Làm mát toàn phần bằng dung dịch so với MQL trong phay hốc hợp kim titan

Hợp kim Titan độ dẫn nhiệt kém (6,7 W/m·K đối với Ti-6Al-4V) và tính phản ứng hóa học cao gây ra những thách thức đặc biệt trong các phép phay hốc sơn hoạt động. Mặc dù làm mát bằng ngập dầu đã trở thành tiêu chuẩn trong ngành để tản nhiệt, nhưng những lo ngại về môi trường ngày càng gia tăng cùng với áp lực về chi phí đã làm gia tăng sự quan tâm đến các phương pháp thay thế sử dụng kỹ thuật phun sương lượng nhỏ (MQL). Những tiến bộ gần đây trong thiết kế đầu phun và các chất bôi trơn có thể phân hủy sinh học (ví dụ: các công thức dựa trên este) đã làm hồi sinh cuộc tranh luận về tính khả thi của phương pháp này. Nghiên cứu này tập trung vào việc lấp đầy khoảng trống kiến thức thông qua việc so sánh hệ thống cả hai phương pháp trong điều kiện tương tự điều kiện công nghiệp, với sự chú ý đặc biệt đến cơ chế cắt và các hiệu ứng kim loại học sau gia công.

Phương pháp

1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm toàn phần (ma trận 3×3) đã được sử dụng để kiểm tra các chiến lược làm mát (ngập dầu, MQL, lai) ứng với các thông số cắt. Hệ thống MQL cung cấp 50 mL/giờ chất bôi trơn dạng sương (Accu-Lube LB-12) qua đầu phun 0,5mm ở áp suất 6 bar.

2. Thu thập dữ liệu

• Lực cắt: Máy đo lực Kistler 9257B

• Mài mòn dao: Kính hiển vi kỹ thuật số Keyence VHX-7000 (theo tiêu chuẩn ISO 3685)

• Dữ liệu nhiệt: Máy ảnh hồng ngoại FLIR A655sc (độ chính xác ±2°C)

Kết quả và Phân tích

1.Động lực học Lực cắt

MQL thể hiện lực kết quả trung bình thấp hơn (Fxy = 210 N so với 265 N trong trường hợp ngập) do hệ số ma sát giảm. Phân tích trong miền tần số cho thấy biên độ dao động của MQL nhỏ hơn 25-30%.

2.So sánh Tuổi thọ Dao

Các đường cong tiến triển mài mòn mặt bên cho thấy MQL kéo dài tuổi thọ dao lên 148 phút so với 112 phút (trong trường hợp ngập) trước khi đạt tới VBmax = 0,3 mm. Phân tích EDS phát hiện lượng titan bám trên dao sử dụng MQL ít hơn 60%.

Thảo luận

Hiệu suất vượt trội của MQL phù hợp với các mô hình ma sát học cho thấy các giọt sương vi mô thâm nhập vào các giao diện dao-phoi. Tuy nhiên, vấn đề thoát phoi trong các rãnh sâu (tỷ lệ khía cạnh >5:1) tạm thời làm tăng lực cắt 15%, cho thấy những hạn chế phụ thuộc vào tình huống cụ thể. Các doanh nghiệp ứng dụng cần cân nhắc các phát hiện này cùng với chi phí cơ sở hạ tầng tái chế dung dịch làm nguội.

Kết Luận

MQL thể hiện rõ ưu điểm trong phay túi titanium về tuổi thọ dụng cụ (cải thiện 32%) và chất lượng bề mặt. Công việc trong tương lai nên khám phá việc cung cấp MQL xung cho các hình học có tỷ lệ khía cạnh cao và các chất bôi trơn có phụ gia nano.