Aušinimo terpių vaidmuo apdirbant itin kietus karbidinius medžiagų tipus

Aušinimo terpių vaidmuo apdirbant itin kietus karbidinius medžiagų tipus

Itin kietos karbidinės medžiagos (volframo, tantalo ir titano karbidai, kermetai, karbidų ir nitridų pagrindo kompozitai) plačiai naudojamos įrankių gamyboje, aviacijos ir kosmoso pramonėje, energetikoje ir mašinų gamyboje. Jų pagrindiniai privalumai – didelis kietumas, atsparumas dilimui ir terminis stabilumas. Tačiau būtent šios savybės apsunkina mechaninį apdirbimą. Todėl aušinimo ir tepimo terpės (COOLANT) atlieka esminį vaidmenį.

Itin kietų karbidų apdirbimo ypatumai

Apdirbant itin kietas karbidines medžiagas susiduriama su šiomis problemomis:

• labai aukšta temperatūra pjovimo zonoje (800–1200 °C ir daugiau);

• spartus pjovimo įrankio nusidėvėjimas;

• mikroįtrūkimų ir atskilimų susidarymas;

• terminių įtempių ir įrankio lūžių rizika;

• nestabili paviršiaus kokybė.

Efektyvus aušinimas leidžia sumažinti arba visiškai pašalinti šiuos neigiamus veiksnius.

Pagrindinės aušinimo terpių funkcijos

1. Šilumos šalinimas

Aušinimo terpė sumažina temperatūrą pjovimo zonoje ir apsaugo nuo:

• pjovimo briaunos perkaitimo;

• terminio įrankio pažeidimo;

• ruošinio medžiagos struktūros pokyčių.

Tai ypač svarbu karbidams ir keramikai, jautriems terminiam šokui.

2. Trinties mažinimas

Tepimo efektas:

• sumažina trinties koeficientą tarp įrankio ir ruošinio;

• mažina pjovimo jėgas;

• didina proceso stabilumą.

Dėl to sumažėja pjovimo briaunos atskilimų rizika.

3. Įrankio ilgaamžiškumo didinimas

Tinkamai parinkta aušinimo terpė:

• lėtina abrazyvinį ir difuzinį nusidėvėjimą;

• mažina oksidaciją aukštoje temperatūroje;

• prailgina brangaus įrankio tarnavimo laiką.

4. Paviršiaus kokybės gerinimas

Aušinimo terpės padeda:

• sumažinti paviršiaus šiurkštumą;

• sumažinti mikroįtrūkimus;

• užtikrinti stabilius geometrinius parametrus.

Tai itin svarbu tikslioms ir įrankinėms detalėms.

Aušinimo terpių tipai ir taikymas

Vandenyje tirpios aušinimo terpės

Privalumai:

• didelė šiluminė talpa;

• efektyvus šilumos šalinimas;

• platus pritaikymas.

Trūkumai:

• korozijos rizika;

• ribotos tepimo savybės.

Naudojamos šlifavimo ir vidutinio intensyvumo apdirbimo procesuose.

Alyvos pagrindo aušinimo terpės

Privalumai:

• puikios tepimo savybės;

• efektyvus trinties ir nusidėvėjimo mažinimas.

Trūkumai:

• silpnesnis aušinimo efektas;

• didelės sąnaudos ir utilizavimo reikalavimai.

Tinka baigiamajam apdirbimui ir mažoms pastūmoms.

Minimalus tepimo kiekis (MQL)

• labai mažas alyvos kiekis aerozolio pavidalu;

• mažesnis terminis smūgis;

• ekologiškas sprendimas.

Efektyvus frezavime ir didelio greičio apdirbime.

Kriogeninis aušinimas

Naudojamas skystas azotas arba CO₂.

Privalumai:

• labai žema temperatūra;

• minimalus įrankio nusidėvėjimas;

• jokio užteršimo.

Ribojimai:

• didelė kaina;

• sudėtinga integracija.

Ypač veiksmingas apdirbant itin kietus karbidus ir kompozitus.

Netinkamo aušinimo rizikos

Netinkamas aušinimo terpės pasirinkimas ar padavimas gali sukelti:

• terminį šoką ir įrankio skilimą;

• netolygų aušinimą;

• prastesnę paviršiaus kokybę;

• spartesnį įrangos nusidėvėjimą.

Svarbu užtikrinti pastovų ir tiksliai nukreiptą aušinimą į pjovimo zoną.

Šiuolaikinės tendencijos

• išmaniosios aušinimo terpės padavimo sistemos;

• MQL ir kriogeninio aušinimo derinimas;

• skaitmeninė temperatūros kontrolė;

• šiluminių procesų modeliavimas (digital twin).

Praktinės rekomendacijos

• parinkite aušinimo terpę pagal medžiagą ir apdirbimo režimą;

• venkite pertraukiamo aušinimo esant aukštai temperatūrai;

• kontroliuokite aušinimo terpės švarą ir koncentraciją;

• išbandykite skirtingus aušinimo metodus su bandomosiomis detalėmis.

Išvada

Aušinimo terpės atlieka lemiamą vaidmenį apdirbant itin kietas karbidines medžiagas. Tinkamai parinkta aušinimo strategija leidžia gerokai pailginti įrankio tarnavimo laiką, užtikrinti aukštą paviršiaus kokybę ir proceso stabilumą bei sumažinti gamybos sąnaudas.