Водно охлаждане срещу MQL за фрезоване на джобове от титан

Титанови сплави лошата топлопроводимост (6,7 W/m·K за Ti-6Al-4V) и химичната активност създават уникални предизвикателства при фрезоването на джобове фрезиране операции. Въпреки че за охлаждане с наводнение е стандарт в индустрията за отвеждане на топлина, нарастващите еко-проблеми и ценови натиски събудиха интерес към алтернативи като MQL. Нови постижения в дизайна на соплата и биоразградими смазки (напр. естерови смеси) отново разпалват дискусията за приложимостта им. Това проучване цели да запълни информационната бразда чрез систематично сравняване на двата метода при индустриално-релевантни условия, като се набляга на рязането и металическите ефекти след машинната обработка.

Методология

1. Експериментален дизайн

Пълни факторни дизайн (3×3 матрица) изпробва стратегии за охлаждане (наводнение, MQL, хибрид) спрямо параметри на рязане. MQL системата подава 50 mL/ч аерозолна смазка (Accu-Lube LB-12) през 0.5mm сопло при налягане от 6 bar.

2. Събиране на данни

• Сили при рязане: динамометър Kistler 9257B

• Износване на инструмента: цифров микроскоп Keyence VHX-7000 (по стандарт ISO 3685)

• Температурни данни: IR камера FLIR A655sc (точност ±2°C)

Резултати и анализ

1.Динамика на силата на рязане

MQL показа по-ниски средни резултатни сили (Fxy = 210 N спрямо 265 N при наводняване), поради намалени коефициенти на триене. Анализът в честотната област разкри 25-30% по-малки амплитуди на вибрациите при MQL.

2.Сравнение на износа на инструментите

Кривите на напредване на страничния износ показаха, че MQL удължи живота на инструментите до 148 минути спрямо 112 минути (при наводняване), преди да се достигне VBmax = 0.3 mm. EDS анализ откри 60% по-малко адхезия на титан върху инструменти, използвани с MQL.

Обсъждане

Превъзходната производителност на MQL съответства на трибологични модели, предполагащи проникване на микрокапки в интерфейсите между инструмента и стружката. Въпреки това, проблеми с отстраняването на стружка в дълбоки джобове (отношение на страни >5:1) временно увеличи силите с 15%, което показва ограничения, зависещи от сценария. Индустриалните потребители трябва да преценят тези резултати във връзка с разходите за инфраструктурата за рециклиране на смазочните среди.

Заключение

MQL демонстрира ясни предимства при фрезоване на титанови джобове относно износа на инструмента (подобрение от 32%) и качеството на обработената повърхност. В бъдеще трябва да се проучи прилагането на импулсни MQL системи за геометрии с висок аспектен размер и нано-адитивни смазочни материали.