W tym celu firma Quaker Chemical Corp. przeprowadzili serię testów obróbki końcowej aluminiowych detali, aby ocenić wpływ różnych płynów obróbkowych na moc skrawania i zużycie narzędzia skrawającego. Podczas obróbki nowym narzędziem skrawającym chłodziwo nie miało wpływu na siły obróbkowe generowane przy tej samej prędkości skrawania. Jednak im bardziej narzędzie obrabiało przedmiot, tym większa jest różnica w mocy wymaganej do efektywnej obróbki przy użyciu różnych chłodziw.
Wyniki te pokazują, co następuje
W przypadku stosowania nowych narzędzi skrawających wpływ cieczy metalowej na siłę skrawania jest minimalny. Zatem różnica pomiędzy wpływem dwóch różnych chłodziw na siłę skrawania może nie być zauważalna, dopóki krawędzie skrawające narzędzia nie zaczną się zużywać.
Wzrost mocy podczas frezowania aluminium jest bezpośrednim skutkiem zużycia krawędzi skrawającej. Na szybkość tego zużycia ma bezpośredni wpływ zarówno prędkość skrawania, jak i zastosowany płyn do obróbki metalu.
Zależności pomiędzy tymi zmiennymi są liniowe (prędkość skrawania, zużycie krawędzi skrawającej i moc skrawania rosną razem). Uzbrojeni w tę wiedzę producenci mogą potencjalnie przewidzieć stan krawędzi skrawającej w dowolnym momencie procesu frezowania, a także wymaganą moc przy innych, nietestowanych prędkościach skrawania.
Wejście do laboratorium
Badania dotyczyły przede wszystkim dwóch rodzajów płynów obróbkowych: mikroemulsji i makroemulsji, każdy rozcieńczony w wodzie w stężeniu 5%. Główną różnicą między nimi jest wielkość zawieszonych kropelek oleju. Makroemulsja zawiera cząstki o średnicy większej niż 0,4 mikrona, które nadają płynowi chłodzącemu nieprzezroczysty biały wygląd. Mikroemulsja ma mniejszą średnicę cząstek i półprzezroczysty wygląd.
Doświadczenie przeprowadzono na trójosiowej maszynie CNC Bridgeport GX-710. Przedmiotem obrabianym był blok stop aluminium 319-T6 203,2 na 228,6 mm na 38,1 mm, odlew, zawierający miedź (Cu), magnez (Mg), cynk (Zn) i krzem (Si). Obróbkę przeprowadzono frezem walcowo-czołowym o średnicy 18 mm z ośmioma płytkami o kącie natarcia 15 stopni i promieniu 1,2 mm. Obrabiano go z głębokością osiową 2 mm i głębokością promieniową 50,8 mm. Każdą kompozycję chłodziwa nałożono na strefę skrawania w 28 przejściach frezarskich przy dwóch różnych prędkościach skrawania, 6096 obr./min (1460 m/min) i 8128 obr./min (1946 m/min), aby usunąć 1321,6 cm3 materiału. Posuwy przy obu prędkościach wynosiły 0,5 mm na obrót (0,0625 mm na płytkę na obrót).
Szybkość, zużycie i moc
Pomiary mocy na potrzeby tego badania podczas przetwarzania uzyskano za pomocą oprzyrządowanego systemu monitorowania i adaptacyjnego systemu sterowania. Wyniki testu przedstawiono na wykresach w tym artykule. Zgodnie z oczekiwaniami, więcej duże prędkości cięcie spowodowało większą prędkość przetwarzania. Jednakże, jak opisano powyżej, różnice w mocy skrawania pomiędzy dwoma płynami były minimalne podczas obróbki nowymi frezami.
Na początku procesu dominującymi czynnikami wpływającymi na siłę skrawania są właściwości materiału przedmiotu obrabianego i geometria krawędzi skrawającej. Różnice pomiędzy właściwościami użytkowymi środowiska metalowego powstały dopiero po zmianie geometrii krawędzi skrawającej podczas zużycia. Wybór płynu do obróbki metali miał bezpośredni wpływ na szybkość występowania tego zużycia, a tym samym na siłę skrawania wymaganą w dowolnym momencie operacji frezowania.
Zakładając pewien wyjściowy poziom wydajności dla dwóch porównywanych płynów, należy przeprowadzać badania do czasu, aż płytki tnące zaczną się zużywać, aby określić, które chłodziwo pozwala na utrzymanie wyższych prędkości skrawania przez dłuższy okres czasu.
Wykresy pozwoliły stwierdzić, że szybkość przyrostu mocy można wykorzystać do przewidywania stanu płytki w dowolnym momencie operacji frezowania. Podobnie pomiary mocy wykonane przy kilku prędkościach skrawania można wykorzystać do uzyskania wymaganej mocy przy innych, nietestowanych prędkościach skrawania.
Dowód
Podczas gdy oś x na rysunku 1 składa się z danych dotyczących objętości usuniętego surowca, na rysunku 2 zastosowano logarytm naturalny tej zmiennej. Wykreślenie objętości usuniętego w ten sposób materiału daje nachylenie, które wynosi dokładna prędkość, wraz z którym moc wzrasta wraz z późniejszym przetwarzaniem. Ta mierzalna miara jest niezbędna do przewidywania zużycia narzędzia i zdolności skrawania, kiedy różne prędkości cięcie Dane te wskazują jednak jedynie, że moc cięcia i objętość usuwania materiału rosną razem. Potwierdzenie zużycia płytki jest szczególnie ważne, ponieważ siła napędowa zwiększenie mocy wymaga dodatkowych badań (w szczególności skorelowania nachyleń linii na rysunku 2 bezpośrednio ze zużyciem wkładki powstającym podczas obróbki).
W testach tych dodano dwa dodatkowe płyny obróbkowe: kolejną makroemulsję i kolejną mikroemulsję. Każdy z czterech płynów zastosowano przy prędkości skrawania 1,946 m/min. aż do usunięcia 660 cm3 materiału. Zapewniło to wystarczający czas na wystąpienie zużycia ściernego i, w niektórych przypadkach, adhezji metalu do metalu. Następnie przeprowadzono pomiary zużycia kołnierzy dla czterech płynów w odniesieniu do parametru odnoszącego moc skrawania do objętości rowka metalu (w szczególności nachylenia mocy w porównaniu z naturalną objętością usuniętego metalu). Jak pokazano na rysunku 3, potwierdziło to liniową zależność pomiędzy zużyciem płytki a zwiększoną mocą skrawania podczas obróbki.
Inne ustalenia
Chociaż wyników testów nie można koniecznie ekstrapolować poza frezowanie aluminium, badanie pokazuje, że mikroemulsja sprawdza się lepiej, jeśli celem jest obróbka z możliwie najszybszą prędkością. Dzieje się tak dlatego, że gęstsza mikroemulsja z kropelkami oleju o mniejszej średnicy ma tendencję do skuteczniejszego usuwania ciepła niż makroemulsja i jej stosunkowo większe kropelki. Jednak operacje obejmujące więcej przy małych prędkościach skrawanie, może przyczynić się do powstania makroemulsji i jej stosunkowo większej smarowności.
Niezależnie od szczegółów, najlepszy sposób Znalezienie odpowiedniego płynu chłodzącego oznacza wypróbowanie różnych receptur w działaniu. Zrozumienie zależności między prędkością skrawania, zużyciem narzędzia i mocą skrawania oraz wpływem chłodziw do obróbki metali na te czynniki ma kluczowe znaczenie dla dokonania właściwego wyboru.
Do procesu obróbki metali stopów aluminium mają zastosowanie następujące wymagania:
1) wysoka precyzja obróbki i niska chropowatość;
2) wysoka produktywność i eliminacja prac wykończeniowych;
3) niska wrażliwość na rozproszenie właściwości mechaniczne i wymiary geometryczne (różne gatunki materiałów narzędziowych);
4) stosunkowo niski koszt narzędzia.
Jednakże obróbka tych materiałów powoduje znaczne trudności związane z ich dużą lepkością, co prowadzi do powstawania narostów na krawędziach, przegrzewania się i spadku trwałości narzędzia skrawającego oraz obniżenia jakości obrabianego detalu.
Stosowanie nowoczesnych obrabiarek, narzędzi z powłokami odpornymi na zużycie oraz doprowadzenie chłodziw (chłodzin) do strefy skrawania nie zawsze zapewnia wymagane parametry jakościowe i produktywności. Niemniej jednak dzisiejsze maszyny do cięcia metalu spełniają wymagania precyzji. Oferowany asortyment narzędzi oraz wyniki licznych badań pozwalają na dobór płytek skrawających, których zastosowanie maksymalizuje produktywność i jakość obróbki.
Jednocześnie pomimo rozwoju duża ilość marki płynów chłodzących i testy w tej dziedzinie nie istnieją ujednolicona metodologia zapewniając dobór najskuteczniejszego chłodziwa. Według dostępnych danych, wybór skutecznego gatunku chłodziwa może zmniejszyć siły skrawania o 20%. Dlatego wskazane jest opracowanie metodologii, która zapewni wybór takiej marki.
Ogólnie rzecz biorąc, chłodziwa mają działanie smarujące, chłodzące, myjące, dyspergujące, tnące, uplastyczniające i inne na proces cięcia. Jednym z głównych efektów funkcjonalnych chłodziwa jest efekt smarowania, ponieważ zmniejszenie tarcia w strefie skrawania prowadzi do zmniejszenia intensywności zużycia narzędzia, zmniejszenia sił skrawania, średniej temperatury skrawania i chropowatości przedmiotu obrabianego . Dlatego też konieczne jest zbadanie działania smarnego chłodziwa w celu wybrania konkretnego gatunku do obróbki tych stopów.
Badanie działania smarującego chłodziwa
Efekt smarowania ocenia się na podstawie wyników badań obu części maszyny do cięcia metalu podczas obróbki i na maszynach ciernych. Zastosowanie maszyn ciernych pozwala nie tylko zmniejszyć zużycie materiałów, samego chłodziwa i czasu spędzonego, ale także wyeliminować wpływ innych działań. Dlatego też działanie smarne chłodziwa w tej pracy oceniono na podstawie wyników badań na maszynie ciernej. Na ryc. Rysunek 1 przedstawia maszynę cierną używaną do badań chłodziwa.
Ponieważ toczenie jest najpowszechniejszym rodzajem obróbki, do badań wykorzystaliśmy schemat obciążenia maszyny ciernej, który umożliwił symulację ten typ obróbka - schemat „blok - wałek” (ryc. 2).
Blok wykonany jest z materiału narzędziowego - twardy stop T15K6. Jako materiał do produkcji rolek wybrano jednego z najpowszechniejszych przedstawicieli stopów aluminium, stop D16.
Badania przeprowadzono przy sile nacisku na blok P=400 N i prędkości obrotowej walca n=500 obr/min. Siłę obciążającą dobiera się odpowiednio do sił skrawania powstających podczas obróbki metali tych stopów. Częstotliwość obrotu walca oblicza się na podstawie jego średnicy i zaleceń dotyczących prędkości skrawania.
Wałek został zamontowany na wale i doprowadzony do kontaktu z blokiem. Komorę zamknięto pokrywą i napełniono badanym czynnikiem chłodzącym. Następnie wałek obracał się z częstotliwością n i poprzez mechanizm ładujący obciążenie było płynnie przykładane na blok aż do osiągnięcia jego wartości R.
Według odczytów przyrządu maksymalne i wartość minimalna moment tarcia. Wartość średnią momentu otrzymano jako średnią arytmetyczną wyników pięciu eksperymentów. Na podstawie dostępnych danych obliczono rzeczywisty współczynnik tarcia F zgodnie ze wzorem:
Do testów wykorzystano 10% wodne roztwory kilku marek chłodziw: Addinol WH430, Blasocut 4000, Sinertek ML, Ukrinol-1M, Rosoil-500, Akvol-6, Ekol-B2. Dodatkowo badania przeprowadzono bez użycia chłodziwa.
Wyniki badań podano w tabeli. 1.
Wyniki przeprowadzonych badań pozwalają ocenić działanie smarne badanych chłodziw podczas obróbki przedstawionych grup materiałów. Uzyskane dane dają możliwość doboru najbardziej efektywnego technologicznie chłodziwa do obróbki danych materiałów w oparciu o ich działanie smarne. 
Skuteczność stosowania chłodziwa każdej marki należy określić w porównaniu z przetwarzaniem bez użycia chłodziwa. Wartość wydajności K cm dla działania smarnego przy obróbce różnych materiałów określa wzór:
Im niższa wartość K cm, tym skuteczniejsza jest ta marka w przetwarzaniu badanego materiału. W tabeli Na rysunku 2 przedstawiono skuteczność badanych marek płynów chłodzących pod względem efektu smarnego.
Wiadomo, że podczas przetwarzania z niskie prędkości, gdy chłodziwo najlepiej dostaje się do strefy skrawania, działanie smarujące chłodziwa jest zmniejszone największy wpływ. Dlatego do obróbki zgrubnej zaleca się stosowanie chłodziw o silnym działaniu smarującym.
Według tabeli Rysunek 2 pokazuje, że podczas obróbki stopu aluminium D16 najskuteczniejszymi płynami smarującymi są marki Rosoil-500 (K cm = 0,089), Aquol-6 (K cm = 0,089) i Ekol-B2 (K cm = 0,096).
Wnioski
1. W pracy przeprowadzono badania eksperymentalne działania smarnego badanych chłodziw. Przedstawione wyniki pozwalają wybrać najskuteczniejszą markę chłodziwa do obróbki zgrubnej stopów aluminium.
2. Wyniki pracy będą szczególnie przydatne przy produkcji części lotniczych, ponieważ części lotnicze podlegają podwyższonym wymaganiom dotyczącym jakości i dokładności przetwarzania.
3. Zastosowanie skutecznego chłodziwa zapewnia maksymalne możliwe zmniejszenie tarcia i średniej temperatury skrawania, co prowadzi do wydłużenia żywotności narzędzia, zmniejszenia sił skrawania, zmniejszenia chropowatości powierzchni i zwiększenia dokładności obróbki.
Proces ciągnienia aluminium polega na obróbce metalu pod ciśnieniem, podczas której przez otwór o mniejszej średnicy przeciągany jest przedmiot o średnicy 7-19 mm. Produkcja wiąże się ze stosowaniem płynów obróbkowych (chłodziw) określonego rodzaju.
W przypadku walcówki o przekroju od 7,2 mm do 1,8 mm proces obróbki odbywa się na wielu urządzeniach bez poślizgu. W tym przypadku stosuje się aluminium, które ma większą gęstość.
Przy drobniejszym ciągnieniu (0,59-0,47 mm) aluminium jest obrabiane na maszynach przesuwnych. Prędkość przejścia przedmiotu przez urządzenie wynosi 18 m/s. W tym przypadku stosuje się smar do ciągnienia drutu w postaci emulsji.
Wybór smarów zależy również od rodzaju sprzętu przetwarzającego. Jeżeli podczas pracy urządzenie podaje chłodziwo poprzez rozpryskiwanie, należy wziąć pod uwagę objętość pompy. W ostatnio Do formowania aluminium częściej stosuje się materiały o niskiej lepkości.
Ponieważ formowanie aluminium powoduje duże stężenie cząstek ściernych, smary ciągnące muszą mieć niską lepkość. Wydłuży to żywotność chłodziwa i zwiększy wydajność procesu.
Ponadto obserwuje się wzrost lepkości wraz ze wzrostem stopnia rozdrobnienia obróbki. Zgrubne procesy ciągnienia aluminium wymagają grubszych olejów, podczas gdy drobniejsze operacje wykorzystują płynne smary.
Rysunek aluminium, dla którego chłodziwo ma zestaw wymaganych właściwości, musi być oparty na olejach mineralnych lub substancjach syntetycznych. Pozwoli to zmaksymalizować ochronę powierzchni mechanizmów i obrabianych materiałów przed zużyciem i korozją.
Ciągnienie drutu aluminiowego z wyżarzaniem stawia zwiększone wymagania smarom pod względem ich charakterystyk temperaturowych. Podczas takiego procesu na powierzchni materiału nie powinien pozostać żaden osad.
Światowej sławy producent płynów obróbkowych wysoka jakość to niemiecka marka Zeller Gmelin. Firma opracowała gamę produktów pomagających zoptymalizować proces ciągnienia aluminium.
Sprzedaż płynów obróbkowych bezpośrednio od producenta
płyn chłodzący najwyższa jakość do tego typu obróbki metali produkowane są pod nazwami Multidraw AL, Multidraw ALM, Multidraw ALF, Multidraw ALG. Każdy produkt spełnia określone warunki procesu ciągnienia.
Firma LLC „” ma prawo sprzedawać te chłodziwa w Rosji. Wszystkie produkty posiadają odpowiednie certyfikaty jakości i przeszły szereg badań laboratoryjnych. Reputacja producenta jest nienaganna. Gwarantuje to jakość smarów, które sprzedawane są w najlepszych cenach.
Oferujemy klientom pełen zakres usług. Możesz kupić optymalny rodzaj smarów, kontaktując się z naszymi kompetentnymi specjalistami. Po zapoznaniu się z Państwa warunkami obróbki plastycznej metalu, nasi doświadczeni pracownicy dobiorą wymagany rodzaj produktu. Zminimalizuje to koszty produkcji i zwiększy konkurencyjność gotowych produktów.
Sprzedaż prowadzona jest hurtowo i detalicznie. Dostawa realizowana jest w możliwie najkrótszym czasie do niemal każdego miasta w naszym kraju. Posiadanie produktów we własnym magazynie pozwala na bardzo szybką wysyłkę zamówienia. Istnieje możliwość odbioru osobistego produktów z magazynu w Podolsku.
Zamów najlepsze chłodziwa do procesu ciągnienia aluminium, a już w niedalekiej przyszłości docenisz korzyści płynące ze stosowania smarów niemieckiej jakości!
Każdy, nawet początkujący specjalista od obróbki metali, wie, że podczas wykonywania prac tokarskich na maszynie konieczne jest stosowanie płynów obróbkowych (chłodziw). Zastosowanie takich płynów technicznych (ich skład może się różnić) pozwala rozwiązać kilka ważnych problemów jednocześnie:
- chłodzenie frezu, który aktywnie nagrzewa się podczas obróbki (odpowiednio wydłużając jego żywotność);
- poprawa wykończenia powierzchni przedmiotu obrabianego;
- zwiększenie produktywności procesu skrawania metalu.
Rodzaje chłodziw stosowanych w toczeniu
Wszystkie rodzaje chłodziwa używane do operacji toczenia na maszynie są podzielone na dwie duże kategorie.
Płyn chłodzący na bazie wodyPłyn chłodzący na bazie oleju
Takie płyny znacznie gorzej usuwają ciepło z obszaru obróbki, ale zapewniają doskonałe smarowanie powierzchni przedmiotu obrabianego i narzędzia.
Do najpopularniejszych chłodziw używanych w tym celu należą następujące.
- Roztwór sody technicznej (1,5%) w przegotowanej wodzie. Płyn ten jest używany podczas wykonywania zgrubnego włączania tokarka.
- Wodny roztwór zawierający 0,8% sody i 0,25% azotynu sodu, który zwiększa właściwości antykorozyjne płynu chłodzącego. Służy również do toczenia zgrubnego na maszynie.
- Roztwór składający się z przegotowanej wody i fosforanu trójsodowego (1,5%), o działaniu chłodzącym prawie identycznym jak ciecze zawierające sodę kalcynowaną.
- Wodny roztwór zawierający fosforan trójsodowy (0,8%) i azotyn sodu (0,25%). Posiada ulepszone właściwości antykorozyjne i znajduje zastosowanie również przy wykonywaniu toczenia zgrubnego na tokarkach.
- Roztwór na bazie przegotowanej wody zawierający specjalne mydło potasowe (0,5–1%), sodę kalcynowaną lub fosforan trójsodowy (0,5–0,75%), azotyn sodu (0,25%).
- Roztwór na bazie wody zawierający 4% mydła potasowego i 1,5% sody kalcynowanej. Chłodziwa zawierające mydło stosowane są podczas obróbki zgrubnej i toczenia kształtowego na tokarce. W razie potrzeby mydło potasowe można zastąpić dowolnym innym mydłem nie zawierającym związków chlorkowych.
- Roztwór na bazie wody, do którego dodaje się emulsol E-2 (2–3%) i sodę techniczną kalcynowaną (1,5%). Chłodziwo tego typu stosowane jest w zastosowaniach, gdzie nie jest wymagana czystość obrabianej powierzchni. wysokie wymagania. Stosując taką emulsję, detale można obrabiać na maszynie z dużymi prędkościami.
- Wodny roztwór zawierający 5–8% emulzolu E-2 (B) i 0,2% sody lub fosforanu trójsodowego. Przy użyciu takiego chłodziwa toczenie wykańczające wykonuje się na tokarce.
- Wodny roztwór zawierający emulzol na bazie utlenionej wazeliny (5%), sody (0,3%) i azotynu sodu (0,2%). Emulsję tę można stosować przy wykonywaniu toczenia zgrubnego i wykańczającego na maszynie, pozwala to na uzyskanie powierzchni o większej czystości.
- Płyn na bazie oleju zawierający 70% olej przemysłowy 20,15% olej lniany II gatunku, 15% nafta. Chłodziwo o tej kompozycji stosuje się w przypadkach, gdy wycinane są gwinty o wysokiej precyzji, a przedmioty obrabiane są za pomocą drogich frezów kształtowych.
- Sulforezol to oleisty płyn obróbkowy aktywowany siarką. Ten rodzaj chłodziwa stosuje się przy toczeniu z małą sekcją skrawania. Przy wykonywaniu prac trudnych, charakteryzujących się aktywnym i znacznym nagrzewaniem narzędzia i przedmiotu obrabianego, stosowanie takiego chłodziwa może być szkodliwe dla operatora maszyny, gdyż emituje lotne związki siarki.
- Roztwór składający się z 90% sulforezolu i 10% nafty. Płyn ten służy do nacinania gwintów, a także do głębokiego wiercenia i wykańczania detali.
- Czystą naftę stosuje się przy konieczności obróbki detali wykonanych z aluminium i jego stopów na tokarce, a także przy wykańczaniu przy użyciu oscylacyjnych listew ściernych.
Cechy stosowania płynów obróbkowych
Aby stosowanie chłodziwa było efektywne, należy przestrzegać kilku prostych zasad. Natężenie przepływu takiej cieczy (niezależnie od tego, czy jest to emulsja, czy roztwór wodny) powinno wynosić co najmniej 10–15 l/min.
Bardzo ważne jest skierowanie przepływu chłodziwa w miejsce, w którym wytwarzana jest maksymalna ilość ciepła. Podczas toczenia takim miejscem jest obszar oddzielania się wiórów od przedmiotu obrabianego.
Już od pierwszego momentu włączenia maszyny narzędzie tnące zaczyna aktywnie się nagrzewać, dlatego chłodziwo należy podawać natychmiast, a nie po pewnym czasie. W przeciwnym razie, gdy coś bardzo gorącego zostanie gwałtownie schłodzone, mogą w nim powstać pęknięcia.
Niedawno zastosowano zaawansowaną metodę chłodzenia polegającą na nanoszeniu cienkiego strumienia chłodziwa z tylnej powierzchni frezu. Ta metoda chłodzenia jest szczególnie skuteczna, gdy tokarka potrzebuje narzędzia wykonanego ze stopów szybkotnących do obróbki przedmiotu wykonanego z materiałów trudnoskrawalnych.
Załadunek...
