สารหล่อเย็นแบบน้ำมันกับ MQL สำหรับการกลึงช่องเว้าในไทเทเนียม

โลหะผสมไทเทเนียม การนำความร้อนได้ไม่ดี (6.7 W/m·K สำหรับ Ti-6Al-4V) และความเป็นปฏิกิริยาทางเคมี ทำให้เกิดความท้าทายเฉพาะในการกลึงร่อง การกัด การปฏิบัติงาน ในขณะที่การหล่อเย็นแบบท่วม (flood cooling) ถูกใช้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการระบายความร้อน แต่ความกังวลต่อสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นและแรงกดดันด้านต้นทุน ได้กระตุ้นความสนใจในทางเลือกอื่น เช่น MQL ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านการออกแบบหัวฉีดและสารหล่อลื่นที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (เช่น สูตรที่ใช้เอสเตอร์) ได้ทำให้เกิดการฟื้นฟูการถกเถียงเรื่องความเหมาะสมอีกครั้ง การศึกษานี้มุ่งแก้ไขช่องว่างของความรู้ผ่านการเปรียบเทียบอย่างเป็นระบบระหว่างวิธีทั้งสองภายใต้เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม โดยให้ความสนใจเป็นพิเศษต่อกลไกการตัดและผลทางโลหะวิทยาหลังการกลึง

วิธีการตรวจ

1. แบบแผนการทดลอง

แบบแผนการทดลองแบบแฟกทอเรียลสมบูรณ์ (3×3 เมทริกซ์) ได้ทดสอบยุทธศาสตร์การทำความเย็น (flood, MQL, hybrid) เทียบกับพารามิเตอร์การตัด ระบบ MQL จ่ายสารหล่อลื่นแบบฝอยละออง 50 mL/hr (Accu-Lube LB-12) ผ่านหัวฉีดขนาด 0.5 มม. ที่แรงดัน 6 บาร์

2. การเก็บข้อมูล

• แรงตัด: เครื่องวัดแรง Kistler 9257B

• การสึกหรอของเครื่องมือ: กล้องจุลทรรศน์ดิจิทัล Keyence VHX-7000 (มาตรฐาน ISO 3685)

• ข้อมูลความร้อน: กล้องอินฟราเรด FLIR A655sc (ความแม่นยำ ±2°C)

ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

1.พลศาสตร์ของแรงตัด

MQL มีแรงเฉลี่ยต่ำกว่า (Fxy = 210 นิวตัน เทียบกับ 265 นิวตันในระบบน้ำหล่อเย็น) เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ต่ำลง การวิเคราะห์ในโดเมนความถี่แสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนในระบบ MQL มีขนาดเล็กกว่า 25-30%

2.การเปรียบเทียบอายุการใช้งานเครื่องมือ

กราฟการสึกหรอของเครื่องมือแสดงให้เห็นว่า MQL ช่วยยืดอายุการใช้งานเครื่องมือได้ถึง 148 นาที เทียบกับ 112 นาทีในระบบน้ำหล่อเย็นก่อนที่จะถึงค่า VBmax = 0.3 มม. การวิเคราะห์ด้วย EDS พบว่าเครื่องมือที่ใช้ในระบบ MQL มีการยึดติดของไทเทเนียมน้อยลง 60%

การสนทนา

สมรรถนะที่เหนือกว่าของ MQL สอดคล้องกับแบบจำลองทางไตรโบโลยีที่ชี้ให้เห็นว่า หยดน้ำมันในระดับไมโครสามารถซึมผ่านเข้าไปยังบริเวณติดต่อระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงานได้ อย่างไรก็ตาม ปัญหาการขจัดเศษชิ้นงานในบริเวณลึก (อัตราส่วนเชิงลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 5:1) ทำให้แรงเพิ่มขึ้นชั่วคราวถึง 15% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อจำกัดที่ขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ ผู้ใช้งานในอุตสาหกรรมควรพิจารณาข้อมูลเหล่านี้ควบคู่ไปกับค่าใช้จ่ายในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการรีไซเคิลสารหล่อลื่น

สรุป

MQL แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการกัดชิ้นงานไทเทเนียม โดยเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือขึ้น 32% และให้พื้นผิวที่เรียบเนียนกว่า งานวิจัยในอนาคตควรศึกษาการส่งผ่าน MQL เป็นจังหวะสำหรับชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนและสารหล่อลื่นที่มีส่วนผสมของนาโน