Răcire abundentă vs MQL pentru frezarea în buzunare a titanului

Aliaje de Titan conductibilitate termică slabă (6,7 W/m·K pentru Ti-6Al-4V) și reactivitatea chimică prezintă provocări unice în frezarea buzunarelor fresarea operare. Deși răcirea abundentă a devenit standardul industrial pentru disiparea căldurii, problemele crescânde legate de mediu și presiunile privind costurile au stimulat interesul pentru alternativele MQL. Progresele recente în proiectarea duzelor și lubrifiantii biodegradabili (de exemplu, formule pe bază de esteri) au reluat dezbaterea privind fezabilitatea acestor metode. Această lucrare acoperă lacunele existente prin compararea sistematică a ambelor metode în condiții relevante pentru industrie, cu o atenție deosebită asupra mecanicii așchierii și a efectelor metalurgice după prelucrare.

Metodologie

1. Designul experimental

Un design factorial complet (matrice 3×3) a testat strategii de răcire (flood, MQL, hibrid) în funcție de parametrii de așchiere. Sistemul MQL a livrat un lubrifiant aerosolizat (Accu-Lube LB-12) de 50 mL/oră printr-o duză de 0,5 mm la o presiune de 6 bar.

2. Achiziția datelor

• Forțele de așchiere: Dinamometru Kistler 9257B

• Uzura sculei: Microscop digital Keyence VHX-7000 (standarde ISO 3685)

• Date termice: Camera IR FLIR A655sc (precizie ±2°C)

Rezultate și analiză

1.Dinamica Forței de Așchiere

MQL a prezentat forțe medii rezultante mai scăzute (Fxy = 210 N comparativ cu 265 N în cazul răcirii abundente) datorită coeficienților de frecare reduși. Analiza în domeniul frecvențelor a relevat amplitudini ale vibrațiilor cu 25-30% mai mici în cazul MQL.

2.Compararea Durabilității Sculei

Curbele de evoluție ale uzurii laterale au arătat că MQL extinde durabilitatea sculei la 148 de minute comparativ cu 112 minute (răcire abundentă) înainte de atingerea valorii VBmax = 0,3 mm. Analiza EDS a detectat o aderență a titanului cu 60% mai mică pe sculele utilizate cu MQL.

Discuție

Performanța superioară a MQL se aliniază modelelor tribologice care sugerează o penetrare a micro-picăturilor în interfețele sculă-șpan. Totuși, problemele de evacuare a șpanului în buzunarele adânci (raport de aspect >5:1) au crescut temporar forțele cu 15%, indicând limitări specifice scenariului. Adoptatorii industriali ar trebui să ia în considerare aceste constatări în raport cu costurile infrastructurii de reciclare a lichidului de răcire.

Concluzie

MQL demonstrează avantaje clare în frezarea titaniumului privind durata de viață a sculei (o îmbunătățire de 32%) și calitatea suprafeței. Lucrările viitoare ar trebui să exploreze livrarea MQL pulsatorie pentru geometrii cu raport ridicat de aspect și lubrifianți cu aditivi nano.