Potop hlađenja vs. MQL za glodanje utora od titanijuma

Titanijevi leguri loša toplinska vodljivost (6,7 W/m·K za Ti-6Al-4V) i hemijska reaktivnost predstavljaju jedinstvene izazove u vrećicama freziranje operacije. Iako je hlađenje cirkulacijom rashladne tekućine bilo industrijski standard za odvođenje toplote, rastuće zabrinutosti oko okoliša i pritisci u vezi s troškovima potaknuli su interesovanje za alternativama MQL-a. Nedavni napretci u dizajnu mlaznica i biorazgradivim mazivima (npr. formulacijama na bazi estera) ponovo su pokrenuli debatu o izvodljivosti. Ova studija nadoknađuje nedostatak znanja kroz sistematsku porednju obe metode u industrijski relevantnim uslovima, s posebnom pažnjom na mehaniku rezanja i metalurške efekte nakon obrade.

Metodologija

1. Eksperimentalni dizajn

Dizajn potpunog faktora (matrica 3×3) testirao je strategije hlađenja (cirkulacija, MQL, hibrid) u poređenju sa parametrima rezanja. MQL sistem isporučio je 50 mL/sati aerosoliziranog maziva (Accu-Lube LB-12) kroz mlaznicu od 0,5 mm pod pritiskom od 6 bara.

2. Prikupljanje podataka

• Sile rezanja: Kistler 9257B dinamometar

• Trošenje alata: Keyence VHX-7000 digitalni mikroskop (prema ISO 3685 standardima)

• Termalni podaci: FLIR A655sc IR kamera (točnost ±2°C)

Rezultati i analiza

1. Dinamika sila rezanja

MQL je pokazao niže prosječne rezultantne sile (Fxy = 210 N u usporedbi s 265 N kod zatopljenja) zbog smanjenih koeficijenata trenja. Analiza u frekvencijskom području otkrila je vibracije s 25-30% manjom amplitudom kod MQL-a.

2. Usporedba vijeka trajanja alata

Krivulje napredovanja trošenja po licu alata pokazale su da MQL produljuje vijek trajanja alata na 148 minuta u usporedbi s 112 minuta (zatopljenje) prije postizanja VBmax = 0,3 mm. EDS analiza otkrila je 60% manje adhezije titanijuma na alatima korištenim s MQL-om.

Rasprava

Nadmoćna učinkovitost MQL-a usklađena je s tribološkim modelima koji sugeriraju prodiranje mikro-kapljica u alatno-čipske interfejse. Međutim, problemi s ispuštanjem čipa u dubokim džepovima (omjer dubine i širine >5:1) privremeno su povećali sile za 15%, što ukazuje na ograničenja specifična za taj scenarij. Industrijski korisnici trebaju usporediti ove nalaze s troškovima infrastrukture za recikliranje rashladnih tekućina.

Zaključak

MQL pokazuje jasne prednosti kod glodanja džepova od titanijuma u pogledu trajnosti alata (poboljšanje od 32%) i kvalitete površine. Buduća istraživanja trebala bi ispitati impulsnu MQL dostavu za geometrije s visokim omjerom i nano-aditive u mazivima.