Floodkoeling versus MQL voor frezen van titanium zakken

Titaniumlegeringen slechte thermische geleidbaarheid (6,7 W/m·K voor Ti-6Al-4V) en chemische reactiviteit brengen unieke uitdagingen met zich mee bij het frezen van zakken fräsen bedrijfsactiviteiten. Hoewel koelvloeistof-overstroming de industrie-norm is voor warmteafvoer, hebben groeiende milieuoverwegingen en kostenverlagen interesse opgewekt voor MQL-alternatieven. Recente vooruitgang in spuitmondstuk-design en biologisch afbreekbare smeermiddelen (bijvoorbeeld ester-houdende samenstellingen) heeft het debat over levensvatbaarheid opnieuw aangewakkerd. Deze studie richt zich op de kennisachterstand door middel van een systematische vergelijking van beide methoden onder industriële omstandigheden, met bijzondere aandacht voor het zagenmechanisme en metallurgische effecten na het frezen.

Methodologie

1. Experimenteel ontwerp

Een volledig factorial ontwerp (3×3 matrix) testte koelstrategieën (overstroming, MQL, hybride) tegen snijparameters. Het MQL-systeem voerde 50 mL/uur verneveld smeermiddel (Accu-Lube LB-12) via een 0,5 mm spuitmondstuk bij een druk van 6 bar.

2. Gegevensverwerving

• Snijkrachten: Kistler 9257B dynamometer

• Slijtage van het gereedschap: Keyence VHX-7000 digitale microscoop (ISO 3685 normen)

• Thermische gegevens: FLIR A655sc IR-camera (±2°C nauwkeurigheid)

Resultaten & Analyse

1.Cutting Force Dynamics

MQL vertoonde lagere gemiddelde resulterende krachten (Fxy = 210 N versus 265 N bij overstroming) door verlaagde wrijvingscoëfficiënten. Frequentiedomeinanalyse onthulde 25-30% kleinere trillingsamplitudes bij MQL.

2.Tool Life Comparison

Zijverslijt voortgangskrommen toonden aan dat MQL de levensduur van het gereedschap verlengde tot 148 minuten versus 112 minuten (overstroming) voordat VBmax = 0,3 mm werd bereikt. EDS-analyse registreerde 60% minder titaniumhechting op gereedschap dat met MQL werd gebruikt.

Discussie

De superieure prestaties van MQL sluiten aan bij tribologische modellen die suggereren dat microdruppels doordringen in de gereedschap-span-interface. Echter, probleem met spanafvoer in diepe pockets (verhouding >5:1) verhoogde tijdelijk de krachten met 15%, wat wijst op scenario-specifieke beperkingen. Industriële gebruikers moeten deze bevindingen afwegen tegen de kosten van koelvloeistof-recycleinfrastructuur.

Conclusie

MQL laat duidelijke voordelen zien bij het frezen van titanium pockets wat betreft toollevensduur (32% verbetering) en oppervlakteafwerking. Toekomstig onderzoek zou zich moeten richten op gepulste MQL-toediening voor geometrieën met een hoge aspectverhouding en nano-additieve smeerstoffen.