Nghiên cứu so sánh các phương pháp bôi trơn để gia công nhôm 6061T6

Trong các xưởng gia công chính xác, nơi các công cụ quay tốc độ cao ma sát dữ dội với vật liệu hợp kim nhôm giữa những tia lửa bay, các kỹ sư phải đối mặt với một tình huống khó khăn:chọn phương pháp bôi trơn tối ưu đảm bảo kết thúc bề mặt vượt trội, kéo dài tuổi thọ công cụ, duy trì trách nhiệm môi trường và mang lại hiệu quả chi phí.bán khô (số lượng bôi trơn tối thiểu - MQL), và điều kiện gia công ướt để tiết lộ tác động tương ứng của chúng đến độ thô bề mặt, mài mòn công cụ và hình thành chip.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm quay chính xác bằng máy quay từ Darbert Machinery được trang bị các công cụ cắt chuyên dụng có các phần đính phủ TiB2 PVD (đường mũi 80 °,11° góc nhẹ nhõm)Các thông số thử nghiệm bao gồm:

• Tốc độ cắt:79.40-661.54 m/min
• Tỷ lệ thức ăn:0.0508-0.2845 mm/rev
• Độ sâu cắt:1 mm
• Điều kiện bôi trơn:Khô, bán khô (MQL ở 3.06, 1.75, và dòng chảy 0,6 ml/min), và ướt

Thành phần hóa học của hợp kim nhôm 6061-T6 được trình bày trong Bảng 1:

Thiết lập thử nghiệm kết hợp một hệ thống MQL tiên tiến có vòi phun khí SB202010 (System Tecnolub Inc.) có đường kính lỗ 0,25 mm.Mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) sử dụng FINE/Open 2.11.1 phần mềm tối ưu hóa mô hình phun, mô hình hóa dòng không khí một pha thông qua khoảng 1 triệu yếu tố hữu hạn.

Với tốc độ cắt 207 m/min, các phép đo độ thô bề mặt cho thấy:

• Điều kiện ẩm tạo ra độ thô cao hơn MQL và gia công khô ở tốc độ cấp thấp (0,05-0,10 mm/rev)
• MQL thô hơn gia công khô ở tốc độ cấp trên 0,10 mm/rev
• Dầu bôi trơn Microkut 400 luôn cung cấp kết thúc bề mặt cao hơn so với Mecagreen 550
• Tính toán độ thô lý thuyết (Rath = 0,0321 × f2/re) đánh giá thấp các giá trị thực tế ở các nguồn cấp thấp nhưng đánh giá quá cao ở các nguồn cấp cao

Sau 40 phút gia công liên tục:

• Điều kiện khô và MQL (3,06 ml/min) cho thấy sự mòn đầu công cụ không đáng kể
• Xử lý ướt biểu hiện sự suy giảm đầu công cụ có thể đo được
• Tỷ lệ lưu lượng MQL thấp hơn (0,6 ml/phút) bị mòn nhanh với Mecagreen 550
• Microkut 400 cho thấy bảo vệ mòn tốt hơn so với Mecagreen 550 ở tốc độ dòng chảy tương đương

Phân tích chip cho ra những nhận thức sau:

• Độ dày chip giảm khi tăng tốc độ cắt ở tốc độ cấp cao
• Tỷ lệ làm mỏng chip (thần độ cắt / độ dày chip) giảm với lượng thức ăn cao hơn
• Microkut 400 tạo ra hệ số mỏng cao hơn so với Mecagreen 550 với dòng chảy 3,06 ml/min
• Phân tích XRD cho thấy tăng kích thước ngũ cốc với tỷ lệ thức ăn cao hơn, cho thấy tác dụng nhiệt

Các phép đo môi trường cho thấy:

• Tổng nồng độ khối lượng đạt đỉnh ở tốc độ cắt thấp hơn
• Máy gia công khô tạo ra ít aerosol hơn MQL và điều kiện ẩm
• Giảm phân khúc trong chip khô tương quan với lượng khí thải hạt thấp hơn

Nghiên cứu toàn diện về gia công nhôm 6061-T6 cho thấy những phát hiện quan trọng sau:

1. Lôi trơn ướt thường tạo ra kết thúc bề mặt kém hơn, đặc biệt là ở tốc độ cấp thấp
2. MQL với Microkut 400 cung cấp sự cân bằng tối ưu giữa chất lượng bề mặt và bảo vệ công cụ
3. Giảm tiêu thụ năng lượng khác nhau đáng kể với loại dầu bôi trơn và tốc độ dòng chảy
4. Xử lý khô cho thấy lợi thế môi trường thông qua giảm phát thải khí phun

Các kết quả này cho thấy các hệ thống MQL sử dụng các chất bôi trơn tiên tiến như Microkut 400 có thể là giải pháp bền vững nhất cho gia công nhôm,kết hợp hiệu suất kỹ thuật với trách nhiệm môi trườngNghiên cứu trong tương lai nên điều tra các công thức bôi trơn tối ưu và phương pháp phân phối để tăng cường hiệu quả gia công trong khi giảm thiểu tiêu thụ tài nguyên.