Studie vergleicht Schmiermethoden für die Bearbeitung von 6061T6 Aluminium

In den Werkstätten für die Präzisionsbearbeitung, in denen sich mit hoher Geschwindigkeit drehende Werkzeuge mit fliegenden Funken heftig gegen Aluminiumlegierungsmaterialien reiben, stehen die Ingenieure vor einem kritischen Dilemma:Auswahl der optimalen Schmiermethode, die eine überlegene Oberflächenveredelung gewährleistetDiese Untersuchung konzentriert sich auf die Drehvorgänge in der Aluminiumlegierung 6061-T6 und vergleicht systematisch Trocken-,Halbtrocken (Mindestmenge Schmierung - MQL), und nasse Bearbeitungsbedingungen, um ihre jeweiligen Auswirkungen auf die Oberflächenrauheit, den Werkzeugverschleiß und die Splitterbildung aufzudecken.

Das Forschungsteam führte mit einer Drehmaschine von Darbert Machinery, die mit spezialisierten Schneidwerkzeugen mit TiB2-PVD-beschichteten Einsätzen (Nasenwinkel 80°,11° Erleichterungswinkel)Zu den Versuchsparametern gehörten:

• Schnittgeschwindigkeit:790,40-661,54 m/min
• Futterrate:0.0508-0.2845 mm/Umsatz
• Schnitttiefe:1 mm
• Schmierbedingungen:Trocken, halbtrocken (MQL bei 3.06, 1.75, und 0,6 ml/min Durchfluss), und

Die chemische Zusammensetzung der Aluminiumlegierung 6061-T6 ist in Tabelle 1 dargestellt:

Die Versuchsanlage beinhaltete ein fortschrittliches MQL-System mit einer SB202010 Luftatomisierungsdüse (System Tecnolub Inc.) mit einem Öffnungsdurchmesser von 0,25 mm.Computational Fluid Dynamics (CFD) -Simulationen mit Hilfe von FINE/Open 2.11.1 Software optimierte das Sprühmuster und modellierte den Einphasenluftstrom durch etwa 1 Million endliche Elemente.

Bei einer Schneidgeschwindigkeit von 207 m/min ergab die Oberflächenraue:

• Bei nassen Bedingungen lieferte sich eine höhere Rauheit als bei MQL und bei trockener Bearbeitung bei niedrigen Einspeisungsraten (0,05-0,10 mm/Umsatz)
• MQL-Rohheit übertroffen bei Trockenbearbeitung bei Zuführgeschwindigkeiten von mehr als 0,10 mm/Uhr
• Microkut 400-Schmiermittel lieferte im Vergleich zu Mecagreen 550 eine durchgängig überlegene Oberflächenveredelung
• Theoretische Berechnungen der Rauheit (Rath = 0,0321 × f2/re) unterschätzten tatsächliche Werte bei niedrigen Zufuhren, aber überschätzten bei hohen Zufuhren

Nach 40 Minuten kontinuierlicher Bearbeitung:

• Bei Trockenheit und MQL (3,06 ml/min) zeigte sich ein vernachlässigbarer Verschleiß der Werkzeugspitze.
• Bearbeitungen auf Nasseboden zeigen messbare Verwüstung der Werkzeugspitze
• Niedrigere MQL-Durchflussraten (0,6 ml/min) beschleunigter Verschleiß mit Mecagreen 550
• Microkut 400 zeigte bei gleichwertigen Durchflussraten einen besseren Verschleißschutz als Mecagreen 550

Die Chip-Analyse ergab folgende Erkenntnisse:

• Die Splitterdicke verringert sich mit zunehmender Schneidgeschwindigkeit bei hohen Zufuhrraten
• Der Splitterverdünnungskoeffizient (Schnitttiefe/Splitterdicke) verringert sich mit höheren Zufuhren
• Microkut 400 erzeugte höhere Verdünnungskoeffizienten als Mecagreen 550 bei einem Durchfluss von 3,06 ml/min
• Eine XRD-Analyse ergab eine zunehmende Körngröße bei höheren Futterraten, was auf thermische Effekte hindeutet.

Umweltmessungen zeigten:

• Gesamtmassenkonzentration bei niedrigeren Schneidgeschwindigkeiten
• Bei Trockenbearbeitung wurden weniger Aerosole erzeugt als bei MQL und bei nassen Bedingungen
• Reduzierte Segmentierung in Trockenchips im Zusammenhang mit geringeren Partikelemissionen

Die umfassende Untersuchung der Aluminiumbearbeitung 6061-T6 ergab folgende wesentliche Erkenntnisse:

1. Bei nasser Schmierung entsteht im Allgemeinen eine schlechte Oberflächenbeschichtung, insbesondere bei niedrigen Einspeisungsraten
2. MQL mit Microkut 400 bietet eine optimale Balance zwischen Oberflächenqualität und Werkzeugschutz
3. Der Energieverbrauch bei der Schneidung variiert signifikant je nach Schmierstoffart und Durchflussrate
4. Trockenbearbeitung zeigt durch geringere Aerosolemissionen Umweltvorteile

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass MQL-Systeme mit fortschrittlichen Schmierstoffen wie Microkut 400 die nachhaltigste Lösung für die Aluminiumbearbeitung darstellen können,Kombination von technischer Leistung und ökologischer VerantwortungDie künftige Forschung sollte sich mit optimierten Schmierstoffformulierungen und Liefermethoden befassen, um die Bearbeitungseffizienz weiter zu verbessern und gleichzeitig den Ressourcenverbrauch zu minimieren.