Badanie porównuje metody smarowania do obróbki aluminium 6061T6

W warsztatach precyzyjnego obróbki, gdzie narzędzia obrotowe o dużej prędkości gwałtownie tarczą się z materiałami ze stopu aluminium wśród latających iskry, inżynierowie stają w obliczu krytycznego dylematu:wybór optymalnej metody smarowania zapewniającej doskonałe wykończenie powierzchniBadanie to koncentruje się na operacjach obróbki stopu aluminium 6061-T6, systematycznie porównującpółsuche (minimalna ilość smaru - MQL), oraz warunki obróbki na mokro, aby ujawnić ich odpowiedni wpływ na szorstkość powierzchni, zużycie narzędzia i tworzenie szczątków.

Zespół badawczy przeprowadził eksperymenty z precyzyjną obróbką obrabiarką firmy Darbert Machinery wyposażoną w specjalistyczne narzędzia cięcia wyposażone w wkładki pokryte powłoką PVD TiB2 (układ nosa 80°,11° kąt uwolnienia)Do parametrów eksperymentalnych należały:

• Prędkość cięcia:790,40-661,54 m/min
• Poziom podaży:0.0508-0.2845 mm/zwrot
• Głębokość cięcia:1 mm
• Warunki smarowania:Suche, półsuche (MQL w 3.06, 1.75, a przepływy 0,6 ml/min), oraz wilgotne

Zestaw aluminiowy 6061-T6 ma skład chemiczny przedstawiony w tabeli 1:

W eksperymentalnej konfiguracji zastosowano zaawansowany system MQL wyposażony w dyszę atomującą powietrze SB202010 (System Tecnolub Inc.) o średnicy otworu 0,25 mm.Komputacyjne symulacje dynamiki płynów (CFD) z wykorzystaniem FINE/Open 2.11Oprogramowanie.1 zoptymalizowało wzór rozpylania, modelowanie jednopasowego przepływu powietrza przez około 1 milion elementów skończonych.

Przy prędkości cięcia 207 m/min pomiary grubości powierzchni wykazały:

• Warunki mokre wytwarzają większą chropowitość niż MQL i obróbkę na sucho przy niskich prędkościach podawania (0,05-0,10 mm/obj.)
• Surowość MQL przekracza surowość obróbki na sucho przy prędkościach podawania powyżej 0,10 mm/ob.
• Smarownik Microkut 400 konsekwentnie zapewnia lepszy wykończenie powierzchni w porównaniu z Mecagreen 550
• Teoretyczne obliczenia grubości (Rath = 0,0321 × f2/re) niedoszacowały rzeczywiste wartości przy niskich podażach, ale przeceniły je przy wysokich podażach

Po 40 minutach ciągłego obróbki:

• W warunkach suchych i MQL (3,06 ml/min) zużycie końcówki narzędzia było nieznaczne
• Obróbka na mokro wykazywała wymierne degradację końcówki narzędzia
• Obniżenie przepływu MQL (0,6 ml/min) przy przyspieszonym zużyciu z Mecagreen 550
• Microkut 400 wykazał lepszą ochronę przed zużyciem niż Mecagreen 550 przy równoważnych przepływach

Analiza chipów wyniosła następujące wnioski:

• Gęstość odcinka zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości cięcia przy wysokich częstotliwościach podawania
• Współczynnik rozrzedzania szczypów (głębokość cięcia/grębokość szczypów) zmniejsza się wraz z większą zawartością
• Microkut 400 wyprodukował wyższe współczynniki rozrzedzania niż Mecagreen 550 przy przepływie 3,06 ml/min
• Analiza XRD wykazała zwiększenie wielkości ziarna z wyższymi częstotliwościami podawania, co sugeruje efekty termiczne

Pomiary środowiska wykazały:

• Ogólna koncentracja masy osiąga szczyt przy niższych prędkościach cięcia
• Obróbka na sucho wytwarzała mniej aerozoli niż MQL i warunki mokre
• Zmniejszona segmentacja w suchych kawałkach korelowana z mniejszą emisją cząstek stałych

Całkowite badanie obróbki aluminiowej 6061-T6 przyniosło następujące kluczowe ustalenia:

1. Na mokro smarowanie zazwyczaj powoduje gorsze wykończenie powierzchni, zwłaszcza przy niskich częstotliwościach podawania
2. MQL z Microkut 400 zapewnia optymalną równowagę między jakością powierzchni a ochroną narzędzi
3. Zmniejszenie zużycia energii różni się znacząco w zależności od rodzaju smaru i przepływu
4. Przetwarzanie na sucho wykazuje korzyści dla środowiska dzięki zmniejszonej emisji aerozoli

Wyniki te sugerują, że systemy MQL wykorzystujące zaawansowane smary takie jak Microkut 400 mogą stanowić najbardziej zrównoważone rozwiązanie dla obróbki aluminium,łączenie osiągów technicznych z odpowiedzialnością za środowiskoW przyszłych badaniach należy zbadać zoptymalizowane preparaty smaru i metody dostarczania, aby jeszcze bardziej zwiększyć wydajność obróbki przy jednoczesnym zminimalizowaniu zużycia zasobów.