«Тағам инженериясы және биотехнология», «Химиялық технология», "Техникалық физика және Жылу энергетикасы" және «Автоматтандыру және ақпараттық технологиялар» бағыттары бойынша үшінші нөмірге жарияланымдар қабылдау жабылды!

Прием публикаций на третий номер по направлениям «Пищевая инженерия и биотехнология», «Химическая технология», «Техническая физика и теплоэнергетика» и «Автоматизация и информационные технологии» закрыт!

Submissions for the third issue in the fields of “Food Engineering and Biotechnology”, “Chemical Technology”, "Technical physics and thermal power engineering" and “Automation and Information Technologies” are closed!

Preview

Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки

Расширенный поиск

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕРМОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ MQL

https://doi.org/10.53360/2788-7995-2026-1(21)-60

Аннотация

В статье представлен обзор современных исследований термофизических свойств смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и наномодифицированных масел, применяемых при механической обработке металлов с использованием технологии минимального количества смазки (MQL). Рассмотрены основные виды СОЖ на масляной, водной и эмульсионной основе, их термофизические характеристики и эксплуатационные требования при интенсивной резке металлов.
Особое внимание уделено влиянию добавления различных наночастиц (Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZnO, графен и др.) на повышение теплопроводности СОЖ, снижение трения, вязкости, плотности и теплоемкости. Анализ публикаций позволил исследовать наномодифицированные СОЖ и технологии MQL.
Результаты исследований показали, что применение наномодифицированных СОЖ повышает интенсивность теплообмена, снижает износ инструмента и способствует повышению эффективности обработки за счет оптимизации расхода СОЖ. Кроме того, выявлена необходимость регулирования состава СОЖ и концентрации наночастиц с целью оптимизации показателей теплопроводности и вязкости.
Статья служит основой для дальнейших исследований и практического применения наномодифицированных СОЖ в условиях технологии MQL, что способствует развитию энергоэффективных и экологически безопасных процессов обработки металлов.

Об авторах

М. Қ. Жамбаева
Шәкәрім университет
Казахстан

Маржан Қанатқызы Жамбаева – PhD докторант образовательной программы «Техническая физика» кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика» 

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А



О. А. Степанова
Шәкәрім университет
Казахстан

Ольга Александровна Степанова – кандидат технических наук, профессор, зав. кафедрой «Техническая физика и теплоэнергетика» 

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А



А. Б. Касымов
Шәкәрім университет
Казахстан

Аскар Багдатович Касымов – PhD, Член правления – проректор по стратегии и социальному развитию 

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А



М. В. Ермоленко
Шәкәрім университет
Казахстан

Михаил Вячеславович Ермоленко – кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика» 

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А



К. С. Астемесова
Казахский национальный технический исследовательский университет им. К.И. Сатпаева
Казахстан

Каламкас Сериковна Астемесова – PhD, заведующий кафедрой «Общая физика» 

050043, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22



Список литературы

1. Бабаев Э.Р. Смазочно-охлаждающие жидкости: свойства и методы применения / Э.Р. Бабаев // Башкирский химический журнал. – 2022. – № 29(3). – Р. 11-19.

2. Experimental evaluation of cooling lubrication performance of nanofluid minimum quantity lubrication in turning / Y.Z hang et al // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2012. – Vol. 62. – P. 1-8. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2012.04.007.

3. A comprehensive study on minimum quantity lubrication / S. Kumar et al // Materials Today: Proceedings. – 2022. – Т. 56. – Р. 3078-3085. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.12.158.

4. Dhar N.R. Effect of minimum quantity lubrication (MQL) on tool wear, surface roughness and dimensional deviation in turning AISI-4340 steel / N.R. Dhar, M. Kamruzzaman, M. Ahmed // Journal of Materials Processing Technology. – 2006. – Vol. 172, № 2. – P. 299-304. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.09.022.

5. Экспериментальное исследование конвективного коэффициента теплоотдачи хладоносителя с добавками наночастиц AL2O3 / International Conference “Energy of Moldova – 2016 / О.Я. Хлиева и др.// «Regional aspects of development» 29 September – 01 October, 2016 – Chisinau, Republic of Moldova Экспериментальное исследование конвективного коэффициента теплоотдачи хладоносителя с добавками наночастиц Al2O3.

6. Vegetable Oil Based Nanolubricants in Machining: From Physicochemical Properties to Application / X. Zhang et al // Chinese Journal of Mechanical Engineering. – 2023. – № 36. – Р. 1- 39. https://doi.org/10.1186/s10033-023-00895-5.

7. Makhesana M. Analysis of vegetable oil-based nano-lubricant technique for improving machinability of Inconel 690 / M. Makhesana, K. Patel, N. Khanna // Journal of Manufacturing Processes. – 2022. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.03.060.

8. Advances in the Application of Vegetable-Oil-Based Cutting Fluids to Sustainable Machining Operations – A Review / R. Kazeem et al // Lubricants. – 2022. https://doi.org/10.3390/lubricants10040069.

9. Pal A. Performance evaluation of the minimum quantity lubrication with Al2O3- mixed vegetableoil based cutting fluid in drilling of AISI 321 stainless steel / A. Pal, S. Chatha, H. Sidhu // Journal of Manufacturing Processes. – 2021. – № 66. – Р. 238-249. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.04.024.

10. Lawal S. Application of vegetable oil-based metalworking fluids in machining ferrous metals – A review / S. Lawal, I. Choudhury, Y. Nukman // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 2012. – № 52. – Р. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2011.09.003.

11. Preparing vegetable oils-based metalworking fluids by a hydrolysis esterification two-step process / B. Kamyab et al // Biomass and Bioenergy. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2024.107175.

12. Performance evaluation of vegetable oil based nano cutting fluids in machining using grey relational analysis-A step towards sustainable manufacturing / P. Rapeti et al // Journal of Cleaner Production. – 2018. – № 172. – Р. 2862-2875. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.11.127.

13. Development and potential use of MWCNT suspended in vegetable oil as a cutting fluid in machining of Monel 400 / N. Ross et al // Journal of Molecular Liquids. – 2023. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.1218532/3.

14. Zareh-Desari B. Assessing the lubrication performance of vegetable oil-based nano-lubricants for environmentally conscious metal forming processes / B. Zareh-Desari, B. Davoodi // Journal of Cleaner Production. – 2016. – № 135. – Р. 1198-1209. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.07.040.

15. Conventional and Recent Advances of Vegetable Oils as Metalworking Fluids (MWFs): A Review / I. Afonso et al // Lubricants. – 2023. https://doi.org/10.3390/lubricants11040160.

16. Formulation, characterization, mechanism, and application of vegetable oil based nano-cutting fluids / W. Wang et al // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2025. https://doi.org/10.1007/s00170-024-14973-y.

17. Characterization of vegetable oil as cutting fluid / R. D’Amato et al // Procedia Manufacturing. – 2019. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.07.040.

18. Use of Jatropha and Moringa oils for lubricants: Metalworking fluids more environmental-friendly / M. De Souza et al // Industrial Crops and Products. – 2019. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.12.033.

19. Manikanta J. Investigation of vegetable oil-based cutting fluids enhanced with nanoparticle additions in turning operations / J. Manikanta, N. Ambhore, G. Thellaputta // Metal Working and Material Science. – 2025. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2025-27.1-20-33.

20. Performance evaluation of castor oil-ethanol blended coolant under minimum quantity lubrication turning of difficult-to-machine materials / N. Liu et al // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – № 58. – Р. 1-10. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.07.058.

21. Experimental Research on the Effect of Thermophysical Characteristics of Cutting Fluid on Cutting Performance During Turning Ti-6Al-4V Alloy / X. Zhou et al // Lubricants. – 2025. https://doi.org/10.3390/lubricants13020090.

22. Sustainable Development of Cutting Fluids:The Comprehensive Review of Vegetable Oil / X. Luo et al // Journal of Cleaner Production. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.143544.

23. Khan M. Effects of minimum quantity lubrication on turning AISI 9310 alloy steel using vegetable oilbased cutting fluid / M. Khan, M. Mithu, N. Dhar // Journal of Materials Processing Technology. – 2009. – № 209. – Р. 5573-5583. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.05.014.

24. Roles of Eco-Friendly Non-Edible Vegetable Oils in Drilling Inconel 718 through Minimum Quantity Lubrication / N. Safie et al // Lubricants. – 2022. https://doi.org/10.3390/lubricants10090211.

25. Airao J. Tool Wear Behavior in μ-turning of Nimonic 90 Under Vegetable Oil-Based Cutting Fluid / J. Airao, H. Kishore, C. Nirala // Journal of Micro and Nano-Manufacturing. – 2021. https://doi.org/10.1115/1.4053315.

26. Saleem M. Eco-friendly precision turning of superalloy Inconel 718 using MQL based vegetable oils: Tool wear and surface integrity evaluation / M. Saleem, A. Mehmood // Journal of Manufacturing Processes. – 2022. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.10.059.

27. Jeevan T. Tribological Properties and Machining Performance of Vegetable Oil Based Metal Working Fluids – A Review / T. Jeevan, S. Jayaram // Modern Mechanical Engineering. – 2018. – № 08. – Р. 42-65. https://doi.org/10.4236/mme.2018.81004.

28. Kumar B. Experimental Investigations of Vegetable Oil Based Cutting Fluids with Extreme Pressure Additive in Machining of AISI 1040 Steel / B. Kumar, G. Padmanabhan, P. Krishna // Manufacturing Science and Technology. – 2015. – № 3. – Р. 1-9. https://doi.org/10.13189/mst.2015.030101.

29. Bacak S. EFFECTS OF VARIOUS VEGETABLE OIL AND WATER MIXTURES USED AS CUTTING FLUIDS ON TOOL WEAR AND SURFACE ROUGHNESS / S. Bacak, Ö. Karabiyik // International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry. – 2022. https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.1132387.

30. Machining performance of vegetable oil with phosphonium- and ammonium-based ionic liquids via MQL technique / A. Sani et al // Journal of Cleaner Production. – 2019/ https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.10.317.

31. Minimum quantity lubrication machining nickel base alloy: a comprehensive review / S. Zhou et al // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2023. https://doi.org/10.1007/s00170-023-11721-6.

32. Okafor A.C. A study of viscosity and thermal conductivity of vegetable oils as base cutting fluids for minimum quantity lubrication machining of difficult-to-cut metals / A.C. Okafor, T.O. Nwoguh // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2020. – Т. 106, № 3. – Р. 1121- 1131. https://doi.org/10.1007/s00170-019-04611-3

33. Mechiri S. Investigation of thermal conductivity and rheological properties of vegetable oil based hybrid nanofluids containing Cu-Zn hybrid nanoparticles / S. Mechiri et al // Experimental Heat Transfer. – 2017. – № 30. – Р. 205-217. https://doi.org/10.1080/08916152.2016.1233147.

34. Kumar M. Thermal conductivity and rheological studies for Cu–Zn hybrid nanofluids with various basefluids / M. Kumar, V. Vasu, A. Gopal // Journal of The Taiwan Institute of Chemical Engineers. – 2016. – № 66. – Р. 321-327. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2016.05.033.

35. Tiwari S. Synthesis, characterization, and application of Al2O3/coconut oil-based nanofluids in sustainable machining of AISI 1040 steel / S. Tiwari, M. Amarnath, M. Gupta // Journal of Molecular Liquids. – 2023. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122465.

36. Nwoguh T. Enhancement of viscosity and thermal conductivity of soybean vegetable oil using nanoparticles to form nanofluids for minimum quantity lubrication machining of difficult-to-cut metals/ T. Nwoguh, A. Okafor, H. Onyishi // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2021. – № 113. – Р. 3377-3388. https://doi.org/10.1007/s00170-021-06812-1.

37. Impact of nanoparticles on vegetable oil as a cutting fluid with fractional ramped analysis / F. Hasin et al // Scientific Reports. – 2023. – № 13. https://doi.org/10.1038/s41598-023-34344-z.

38. Pasam V. Characterization of Vegetable Oil–Based Nanocutting Fluids / V. Pasam, R. Revuru, P. Rapeti // Journal of Testing and Evaluation. – 2019. – № 47. – Р. 20170426. https://doi.org/10.1520/jte20170426.

39. Performances of a tailored vegetable oil-based graphene nanofluid in the MQL internal cooling milling / R. Peng et al // Journal of Manufacturing Processes. – 2025. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.12.063.

40. Vegetable Oil-Based Nanolubricants in Machining: From Physicochemical Properties to Application / X. Zhang et al // Chinese Journal of Mechanical Engineering. – 2023. – № 36. – Р. 1-39. https://doi.org/10.1186/s10033-023-00895-5.

41. Das A. Performance comparison of vegetable oil based nanofluids towards machinability improvement in hard turning of HSLA steel using minimum quantity lubrication / A. Das, S. Patel, S. Das // Mechanics & Industry. – 2019. https://doi.org/10.1051/meca/2019036.

42. Performance evaluation of vegetable-based cutting fluids in turning of AISI 1050 steel / D. Carvalho et al // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2019. – № 103. – Р. 1603-1619. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03636-y.

43. Kara F. Investigation of the effect of Al2O3 nanoparticle-added MQL lubricant on sustainable and clean manufacturing / F. Kara // Lubricants. – 2024. – Т. 12, № 11. – Р. 393. https://doi.org/10.3390/lubricants12110393.

44. Effect of Cooling/Lubrication Conditions on Machining Performance: An Experimental Investigation of 1040 Steel Under Dry, MQL, and Nano-MQL Environments / E. Salur et al // Materials. – 2025. – Т. 18, № 17. – Р. 4063. https://doi.org/10.3390/ma18174063.

45. Usca Ü.A. Investigation of the Effects of CNC Nanoparticle-Added Nanofluids on the Machinability of Cupral 4M Alloy / Ü.A. Usca // Turkish Journal of Nature and Science. – 2025. – № 14(3). – Р. 165-171. https://doi.org/10.46810/tdfd.1738630.


Рецензия

Для цитирования:


Жамбаева М.Қ., Степанова О.А., Касымов А.Б., Ермоленко М.В., Астемесова К.С. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕРМОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ MQL. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2026;1(1(21)):547-564. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2026-1(21)-60

For citation:


Zhambayeva M.К., Stepanova O.A., Kassymov A.В., Ermolenko M.V., Astemessova K.S. OPTIMIZATION OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF CUTTING FLUIDS IN METAL MACHINING UNDER MQL CONDITIONS. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2026;1(1(21)):547-564. (In Kazakh) https://doi.org/10.53360/2788-7995-2026-1(21)-60

Просмотров: 119

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2788-7995 (Print)
ISSN 3006-0524 (Online)
X