Studie vergelijkt smeermethoden voor het bewerken van 6061T6 aluminium

In de werkplaatsen voor precisiebewerking, waar met hoge snelheid draaiende werktuigen met vluchtige vonken hevig tegen aluminiumlegeringsmaterialen wrijven, worden ingenieurs geconfronteerd met een kritiek dilemma:selectie van de optimale smeermethode die zorgt voor een superieure oppervlakteafwerkingDit onderzoek richt zich op het draaien van 6061-T6-aluminiumlegeringen, waarbij systematisch droog-semi-droog (minimale hoeveelheid smeer - MQL), en natte bewerkingsomstandigheden om hun respectievelijke effecten op de oppervlakte ruwheid, slijtage van het gereedschap, en chipvorming te onthullen.

Het onderzoeksteam heeft met behulp van een draaibank van Darbert Machinery, die is uitgerust met gespecialiseerde snijgereedschappen met TiB2-PVD-gecoate inzetstukken (hoek van de neus 80°,11° verlichtingshoek)De experimentele parameters omvatten:

• Snijtijd:790,40-661,54 m/min
• Voerpercentage:0.0508-0.2845 mm/omwenteling
• Snijdiepte:1 mm
• Glijcondities:Droog, halfdroog (MQL bij 3.06, 1.75, 0,6 ml/min), en natte

De chemische samenstelling van 6061-T6-aluminiumlegering wordt weergegeven in tabel 1:

De experimentele installatie bevatte een geavanceerd MQL-systeem met een SB202010-lucht-atomiserende spuitstuk (System Tecnolub Inc.) met een openingdiameter van 0,25 mm.Computationele vloeistofdynamica (CFD) -simulaties met behulp van FINE/Open 2.11.1 software heeft het sproeipatroon geoptimaliseerd, waarbij de eenfasige luchtstroom werd gemodelleerd door ongeveer 1 miljoen eindige elementen.

Bij een snijsnelheid van 207 m/min bleek uit de oppervlaktebuigzaamheidsmetingen:

• Bij natte omstandigheden werd een hogere ruwheid dan MQL en bij droge bewerking bij lage toevoersnelheden (0,05-0,10 mm/rv) geproduceerd
• MQL-ruwheid hoger dan bij droge bewerking bij toevoersnelheden hoger dan 0,10 mm/omwenteling
• Microkut 400 smeermiddel levert consequent een superieure oppervlakte afwerking in vergelijking met Mecagreen 550
• Theoretische berekeningen van ruwheid (Rath = 0,0321 × f2/re) onderschatte werkelijke waarden bij lage voedingswaarden maar overschatte bij hoge voedingswaarden

Na 40 minuten continue bewerking:

• In droge en MQL-omstandigheden (3,06 ml/min) bleek verwaarloosbare slijtage van de werktuigspits.
• Bij natte bewerking is een meetbare afbraak van de werktuigspits te zien
• Lagere MQL-stroomgehalten (0,6 ml/min) versnelde slijtage met Mecagreen 550
• Microkut 400 vertoonde een betere slijtbescherming dan Mecagreen 550 bij gelijkwaardige doorstroming

De chip analyse leverde deze inzichten op:

• De chipdikte daalt met toenemende snij snelheid bij hoge toevoersnelheden
• De koefficiënt voor het verdunnen van de chips (snijdiepte/chipdikte) daalt bij hogere voedingswaarden
• Microkut 400 produceerde hogere verdunningscoëfficiënten dan Mecagreen 550 bij 3,06 ml/min stroom
• XRD-analyse toonde toenemende korrelgrootte met hogere voertarieven, wat suggereert dat thermische effecten

Uit milieumetingen is gebleken:

• De totale massaconcentratie bereikt een hoogtepunt bij lagere snijtijden
• Bij droogbewerking werden minder aërosolen gegenereerd dan bij MQL en natte omstandigheden
• Verminderde segmentatie in droge chips gecorreleerd met lagere deeltjesemissies

Uit de uitgebreide studie van de bewerking van 6061-T6 aluminium zijn de volgende belangrijke bevindingen voortgekomen:

1. Bij natte smering wordt over het algemeen een slechtere oppervlakte geproduceerd, met name bij lage voertempo's
2. MQL met Microkut 400 biedt een optimaal evenwicht tussen oppervlakte kwaliteit en gereedschapsbescherming
3. Het energieverbruik voor het snijden varieert aanzienlijk met het soort smeermiddel en de doorstroming
4. Droogbewerking toont milieuvorderingen door verminderde aerosolenemissies

Deze resultaten suggereren dat MQL-systemen die gebruikmaken van geavanceerde smeermiddelen zoals Microkut 400 de meest duurzame oplossing voor het bewerken van aluminium kunnen zijn.het combineren van technische prestaties met milieuresponsIn het toekomstig onderzoek moeten geoptimaliseerde smeermiddelenformules en -leveringsmethoden worden onderzocht om de bewerkingsdoeltreffendheid verder te verbeteren en tegelijkertijd het gebruik van hulpbronnen tot een minimum te beperken.