بررسي تجربي اثر ارتعاشات آلتراسونيك برروي نيروي اصطكاك لغزشي در جهت طولي

Experimental study of the effect of ultrasonic vibrationson sliding friction forcein longitudinal direction

زماني كه دو جسم روي سطح مشتركي لغزش ميكنند، زبريهاي آنها با يكديگر درگير شده و اصطكاك را بوجود ميآورند. با اعمال ارتعاشات آلتراسونيك به يكي از اين دو جسم درگير، نيروي اصطكاك لغزشي بين دو جسم كاهش مييابد. اين خاصيت در فرآيندهاي شكلدهي و ماشينكاري كاربرد بسيار زيادي دارد. در اين تحقيق به بررسي تجربي اثر ارتعاشات آلتراسونيك در جهت طولي برروي نيروي اصطكاك پرداخته شده است. براي اين منظور سيستم آزموني طراحي و ساخته شد. اجزاي اصلي اين سيستم آزمون شامل ژنراتور، ترانسديوسر، متمركز كننده، جسم درگير اول و جسم درگير دوم ميباشد. براي بررسي اثر اعمال ارتعاشات آلتراسونيك در جهت طولي برروي نيروي اصطكاك، سيستم آزمون برروي دستگاه ماشين تراش نصب گرديد و آزمايشها براي 8 نوع شرايط مختلف عملكردي انجام گرفت. در ادامه اثر هريك از پارامترهاي سرعت امواج آلتراسونيك، زبري و جنس سطوح در حال تماس بر ميزان كاهش نيروي اصطكاك در اثر اضافه شدن ارتعاشات آلتراسونيك بررسي شد. نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه گستره كاهش نيروي اصطكاك در اثر اضافه شدن ارتعاشات آلتراسونيك در جهت طولي براي شرايط عملكردي مختلف بين 40 تا 100 درصد ميباشد همچنين با افزايش سرعت امواج آلتراسونيك نيروي اصطكاك بطور چشمگيري كاهش مييابد بطوري كه با افزايش قابل توجه سرعت ميتوان نيروي اصطكاك بين دو جسم را به صفر رسانيد. نتايج همچنين نشان ميدهد كه نيروي اصطكاك در سطحي كه زبري كمتري دارا ميباشد، كاهش بيشتري دارد و سطوح آلومينيوم-آلومينيوم ، قابليت كاهش نيروي اصطكاك بيشتري نسبت به سطوح آلومينيوم – فولاد دارند.

When two bodies slide on each other the asperities are engaged and friction is created. By superposing ultrasonic vibrations to one of the bodies, the friction force is reduced .This phenomenon is widely used in metal forming and metal cutting. In this research, experimental study of the effect of ultrasonic vibrations has been on sliding friction force in longitudinal direction. For this purpose, set-up was designed and fabricated. The main components of the set-up, including generators, transducers, first engaged body and second engaged body. The Set-up was installed on the machine lathe for investigation of the effect of ultrasonic vibrations on sliding friction force in longitudinal direction. The experiments were performed for eight different performance conditions. Next, the effect of each parameter ultrasonic wave velocity, roughness and material of contact surfaces were studied on the reduction of the friction force due to addition of ultrasonic vibrations. The result show that range of reduction friction force due to addition of ultrasonic vibrations in longitudinal direction is between 40 to 100% for the different performance conditions ; also, friction force significantly reduced by increasing ultrasonic wave velocity so that friction force can be brought to zero by significant increase in ultrasonic wave velocity. The results also show that friction force has a greater reduction for the surface that has less roughness. Aluminum-aluminum surfaces can acheivereduction friction force from aluminum – steel surfaces.