة متعامدة L 9 لتصميم التجارب وإجراء تقييم للعلاقات المتبادلة المتغيرة. تم تحديد صلابة السطح ومورفولوجيا السطح لأسطح الأرض باستخدام جهاز اختبار صلابة الماكرو Vickers والمجهر البصري Zeiss Axio Zoom V16، على التوالي.كشفت نتائج تحليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء أن تقنية التبريد لها أكبر تأثير في حين أن عمق الطحن له أقل تأثير على صلابة سطح الأرض Ti -6Al -4V. تم تحديد الإعداد البارامترية الأمثل الذي يعطي أعلى صلابة سطح Ti -6Al -4V من مخططات التأثير الرئيسية وكان زيت عباد الشمس (SO)، MQL 2 بمعدل تدفق 0.65 لتر/ساعة وعمق طحن 0.015 مم. أظهر تحليل التباين أن الفرد
بلغت مساهمات أنواع المبردات وتقنيات التبريد وأعماق الطحن في صلابة السطح 24.11 ٪ و 52.47 ٪ و 14.15 ٪ على التوالي. أثبتت التحقيقات المورفولوجية أنه تم تحقيق تشطيب أفضل للسطح من خلال تطبيق المستحلبات القائمة على زيت عباد الشمس في تقنية التبريد MQL على عمق طحن 0.005 مم.
Translated Description (French)
Dans cette recherche, les effets des types de liquide de refroidissement, des techniques de refroidissement et de la profondeur de meulage sur les propriétés de surface du Ti-6Al-4V après le meulage de surface avec une roue en alumine blanche ont été étudiés. Trois types de liquide de refroidissement à savoir l'huile de tournesol, les émulsions à base d'huile de tournesol formulées et l'huile de coupe soluble ont été appliqués sur la zone de broyage en utilisant deux techniques de refroidissement : refroidissement humide et lubrification en quantité minimale. Le meulage a été entrepris à des profondeurs de meulage de 0,005, 0,010 et 0,015 mm. Un réseau orthogonal L 9 a été utilisé pour concevoir les expériences et a entrepris l'évaluation des interrelations variables. La dureté de surface et la morphologie de surface des surfaces au sol ont été déterminées à l'aide du testeur de macrodureté Vickers et du microscope optique Zeiss Axio Zoom V16, respectivement.Les résultats de l'analyse du rapport signal/bruit ont révélé que la technique de refroidissement a le plus d'influence alors que la profondeur de meulage a le moins d'influence sur la dureté de surface du Ti-6Al-4V broyé. Le réglage paramétrique optimal qui donne la dureté de surface la plus élevée de Ti-6Al-4V a été identifié à partir des diagrammes d'effet principaux et était l'huile de tournesol (SO), MQL 2 à un débit de 0,65 L/h et une profondeur de broyage de 0,015 mm. L'analyse de la variance a démontré que l'individu
les contributions des types de liquide de refroidissement, des techniques de refroidissement et des profondeurs de meulage à la dureté de surface étaient de 24,11 %, 52,47 % et 14,15 %, respectivement. Les investigations morphologiques ont établi qu'un meilleur état de surface a été obtenu grâce à l'application d'émulsions à base d'huile de tournesol dans la technique de refroidissement MQL à une profondeur de broyage de 0,005 mm.
Translated Description (Spanish)
En esta investigación, se investigaron los efectos de los tipos de refrigerante, las técnicas de enfriamiento y la profundidad de rectificado en las propiedades de la superficie del Ti-6Al-4V después del rectificado de la superficie con muela de alúmina blanca. Se aplicaron tres tipos de refrigerante, a saber, aceite de girasol, emulsiones formuladas a base de aceite de girasol y aceite de corte soluble, a la zona de molienda utilizando dos técnicas de enfriamiento: enfriamiento húmedo y lubricación de cantidad mínima. La molienda se realizó a profundidades de molienda de 0.005, 0.010 y 0.015 mm. Se utilizó una matriz ortogonal L 9 para diseñar los experimentos y se llevó a cabo la evaluación de las interrelaciones variables. La dureza de la superficie y la morfología de la superficie de las superficies del suelo se determinaron utilizando el probador de macrodureza Vickers y el microscopio óptico Zeiss Axio Zoom V16, respectivamente.Los resultados del análisis de la relación señal-ruido revelaron que la técnica de enfriamiento tiene la mayor influencia, mientras que la profundidad de molienda tiene la menor influencia en la dureza de la superficie del Ti-6Al-4V molido. El ajuste paramétrico óptimo que da la mayor dureza superficial de Ti-6Al-4V se identificó a partir de las parcelas de efecto principal y fueron aceite de girasol (SO), MQL 2 a un caudal de 0,65 L/h y una profundidad de molienda de 0,015 mm. El análisis de la varianza demostró que el individuo
las contribuciones de los tipos de refrigerante, las técnicas de enfriamiento y las profundidades de molienda a la dureza de la superficie fueron del 24.11%, 52.47% y 14.15%, respectivamente. Las investigaciones morfológicas establecieron que se logró un mejor acabado superficial mediante la aplicación de emulsiones a base de aceite de girasol en la técnica de enfriamiento MQL a una profundidad de molienda de 0.005 mm.
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- آثار ظروف التبريد وعمق الطحن على الطحن السطحي المستدام لـ Ti -6Al -4V: نهج التاغوشي
- Translated title (French)
- Effets des conditions de refroidissement et de la profondeur de meulage sur le meulage durable de surface du Ti-6Al-4V : approche Taguchi
- Translated title (Spanish)
- Efectos de las condiciones de enfriamiento y la profundidad de molienda en la molienda superficial sostenible de Ti-6Al-4V: enfoque de Taguchi
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2965131764
- DOI
- 10.3934/matersci.2019.5.697
References
- https://openalex.org/W1969460605
- https://openalex.org/W1980676151
- https://openalex.org/W1989494359
- https://openalex.org/W1989762404
- https://openalex.org/W1996092636
- https://openalex.org/W2006365551
- https://openalex.org/W2027805000
- https://openalex.org/W2036055798
- https://openalex.org/W2094119461
- https://openalex.org/W2110610796
- https://openalex.org/W2305360257
- https://openalex.org/W2467529412
- https://openalex.org/W2551562511
- https://openalex.org/W2620264375
- https://openalex.org/W2731626920
- https://openalex.org/W2755033666
- https://openalex.org/W2791092898
- https://openalex.org/W2893137005
- https://openalex.org/W2918752180