Η μελέτη συγκρίνει τις μεθόδους λίπανσης για την επεξεργασία του αλουμινίου 6061T6

Σε εργαστήρια επεξεργασίας ακριβείας, όπου τα εργαλεία υψηλής ταχύτητας που περιστρέφονται τριβούν βίαια τα υλικά κράματος αλουμινίου ανάμεσα σε ιπτάμενες σπίθες, οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν ένα κρίσιμο δίλημμα:επιλογή της βέλτιστης μεθόδου λίπανσης που εξασφαλίζει ανώτερη επιφάνειαΗ έρευνα αυτή επικεντρώνεται στις εργασίες στροφής κράματος αλουμινίου 6061-T6, συγκρίνοντας συστηματικά ξηρά,ημι-ξηρά (ελάχιστη ποσότητα λίπανσης - MQL), και υγρές συνθήκες επεξεργασίας για να αποκαλύψουν τις αντίστοιχες επιπτώσεις τους στην τραχύτητα της επιφάνειας, την φθορά του εργαλείου και το σχηματισμό τσιπ.

Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε πειράματα στροφής ακριβείας με στροφή από την Darbert Machinery, εξοπλισμένη με εξειδικευμένα εργαλεία κοπής που διαθέτουν εμβλήματα επικαλυμμένα με TiB2 PVD (ογκό11° γωνία ανάπαυσης)Οι πειραματικές παραμέτροι περιλάμβαναν:

• Ταχύτητα κοπής:790,40-661,54 m/min
• Ποσότητα τροφής:0.0508-0.2845 mm/επαναφορά
• Βαθμός κοπής:1 χλμ.
• Προϋποθέσεις λιπαντικής:Ξηρά, ημι-ξηρή (MQL σε 3.06, 1.75, και ταχύτητες ροής 0,6 ml/min), και υγρή

Η χημική σύνθεση του κράματος αλουμινίου 6061-T6 παρουσιάζεται στον πίνακα 1:

Η πειραματική εγκατάσταση ενσωμάτωσε ένα προηγμένο σύστημα MQL που διαθέτει ένα SB202010 ατμοποιητικό ακροφύσιο αέρα (System Tecnolub Inc.) με διάμετρο ανοίγματος 0,25 mm.Υπολογιστικές προσομοιώσεις δυναμικής υγρών (CFD) με τη χρήση του FINE/Open 2.11Το λογισμικό.1 βελτιστοποίησε το πρότυπο ψεκασμού, μοντελοποιώντας την μονοφασική ροή αέρα μέσω περίπου 1 εκατομμυρίου πεπερασμένων στοιχείων.

Με ταχύτητα κοπής 207 m/min, οι μετρήσεις της τραχύτητας της επιφάνειας έδειξαν:

• Οι υγρές συνθήκες παρήγαγαν υψηλότερη τραχύτητα από την MQL και ξηρή επεξεργασία σε χαμηλές ταχύτητες τροφοδοσίας (0,05-0,10 mm/rv)
• Η τραχύτητα MQL ξεπερνά την ξηρή επεξεργασία σε ταχύτητες τροφοδοσίας άνω των 0,10 mm/rpm
• Το λιπαντικό Microkut 400 παρέχει σταθερά ανώτερη επιφάνεια σε σύγκριση με το Mecagreen 550
• Οι θεωρητικοί υπολογισμοί της τραχύτητας (Rath = 0,0321 × f2/re) υποτιμούν τις πραγματικές τιμές σε χαμηλές τροφοδοσίες, αλλά υπερεκτιμούν σε υψηλές τροφοδοσίες

Μετά από 40 λεπτά συνεχούς επεξεργασίας:

• Οι συνθήκες ξηράς και MQL (3,06 ml/min) έδειξαν αμελητέα φθορά στην άκρη του εργαλείου
• Εργαστική επεξεργασία σε υγρό περιβάλλον παρουσιάζει μετρήσιμη υποβάθμιση της κορυφής του εργαλείου
• Χαμηλότεροι ρυθμοί ροής MQL (0,6 ml/min) επιταχυνθείσα φθορά με το Mecagreen 550
• Το Microkut 400 απέδειξε καλύτερη προστασία από την φθορά από το Mecagreen 550 σε ισοδύναμες ροές

Η ανάλυση των τσιπ έδωσε αυτές τις ιδέες:

• Το πάχος του τσιπ μειώνεται με την αύξηση της ταχύτητας κοπής σε υψηλά ποσοστά τροφοδοσίας
• Ο συντελεστής αραιώσεως των τσιπ (αύθος κοπής/δυναμικότητα τσιπ) μειώνεται με υψηλότερες τροφοδοσίες
• Το Microkut 400 παρήγαγε υψηλότερους συντελεστές αραίωσης από το Mecagreen 550 σε ροή 3,06 ml/min
• Η ανάλυση XRD αποκάλυψε αυξανόμενο μέγεθος κόκκων με υψηλότερες ταχύτητες τροφοδοσίας, γεγονός που υποδηλώνει θερμικές επιπτώσεις

Οι περιβαλλοντικές μετρήσεις έδειξαν:

• Συνολική συγκέντρωση μάζας κορυφής σε χαμηλότερες ταχύτητες κοπής
• Η ξηρή επεξεργασία παρήγαγε λιγότερα αερολύματα από τα MQL και τις υγρές συνθήκες
• Μειωμένη κατανομή σε ξηρά τσιπ που συσχετίζεται με χαμηλότερες εκπομπές σωματιδίων

Η ολοκληρωμένη μελέτη της επεξεργασίας του 6061-T6 αλουμινίου κατέληξε στα ακόλουθα βασικά ευρήματα:

1. Η υγρή λιπαντική συνήθως παράγει κατώτερη επιφάνεια, ιδιαίτερα σε χαμηλά ποσοστά τροφοδοσίας
2. Το MQL με το Microkut 400 προσφέρει τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ της ποιότητας της επιφάνειας και της προστασίας του εργαλείου
3. Η κατανάλωση ενέργειας για τη μείωση ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τον τύπο λιπαντικού και το ρυθμό ροής
4. Η ξηρή επεξεργασία αποδεικνύει περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα μέσω μειωμένων εκπομπών αερολυμάτων

Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι τα συστήματα MQL που χρησιμοποιούν προηγμένα λιπαντικά όπως το Microkut 400 μπορεί να αποτελούν την πιο βιώσιμη λύση για την επεξεργασία του αλουμινίου,συνδυασμός της τεχνικής απόδοσης με την περιβαλλοντική ευθύνηΟι μελλοντικές έρευνες θα πρέπει να διερευνήσουν βελτιστοποιημένες φόρμουλες λιπαντικών και μεθόδους παράδοσης για την περαιτέρω βελτίωση της αποδοτικότητας της μηχανικής με ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης πόρων.