Ömlesztett hűtőfolyadék és a MQL összehasonlítása titán ömlesztőmarásnál

Titánötvözetek gyenge hővezető képessége (6,7 W/m·K a Ti-6Al-4V esetében) és kémiai reaktivitása egyedi kihívásokat jelent az ömlesztőmarás során frizurálás üzemeltetés. Bár az áradásos hűtés ipari szabvánnyá vált a hőelvezetés terén, a növekvő környezetvédelmi aggályok és a költségszorítások érdeklődést váltottak ki az MQL alternatívák iránt. A fúvókatervezés és lebomló kenőanyagok (pl. észter alapú összetételek) terén elért legújabb fejlesztések ismét érdeklődést keltenek a megoldások összehasonlítása iránt. Ez a tanulmány a tudásanyag hiányát próbálja pótolni a módszerek ipari körülmények között történő rendszerezett összehasonlításával, különös figyelmet fordítva a vágási mechanikára és a megmunkálás utáni fémtani hatásokra.

Módszer

1. Kísérleti terv

Teljes faktoriális terv (3×3-as mátrix) vizsgálta a hűtési stratégiákat (áradásos, MQL, hibrid) a vágási paraméterekkel szemben. Az MQL rendszer 50 ml/óra porlasztott kenőanyagot (Accu-Lube LB-12) juttatott 0,5 mm-es fúvókán keresztül 6 bar nyomással.

2. Adatgyűjtés

• Vágóerők: Kistler 9257B dinamométer

• Szerszámkopás: Keyence VHX-7000 digitális mikroszkóp (ISO 3685 szabványok)

• Hőmérsékleti adatok: FLIR A655sc IR kamera (±2°C pontosság)

Eredmények és elemzés

1.Vágóerő dinamika

Az MQL kisebb átlagos eredő erőket eredményezett (Fxy = 210 N szemben 265 N-nal a flood esetében) a csökkent súrlódási tényezők miatt. A frekvenciatartománybeli elemzés azt mutatta, hogy az MQL esetében a rezgések amplitúdója 25-30%-kal kisebb volt.

2.Szerszámélettartam összehasonlítása

A homlokfelületi kopás görbék azt mutatták, hogy az MQL 148 percre növelte a szerszám élettartamát szemben 112 perccel (flood) a VBmax = 0,3 mm-es határértékig. Az EDS analízis 60%-kal kevesebb titán tapadást észlelt az MQL-ben használt szerszámokon.

Vitaprobléma

Az MQL kiváló teljesítménye összhangban van a tribológiai modellekkel, amelyek szerint a mikrocseppek behatolnak a szerszám- és a forgács határfelületére. Ugyanakkor a mély zsebekben (oldalarány >5:1) fellépő forgácseltávolítási problémák ideiglenesen 15%-kal növelték az erőket, ami azt jelzi, hogy az alkalmazás helytől függő korlátokkal bír. Az ipari felhasználóknak mérlegelniük kell ezeket az eredményeket a hűtőfolyadék-újrahasznosító infrastruktúra költségeihez képest.

Összegzés

Az MQL jelentős előnyöket mutat a titán zsebmarásnál a szerszámélettartam (32%-os javulás) és a felületminőség tekintetében. A jövőbeli kutatásoknak a pulzált MQL adagolás és nano-adalékanyagok alkalmazását kell vizsgálniuk magas oldalarányú geometriák esetén.