PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The use of artificial neural networks to the analysis of lubricating performance of vegetable oils for plastic working applications

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do analizy wydajności smarowania olejów roślinnych w przeróbce plastycznej metali
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Sheet metal forming is the basic method of processing of deep-drawing quality steel sheets used in the automotive industry. A properly planned technological process of forming should include guidelines for friction conditions, or rather the coefficient of friction. Determination of the coefficient of friction is carried out using various methods. In this article, the strip drawing test was used to analyse the friction of low-carbon DC04 steel sheets. The tests were carried out at different contact pressures and with the use of different vegetable-oil based biolubricants. The most common edible and non-edible oils were selected for the tests: sunflower, rape-seed, moringa and karanja. The analysis of the experimental results was carried out using multilayer artificial neural networks (ANNs). Different learning algorithms and different transfer functions were considered in ANNs. Based on the analysis of experimental data, it was noticed that the coefficient of friction decreased with increasing contact pressure. The lowest values of the coefficient of friction, in the entire range of analysed pressures, were observed during lubrication with karanja oil. It was also found that Levenberg-Marquardt training algorithm with log-sigmoid transfer function provided the lowest values of performance errors and at the same time the highest value of the coefficient of determination R2 = 0.94719.
PL
Kształtowanie blach stalowych głębokotłocznych jest podstawową metodą obróbki blach stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Prawidłowo zaplanowany proces technologiczny formowania powinien uwzględniać wytyczne dotyczące warunków tarcia, a właściwie współczynnika tarcia. Wyznaczanie współczynnika tarcia przeprowadza się różnymi metodami. W tym artykule do analizy tarcia blach ze stali nisko-węglowej DC04 wykorzystano test przeciągania pasa blachy. Testy przeprowadzono przy różnych naciskach kontaktowych i z wykorzystaniem różnych biosmarów na bazie olejów roślinnych. Do testów wybrano najpopularniejsze oleje jadalne i niejadalne: słonecznikowy, rzepakowy, moringa i karanja. Analizę wyników eksperymentów przeprowadzono z wykorzystaniem wielowarstwowych sztucznych sieci neuronowych. W sieciach neuronowych rozważano różne algorytmy uczenia sieci i różne funkcje przejścia. Na podstawie analizy danych eksperymentalnych zauważono, że współczynnik tarcia zmniejszał się wraz ze wzrostem nacisku kontaktowego. Najmniejsze wartości współczynnika tarcia, w całym zakresie analizowanych nacisków, zaobserwowano podczas smarowania olejem karanja. Stwierdzono również, że algorytm uczenia Levenberga-Marquardta z logarytmiczno-sigmoidalną funkcją przejścia zapewnił najmniejsze wartości błędów sieci neuronowej i jednocześnie największą wartość współczynnika determinacji R2= 0,94719.
Rocznik
Strony
5--15
Opis fizyczny
Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.
Twórcy
  • Department of Integrated Design and Tribology Systems, Faculty of Mechanics and Technology, Rzeszów University of Technology
  • Departamento de Deseño na Enxeñaría, Universidade de Vigo
  • Institute of Applied Arts, Middle Technical University, Iraq
  • Institute of Applied Arts, Middle Technical University, Iraq
Bibliografia
  • 1. Abdulquadir, B. L., & Adeyemi, M. B. (2008). Evaluations of vegetable oil‐based as lubricants for metal‐forming processes. Industrial Lubrication and Tribology, 60(5), 242-248. https://doi.org/10.1108/00368790810895178
  • 2. Adamus, J., Lackner, J. M., & Major, Ł. (2013). A study of the impact of anti-adhesive coatings on the sheet-titanium forming processes. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 13, 64–71. https://doi.org/10.1016/j.acme.2012.12.003
  • 3. Argatov, I. (2019). Artificial neural networks (ANNs) as a novel modeling technique in tribology. Frontiers in Mechanical Engineering, 5, Article 30. https://doi.org/10.3389/fmech.2019.00030
  • 4. Dyja, K., & Adamus, J. (2014). Badania nad doborem smarów technologicznych do tłoczenia blach aluminiowych i tytanowych. Tribologia, 3, 19-28.
  • 5. Folle, L. F., dos Santos Silva, B. C., Batalha, G. F., Santiago, C. (2022). The role of friction on metal forming processes. In G. Pintaude, Cousseau T., & Rudawska, A. (Eds.), Tribology of Machine Elements - Fundamentals and Applications. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.101387
  • 6. Idegwu, C. U., Olaleye, S. A., Agboola, J. B., & Ajiboye, J. S. (2013). Evaluation of some non-edible vegetable oils as lubricants for conventional and non-conventional metal forming processes. AIP Conference Proceedings, 2113(1), Article 030004. https://doi.org/10.1063/1.5112532
  • 7. International Organization for Standardization. (2019). Metallic materials—Tensile testing—Part 1: Method of test at room temperature. (ISO Standard No. EN ISO 6892-1:2019). https://www.iso.org/standard/78322.html
  • 8. Keshtiban, P. M., Ghaleh, S. S. G., & Alimirzaloo, V. (2018). Performance evaluation of vegetable base oils relative to mineral base oils in the lubrication of cold forming processes of 2024 aluminum alloy. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 233(17), 1068-1073. https://doi.org/10.1177/1350650118813801
  • 9. Losch, A. (2014). Sheet metal forming lubricants. In T. Mang (Ed.), Encyclopedia of lubricants and lubrication (pp. 1747–1769). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-22647-2_230
  • 10. Lovell, M., Higgs, C. F., Deshmukh, P., & Mobley A. (2006). Increasing formability in sheet metal stamping operations using environmentally friendly lubricants. Journal of Materials Processing Technology, 177(1-3), 87-90. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.04.045
  • 11. Mezher, M. T., Carou, D., & Pereira, A. (2024a). Exploring resistance spot welding for grade 2 titanium alloy: Experimental investigation and artificial neural network modeling. Metals, 14(3), 308. https://doi.org/10.3390/met14030308
  • 12. Mezher, M. T., Pereira, A., Shakir, R. A., & Trzepieciński, T. (2024b). Application of machine learning and neural network models based on experimental evaluation of dissimilar resistance spot-welded joints between grade 2 titanium alloy and AISI 304 stainless steel. Heliyon, 10(24), Article e40898. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e40898
  • 13. Mezher, M. T., Pereira, A., Trzepieciński, T., & Acevedo, J. (2024c). Artificial neural networks and experimental analysis of the resistance spot welding parameters effect on the welded joint quality of AISI 304. Materials, 17(9), Article 2167. https://doi.org/10.3390/ma17092167
  • 14. Mezher, M. T., & Shakir, R. A. (2023). Modelling and evaluation of the post-hardness and forming limit diagram in the single point incremental hole flanging (SPIHF) process using ANN, FEM and experimental. Results in Engineering, 20, Article 101613. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101613
  • 15. Muñoz-Zavala, A. E., Macías-Díaz, J. E., Alba-Cuéllar, D., & Guerrero-Díaz-de-León, J. A. (2024). A literature review on some trends in artificial neural networks for modeling and simulation with time series. Algorithms, 17(2), Article 76. https://doi.org/10.3390/a17020076
  • 16. Paturi, U. M. R., Palakurthy, S. T. & Reddy, N. S. (2023). The role of machine learning in tribology: A systematic review. Archives of Computational Methods in Engineering, 30, 1345–1397. https://doi.org/10.1007/s11831-022-09841-5
  • 17. Rao, K., & Wei, J. (2001). Performance of a new dry lubricant in the forming of aluminium alloy sheets. Wear, 249(1-2), 86–93. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(01)00526-9
  • 18. Rosenkranz, A., Marian, M., Profito, F. J., Aragon, N., Shah, R. (2021). The use of artificial intelligence in tribology—A perspective. Lubricants, 9(1), Article 2. https://doi.org/10.3390/lubricants9010002
  • 19. Salih, N., & Salimon, J. (2021). A review on eco-friendly green biolubricants from renewable and sustainable plant oil sources. Biointerface Research in Applied Chemistry, 11(5), 13303-13327. https://doi.org/10.33263/BRIAC115.1330313327
  • 20. Schmidgall, S., Ziaei, R., Achterberg, J., Kirsch, L., Hajiseyedrazi, P., & Eshraghian, J. (2024). Brain-inspired learning in artificial neural networks: A review. AIP Machine Learning, 2(2), Article 021501. https://doi.org/10.1063/5.0186054
  • 21. Seshacharyulu, K., Bandhavi, C., Naik, B. B., Rao, S. S., & Singh, S. K. (2018). Understanding friction in sheet metal forming-A review. Materials Today: Proceedings, 5(9), 18238-18244. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.160
  • 22. Severo, V., Vilhena, L., Silva, P. N., Dias, J. P., Becker, D., Wagner, S., & Cavaleiro, A. (2009). Tribological behaviour of W–Ti–N coatings in semi-industrial strip-drawing tests. Journal of Materials Processing Technology, 209(10), 4662-4667. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.11.040
  • 23. Singer, M. R. (2019). Neuartige Versuchsmethodik zur verbesserten Modellierung der Reibung in der Blechumformung. Universität Stuttgart. http://dx.doi.org/10.18419/opus-10761
  • 24. Szewczyk M. (2023). Analiza wpływu warunków smarowania na opory tarcia i topografię powierzchni blach stalowych głębokotłocznych w procesie wytłaczania. PhD Thesis. Rzeszow University of Technology.
  • 25. Szewczyk, M., & Szwajka, K. (2023). Assessment of the tribological performance of bio-based lubricants using analysis of variance. Advances in Mechanical and Materials Engineering, 40, 31-38. https://doi.org/10.7862/rm.2023.4
  • 26. Tiefziehen. (2024, November 26). https://www.autoform.com/de/glossar/tiefziehen/
  • 27. Tisza, M., Lukács, Z., Kovács, P., & Budai, D. (2017). Some recent developments in sheet metal forming for production of lightweight automotive parts. Journal of Physics: Conference Series, 896, Article 012087. https://doi.org/10.1088/1742-6596/896/1/012087
  • 28. Vollertsen, F., & Hu, Z. (2006). Tribological size effects in sheet metal forming measured by a strip drawing test. CIRP Annals, 55(1), 291-294. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60419-3
  • 29. Walker, J., Questa, H., Raman, A., Ahmed, M., Mohammadpour, M., Bewsher, S. R., & Offner, G. (2023). Application of tribological artificial neural networks in machine elements. Tribology Letters, 71, Article 3. https://doi.org/10.1007/s11249-022-01673-5
  • 30. Więckowski, W., & Dyja, K. (2017). The effect of the use of technological lubricants based on vegetable oils on the process of titanium sheet metal forming. Archives of Metallurgy and Materials, 62, 489-494. https://doi.org/10.1515/amm-2017-0070
  • 31. Yin, N., Yang, P., Liu, S., Pan, S., & Zhang, Z. (2024). AI for tribology: Present and future. Friction, 12, 1060–1097. https://doi.org/10.1007/s40544-024-0879-2
  • 32. Zhao, Y., Lin, L., & Schlarb, A. K. (2023). Artificial neural network accomplished prediction on tribology – A promising procedure to facilitate the tribological characterization of polymer composites. Wear, 532-533, Article 205106. https://doi.org/10.1016/j.wear.2023.205106
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2026).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-870aac62-6ac7-431b-9bf5-3495a77a15e8
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.