Fuldkøling vs. MQL til titanlommefræsning

Titanlegeringer dårlig varmeledningsevne (6,7 W/m·K for Ti-6Al-4V) og kemisk reaktivitet stiller særlige udfordringer i lommen fræsering operationer. Mens floodkøling hidtil har været standard i industriens køling, har voksende miljøbekymringer og omkostningspres øget interessen for MQL-alternativer. Nyere fremskridt inden for dyse-design og biologisk nedbrydelige smøremidler (f.eks. ester-baserede formuleringer) har genoplivet debatten om levedygtighed. Denne undersøgelse adresserer videnhullet gennem en systematisk sammenligning af begge metoder under industrirelaterede forhold med særlig fokus på skæremekanik og metallurgiske effekter efter bearbejdning.

Metode

1. Forsøgsdesign

En komplet faktoriel design (3×3 matrix) testede kølestrategier (flood, MQL, hybrid) mod skæreparametre. MQL-systemet leverede 50 mL/t. aerosoliseret smøremiddel (Accu-Lube LB-12) gennem en 0,5 mm dys ved 6 bar tryk.

2. Dataindsamling

• Skærekraft: Kistler 9257B dynamometer

• Værktøjslængde: Keyence VHX-7000 digitalt mikroskop (ISO 3685 standarder)

• Termiske data: FLIR A655sc IR-kamera (±2°C nøjagtighed)

Resultater og analyse

1.Skærekraftdynamik

MQL udviste lavere gennemsnitlig resulterende kraft (Fxy = 210 N mod 265 N under flodbetingelser) på grund af reducerede friktionskoefficienter. Frekvensanalyse afslørede 25-30 % mindre vibrationer i MQL.

2.Værktøjslevetidssammenligning

Flanke-slid fremskridtskurver viste, at MQL forlængede værktøjslevetiden til 148 minutter i forhold til 112 minutter (flod) før VBmax = 0,3 mm blev nået. EDS-analyse registrerede 60 % mindre titaniumadhesion på MQL-brugte værktøjer.

Diskussion

Den overlegne ydelse af MQL stemmer overens med tribologimodeller, der antyder mikrodråbe-penetration ind i værktøj-kravlegener. Dog medførte udfordringer med kravleevakuering i dybe lommer (forhold >5:1) en midlertidig stigning af kræfterne med 15 %, hvilket indikerer scenarie-specifikke begrænsninger. Industrielle adoptere bør afveje disse resultater mod omkostningerne ved infrastruktur til genbrug af kølevæsker.

Konklusion

MQL demonstrerer klare fordele i titan-lommefresning med hensyn til værktøjslevetid (32 % forbedring) og overfladebevægelse. Fremtidigt arbejde bør udforske pulseret MQL-levering til høje-aspekt-forholdsgeometrier og nano-additiv smøremidler.