Flood Coolant vs MQL titaanin taskuporauksessa

Titaaniseokset huono lämmönjohtavuus (6,7 W/m·K Ti-6Al-4V:lle) ja kemiallinen reaktiivisuus aiheuttavat ainutlaatuisia haasteita tasku- muuntaminen koneistuksessa. Vaikka tehokas jäähdytys on ollut teollisuuden standardi lämmön hajaantumiselle, ympäristöhuolet ja kustannusmuutokset ovat lisänneet kiinnostusta MQL-vaihtoehtoihin. Viimeaikaiset edistykset suuttimuotoilussa ja biologisesti hajoavissa voiteluaineissa (esim. esteriin perustuvat muodostelmat) ovat uudistaneet elinkelpoisuuskeskustelua. Tämä tutkimus pyrkii systemaattisella vertailulla täyttämään tietovälin molemmilla menetelmillä teollisuuden kannalta relevanttisissa olosuhteissa, erityisesti kiinnittämällä huomiota leikkuumekaniikkaan ja koneistuksen jälkeisiin metallurgisiin vaikutuksiin.

Menetelmät

1. Kokeellinen suunnittelu

Täydellisellä faktorisuunnitelmalla (3×3 matriisi) testattiin jäähdytysstrategioita (flood, MQL, hybrid) vastaan leikkuuparametreja. MQL-järjestelmä toimitti 50 mL/h ruiskutettua voiteluainetta (Accu-Lube LB-12) 0,5 mm:n suuttimen kautta 6 barin paineessa.

2. Tietojen keruu

• Leikkausvoimat: Kistler 9257B -dynamometri

• Työkalun kuluminen: Keyence VHX-7000 digitaalimikroskooppi (ISO 3685 -standardit)

• Lämpötilatiedot: FLIR A655sc IR-kamera (±2 °C tarkkuus)

Tulokset ja analyysi

1.Leikkausvoimien dynamiikka

MQL:n keskimääräiset tuloksena olevat voimat olivat alhaisemmat (Fxy = 210 N vs. 265 N suihkutuksella) ilman kitkakertoimien vuoksi. Taajuusalueen analyysi paljasti 25–30 % pienemmät värähtelyamplitudit MQL:ssa.

2.Työkalun elinikävertailu

Kulumaan etenevät käyrät osoittivat, että MQL jatkoi työkalun elinikää 148 minuuttiin verrattuna 112 minuuttiin (suihkutus) ennen kuin saavutettiin VBmax = 0,3 mm. EDS-analyysi havaittiin 60 % vähemmän titaanin adheesiota MQL-työkaluissa.

Keskustelu

MQL:n superiorinen suorituskyky vastaa triboalogisten mallien kanssa, jotka viittaavat mikro-pisaroiden tunkeutumiseen työkalu-lastun väliin. Kuitenkin lastun poisto-ongelmat syvissä koloissa (suhteellinen mittasuhteet >5:1) nostivat voimia tilapäisesti 15 %, mikä osoittaa skenaariokohtaisia rajoja. Teollisuuden käyttäjien tulisi punnita näitä löydöksiä jäähdytteen kierrätysinfrastruktuurin kustannusten kanssa.

Johtopäätös

MQL:lla on selkeitä etuja titaanin kolojen jyrsinnässä työkalun kestävyyden (32 % parannus) ja pinnanlaadun suhteen. Tulevan työn tulisi tutkia MQL:n pulssitoimitusta korkeiden mittasuhteiden geometrioissa ja nano-additiivisten voiteluaineiden käyttöä.