Dzesēšanas šķidrumu loma īpaši cietu karbīdu materiālu apstrādē

Dzesēšanas šķidrumu loma īpaši cietu karbīdu materiālu apstrādē

Īpaši cieti karbīdu materiāli (volframa, tantala un titāna karbīdi, kermeti, kompozīti uz karbīdu un nitrīdu bāzes) tiek plaši izmantoti instrumentu ražošanā, aviācijas un kosmosa nozarē, enerģētikā un mašīnbūvē. To galvenās priekšrocības ir augsta cietība, nodilumizturība un termiskā noturība. Taču tieši šīs īpašības būtiski sarežģī mehānisko apstrādi. Šajā kontekstā dzesēšanas un smērvielu šķidrumiem (COOLANT / СОЖ) ir izšķiroša nozīme.

Īpaši cietu karbīdu apstrādes īpatnības

Apstrādājot īpaši cietus karbīdus, rodas šādas problēmas:

• ļoti augsta temperatūra griešanas zonā (800–1200 °C un vairāk);

• paātrināts griešanas instrumenta nodilums;

• mikroplaisu un šķembu veidošanās;

• termisko spriegumu un instrumenta bojājumu risks;

• nestabila virsmas kvalitāte.

Efektīva dzesēšana ļauj daļēji vai pilnībā samazināt šos negatīvos faktorus.

Dzesēšanas šķidrumu galvenās funkcijas

1. Siltuma novadīšana

Dzesēšanas šķidrums samazina temperatūru griešanas zonā, novēršot:

• griešanas malas pārkaršanu;

• instrumenta termisko bojāšanos;

• sagataves materiāla struktūras izmaiņas.

Tas ir īpaši svarīgi karbīdiem un keramikām, kas ir jutīgas pret termisko šoku.

2. Berzes samazināšana

Smērvielu efekts:

• samazina berzes koeficientu starp instrumentu un sagatavi;

• mazina griešanas spēkus;

• palielina procesa stabilitāti.

Rezultātā samazinās griešanas malas šķembu risks.

3. Instrumenta kalpošanas laika pagarināšana

Pareizi izvēlēta dzesēšanas vide:

• palēnina abrazīvo un difūzijas nodilumu;

• samazina oksidāciju augstās temperatūrās;

• pagarina dārga instrumenta ekspluatācijas laiku.

4. Virsmas kvalitātes uzlabošana

Dzesēšanas šķidrumi veicina:

• mazāku raupjumu;

• mikroplaisu samazināšanu;

• stabilus ģeometriskos parametrus.

Tas ir kritiski svarīgi precīzijas un instrumentu detaļām.

Dzesēšanas šķidrumu veidi un to pielietojums

Ūdenī šķīstošie dzesēšanas šķidrumi

Priekšrocības:

• augsta siltumietilpība;

• efektīva siltuma novadīšana;

• universāls pielietojums.

Trūkumi:

• korozijas risks;

• ierobežotas smērvielu īpašības.

Izmanto slīpēšanā un vidējos griešanas režīmos.

Eļļas bāzes dzesēšanas šķidrumi

Priekšrocības:

• izcilas smērvielu īpašības;

• efektīva berzes un nodiluma samazināšana.

Trūkumi:

• vājāka dzesēšanas spēja;

• augstas izmaksas un utilizācijas prasības.

Piemēroti apdares apstrādei un mazām padevēm.

Minimālās smērvielas padeves tehnoloģija (MQL)

• ļoti mazs eļļas patēriņš aerosola veidā;

• samazināts termiskais trieciens;

• videi draudzīga metode.

Efektīva frēzēšanā un augstas ātruma apstrādē.

Kriogēnā dzesēšana

Izmanto šķidro slāpekli vai CO₂.

Priekšrocības:

• straujš temperatūras samazinājums;

• minimāls instrumenta nodilums;

• nav piesārņojuma.

Ierobežojumi:

• augstas izmaksas;

• sarežģīta integrācija.

Īpaši efektīva īpaši cietu karbīdu un kompozītu apstrādē.

Nepareizas dzesēšanas riski

Nepiemērota dzesēšanas šķidruma izvēle vai padeve var izraisīt:

• termisko šoku un instrumenta plaisāšanu;

• nevienmērīgu dzesēšanu;

• virsmas kvalitātes pasliktināšanos;

• paātrinātu iekārtu nodilumu.

Svarīgi nodrošināt stabilu un precīzi virzītu dzesēšanas padevi tieši griešanas zonā.

Mūsdienu tendences

• inteliģentas dzesēšanas šķidrumu padeves sistēmas;

• MQL un kriogēnās dzesēšanas kombinēšana;

• digitāla temperatūras kontrole;

• termisko procesu modelēšana (digital twin).

Praktiski ieteikumi

• izvēlieties dzesēšanas šķidrumu atbilstoši materiālam un režīmam;

• izvairieties no pārtrauktas dzesēšanas augstās temperatūrās;

• regulāri kontrolējiet dzesēšanas šķidruma tīrību un koncentrāciju;

• testējiet dažādas dzesēšanas metodes uz izmēģinājuma detaļām.

Secinājums

Dzesēšanas šķidrumiem ir izšķiroša nozīme īpaši cietu karbīdu materiālu apstrādē. Pareizi izvēlēta dzesēšanas stratēģija būtiski palielina instrumenta kalpošanas laiku, nodrošina augstu virsmas kvalitāti un procesa stabilitāti, vienlaikus samazinot ražošanas izmaksas.