Flood Coolant vs MQL pour l'usinage de poches en titane

Allures de titane faible conductivité thermique (6,7 W/m·K pour le Ti-6Al-4V) et réactivité chimique posent des défis uniques lors de l'usinage de poches usinage opérations. Bien que le refroidissement par immersion soit la norme industrielle pour la dissipation de chaleur, des préoccupations environnementales croissantes et des pressions économiques ont suscité un intérêt accru pour les alternatives MQL. Des avancées récentes dans la conception des buses et les lubrifiants biodégradables (par exemple, formulations à base d'ester) ont ravivé le débat sur la viabilité. Cette étude comble le manque de connaissances grâce à une comparaison systématique des deux méthodes dans des conditions pertinentes pour l'industrie, en accordant une attention particulière aux mécanismes de coupe et aux effets métallurgiques après usinage.

Méthodologie

1. Conception expérimentale

Une conception factorielle complète (matrice 3×3) a testé les stratégies de refroidissement (immersion, MQL, hybride) en fonction des paramètres de coupe. Le système MQL délivrait 50 mL/h de lubrifiant aérosolisé (Accu-Lube LB-12) à travers une buse de 0,5 mm sous une pression de 6 bar.

2. Acquisition des données

• Forces de coupe : Dynamomètre Kistler 9257B

• Usure d'outil : Microscope numérique Keyence VHX-7000 (normes ISO 3685)

• Données thermiques : Caméra IR FLIR A655sc (précision ±2°C)

Résultats et analyse

1. Dynamique de la force de coupe

L’AMQ a présenté des forces résultantes moyennes plus faibles (Fxy = 210 N contre 265 N avec arrosage) en raison de coefficients de friction réduits. L’analyse en domaine fréquentiel a révélé des amplitudes de vibration 25 à 30 % plus petites avec l’AMQ.

2. Comparaison de la durée de vie de l’outil

Les courbes d’évolution de l’usure en dépouille ont montré que l’AMQ prolongeait la durée de vie de l’outil jusqu’à 148 minutes contre 112 minutes (avec arrosage), avant d’atteindre VBmax = 0,3 mm. L’analyse EDS a détecté 60 % d’adhésion du titane en moins sur les outils utilisés avec AMQ.

Discussion

Les performances supérieures de l’AMQ s’alignent avec les modèles tribologiques suggérant une pénétration des micro-gouttelettes dans les interfaces outil-pièce. Toutefois, des problèmes d’évacuation des copeaux dans les poches profondes (rapport de forme >5:1) ont temporairement augmenté les forces de 15 %, indiquant des limites spécifiques au contexte. Les industriels devraient comparer ces résultats aux coûts liés à l’infrastructure de recyclage des fluides de coupe.

Conclusion

Le MQL démontre des avantages évidents dans l'usinage d'ébauche en titane en ce qui concerne la durée de vie de l'outil (amélioration de 32 %) et le fini de surface. Les travaux futurs devraient explorer l'application pulsée du MQL pour des géométries à fort rapport d'aspect ainsi que les lubrifiants avec additifs nanométriques.