بررسي تجربي اثر نانو ذرات مس در روغن‌موتور بر كاهش اصطكاك و سايش قطعات

Experimental investigation of the effect of copper nanoparticles in engine oil on reducing friction and wear of parts

به منظور كاهش ساييدگي بخش هاي مختلف موتور از جمله ياتاقان و رينگ، از روانكار استفاده مي شود. روغن موتور هاي حاوي نانو ذرات يكي از پركاربردترين روانكار ها براي موتور هاي احتراق داخلي هستند. هر يك از انواع نانوذرات با انجام مكانيسم هاي منحصر بفردشان مي توانند باعث كاهش ضريب اصطكاك و بهبود كيفيت سطح شوند. اين مقاله، به بررسي رفتار تريبولوژيكي يك نمونه روغن موتور بنزيني 10W40 حاوي نانو ذرات مس با استفاده از روش هاي تجربي مي پردازد. به منظور اين بررسي، از سوسپانسيون 0/15 درصد وزني از نانو ذرات مس در آزمون هاي سايش پين روي-ديسك و چهار گوي استفاده شده است. نتايج نشان داد زماني كه دما و بار اعمال شده كم باشد ميانگين ضريب در حضور روغن پايه و روغن نانو برابر است. درحالي‌كه اگر در دما و بار زياد شود ميانگين ضريب اصطكاك در حضور روغن نانو نسبت به روغن پايه براي پين صاف 80 درصد و براي پين خراش دار 50 درصد كاهش مي يابد. در آزمون سايش چهار گوي در دما و بار كم، ميانگين ضريب اصطكاك روغن نانو نسبت به روغن پايه 10/5 درصد و در دما و بار بالا 16/6 درصدكاهش داشته است. تصاوير FESEM نشان مي دهد در سايش پين خراش دار، زماني كه بار اعمال‌شده به سطوح اصطكاكي زياد مي شود، نانو ذرات مس خورد شده و با پر كردن شيارها و ترميم سطوح باعث بهبود كيفيت سطح مي شوند.

Lubricants are used to reduce wear on various parts of the engine, including bearings and rims. Engine oils containing nanoparticles are one of the most widely used lubricants for internal combustion engines. Each type of nanoparticles can reduce the coefficient of friction and improve the surface quality by performing their unique mechanisms. This paper investigates the tribological behavior of a sample of 10W40 gasoline engine oil containing copper nanoparticles using experimental methods. For this purpose, a suspension of 0.15 wt.% of copper nanoparticles was used in pin on disk and four ball abrasion tests. The results showed that when the applied temperature and load are low, the average coefficient in the presence of base oil and nano oil was equal. On the other hand, if the temperature and load increase, the average coefficient of friction in the presence of nano oil decreases by 80% compared to the base oil for the smooth pin and 50% for the scratched pin. In the four-ball abrasion test at low temperature and load, the average coefficient of friction of nano oil compared to base oil decreased by 10.5% and at high temperature and load by 16.6%. FESEM images show that in scratched pin wear, when the load applied to the friction surfaces increases, the copper nanoparticles are corroded and improve the surface quality by filling the grooves and repairing the surfaces.