שימון שטוח לעומת שימון MQL לעיבוד כיסוי בטיטניום

סגסוגות טיטניום ה מוליכות התרמית הנמוכה (6.7 וואט/מטר·קלווין עבור Ti-6Al-4V) והreatיביות הכימית יוצרות אתגרים ייחודיים בעיבוד כיסים טחינה תפעול. בעוד שקירור בשיטת הזרמה שוטפת הפך להיות הסטנדרט בתעשייה לפיזור חום, הגדלת הדאגות הסביבתיות והלחצים עלות הפעולה מעוררות עניין בחלופות של שימון כמות מזערית (MQL). התקדמות טכנולוגית במבנה הפורצים ובשומנים הניתנים לתסיסה (כגון תבניות על בסיס אסטרים) מחיה מחדש את הדיון על יישוביות. מחקר זה תורם להשלמת הפער בהבנה באמצעות השוואה שיטתית בין שתי השיטות בתנאי תעשייה, תוך דגש על מכניקת החיתוך וההשפעות המתאבקות לאחר עיבוד.

שיטה

1. תכנון ניסיוני

עיצוב ניסויי פול פקטוריאלי (מטריצה של 3×3) בדק אסטרטגיות קירור (זרימה שוטפת, MQL, שיטה היברידית) מול פרמטרי חיתוך. מערכת ה-MQL סיפקה 50 מ"ל/שעה של שמן באבקור (Accu-Lube LB-12) דרך נוזל בקוטר 0.5 מ"מ בלחץ של 6 בר.

2. איסוף נתונים

• כוחות חיתוך: מד כוח Kistler 9257B

• בלאי כלי חיתוך: מיקרוסקופ דיגיטלי Keyence VHX-7000 (תקן ISO 3685)

• נתוני טמפרטורה: מצלמה תת-אדומה FLIR A655sc (דיוק ±2 מעלות צלזיוס)

תוצאות וניתוח

1.דינמיקת כוח הגזירה

MQL הציג כוחות תוצאה ממוצעות נמוכות יותר (Fxy = 210 ניוטון לעומת 265 ניוטון במילוי מלא) עקב מקדמי החיכוך הנמוכים יותר. ניתוח תחום התדרים חשף תנודות קטנות יותר ב-25-30% בתנודות של MQL.

2.השוואה של חיי הכלים

עקומות התקדמות הבֶּלֶן הראו ש-MQL הרחיב את חיי הכלים ל-148 דקות לעומת 112 דקות (מילוי מלא) לפני שהגיעו ל-VBmax = 0.3 מ"מ. ניתוח EDS זיהה פחות ב-60% הצטברות טיטניום על הכלים ששומשו עם MQL.

דיון

הביצועים הגבוהים של MQL עוקבים אחרי מודלי טריבולוגיה המציעים חדירת טיפות זעירות לתוך ממשק הכלים-שבבי. עם זאת, בעיות של הוצאת שבבים בקופסאות עמוקות (יחס צד >5:1) גרמו לעלייה זמנית בכוחות ב-15%, ומעידים על הגבלות תלוות-מקרה. יצרנים המעוניינים במעבר צריכים לאזן את הממצאים הללו מול עלויות תשתית מחזור נוזלי הקירור.

סיכום

MQL מציג יתרונות ברורים בעריכת כיסים בטיטניום ביחס לאורך חיי הכלים (שיפור של 32%) ולסיום הפנים. מחקר עתידי אמור לחקור את אופן המשקה של MQL במבנה גאומטרי בעל יחס ארוך-לרוחב גבוה ובשימוש במשחות תוספות ננוצריות.