Kryogen kylning minskar slitage och verktygslivslängd

Framför allt vänder bommen i stora flygplan dem upp och ner Materiell värld um: Plötsligt måste titan, nickelbaserade legeringar, höghållfast stål och kolfiberplast (CFRP) bearbetas i stor skala och med hög produktivitet. Konventionella kylsmörjmedelkoncept i produktionen når ofta sina fysiska gränser här. Ett nytt kylkoncept är kryogen kylning, vid ISF TU Dortmund University forskas. 

Kryogen kylning i och för sig är inget riktigt nytt, eftersom det redan fanns i USA på 1950-talet första kylningsförsök med CO₂. I slutet av 1990-talet genomfördes ett stort forskningsprojekt vid Columbia University med tolv industriföretag om kvävekylning. Institute for Machining Production (ISF) startade 2003 med höglegerade stål och har under de senaste åren behandlat intensivt kryogenisk kylning vid bearbetning av specialmaterial som titan och nickelbaserade legeringar.

Kryogen kylning vid bearbetning av titanlegeringar

Kryogen kylning är särskilt fördelaktigt för Titanlegeringaratt vi är mycket begränsade när det gäller skärmaterial. Det finns här med verktyg Använd endast hårda metaller, eftersom skäreggar av keramik och CBN slits ut efter kort tid. För att öka produktiviteten vid bearbetning av titan med hårdmetallverktyg krävs en anpassad kylningsprocess. Här har till exempel högtryckskylsmörjning visat sig.

Med den nya kylningsprocessen, Verktygsliv eller öka skärhastigheten och därmed produktiviteten för bearbetningen. Detta är verkligen en mycket motiverande faktor, till exempel i den snabbt växande flygindustrin, som i allt högre grad måste använda titan på grund av den växande CFRP-andelen.

Undersökningar av olika kylkoncept

den ISF genomfört experiment med översvämning, högt tryck, CO₂-Schneestrahlkühlung och kombinationer av kryogen teknik och minimal mängd smörjning av. För Inconel 718, en nickelbaserad legering för högtemperaturområdet, konstaterades det att med rent CO₂-Kylning av brist på smörjning leder till kraftigt slitage. En kombination med minimikvantitetssmörjning (MQL) - en kvastorrbearbetning - minskar flank- och skårslitage.

Ergonomisk datorarbetsstation på kontoret och hemmakontoret

Men framgång står och faller med Typ av foder, trycket från den minsta tillförseln av kvantitet och rätt val av den kallbeständiga MQL-oljan. Det finns fortfarande behov av åtgärder i designen. Vid kryogen kylning fokuserar vi bara på CO₂beror på vilken typ av verktygskylning.

den intern kylning av verktyget, som är tekniskt mycket komplicerat på grund av införandet av kylvätskehål, kan endast implementeras med kväve, eftersom kväve finns vid en temperatur på nästan -200 grader Celsius under hela matningen. Om kylmediet levereras externt via munstycken, både kväve och CO₂ lämpliga. Den spännande CO₂ Även om minus 82 grader Celsius har en lägre temperatur än kväve, är den specifika värmekapaciteten högre, som CO₂ finns i flytande form tills munstycksutloppet.

Ny trend inom kylteknik

Förresten är kryogen kylning en verklig trend och inte hype: Å ena sidan har flygindustrin ett tydligt behov av effektivare processer, och å andra sidan har vi ur ett forskningsperspektiv visat de väsentliga fördelarna med kryogen teknik som ett sätt att öka produktiviteten. Intresset är där: Detta bevisas av Premium Aerotec GmbH, en ledande leverantör i branschen som redan har köpt maskiner med kryogen kylning och testar tekniken.

Ekonomin för kryogen kylning beror på det CO₂konsumtion från. För att minska kostnaderna för koldioxidförbrukning har vi redan genomfört studier för att minska konsumtionen. Vi har visat att med en signifikant minskad CO₂ Massflöde kan bearbetas exakt från 2,7 till 0,6 kg per minut med lika bra resultat. Med ytterligare optimering och minskning av CO₂Konsumtion kan förväntas i en betydande produktivitetsökning som betalar den kryogena kylningen.

Anpassning till verktyg och maskin

För den kryogena Snöstrålekylning vi behöver modifierade verktyg. Verktygen för högtryckskylning kan användas vars munstycken är anslutna till CO₂-Snow jet kan justeras i termer av avstånd, form, diameter och eventuellt position. I verktygsmaskiner, en gastät och trycktät tillförsel av CO₂-Snö jet genom tornet och vid fräsning genom spindeln.

Optimerad kylning under slipning baserat på tillsatsstillverkning

Men i motsats till kvävekylning med dess extremt låga temperaturer på runt minus 200 grader Celsius Oroa dig inte för termisk kompensation när du konstruerar maskinerna. Vid CO₂Kylning av det hela är ganska enkelt: En tank i maskinen och tryckbeständiga linjer krävs. Denna typ av kryogen kylning kan därför också relativt enkelt eftermonteras: Den lämpar sig därför också till maskiningenjörer som vill få erfarenhet av det. Med kväve är hela designen mer komplicerad.

Förresten har vi i tester visat att slitage kan minskas avsevärt med titanlegeringar jämfört med högtryckskylning. Dessutom har effektiv kylning handlingspunkten och förskjutningen av syre till ett minskat inflytande på kantzonerna.