Kuidas hooldada alumiiniumi CNC lõikevedelikku tööriista pikema eluea ja puhtama metallilaastu saavutamiseks

 PFT, Shenzhen

Alumiiniumi CNC lõikevedeliku optimaalse seisundi säilitamine mõjutab otseselt tööriista kulumist ja metallipuru kvaliteeti. See uuring hindab vedeliku haldamise protokolle kontrollitud töötlemiskatsete ja vedeliku analüüsi abil. Tulemused näitavad, et järjepidev pH jälgimine (sihtvahemik 8,5–9,2), kontsentratsiooni hoidmine refraktomeetria abil vahemikus 7–9% ja kaheastmelise filtreerimise rakendamine (40 µm, millele järgneb 10 µm) pikendab tööriista eluiga keskmiselt 28% ja vähendab metallipuru kleepuvust 73% võrreldes mittehaldatava vedelikuga. Regulaarne õlijääkide koorimine (>95% eemaldamine nädalas) hoiab ära bakterite kasvu ja emulsiooni ebastabiilsuse. Tõhus vedeliku haldamine vähendab tööriistade kulusid ja masina seisakuid.

1. Sissejuhatus

Alumiiniumi CNC-töötlus nõuab täpsust ja efektiivsust. Lõikevedelikud on jahutamise, määrimise ja laastude eemaldamise seisukohalt kriitilise tähtsusega. Kuid vedeliku lagunemine – mis on põhjustatud saastumisest, bakterite kasvust, kontsentratsiooni triivist ja jääkõli kogunemisest – kiirendab tööriista kulumist ja kahjustab metallilaastude eemaldamist, mis toob kaasa suuremaid kulusid ja seisakuid. Aastaks 2025 on vedeliku hoolduse optimeerimine endiselt peamine tegevusalane väljakutse. See uuring kvantifitseerib konkreetsete hooldusprotokollide mõju tööriista pikaealisusele ja metallilaastude omadustele suuremahulise alumiiniumi CNC-tootmise puhul.

2. Meetodid

2.1. Eksperimentaalne ülesehitus ja andmeallikas
Kontrollitud töötlemiskatseid viidi läbi 12 nädala jooksul viiel identsel CNC-freespingil (Haas VF-2), mis töötlesid 6061-T6 alumiiniumi. Kõigis masinates kasutati poolsünteetilist lõikevedelikku (bränd X). Üks masin oli kontrollmasin, millel oli standardne, reaktiivse hoolduse meetod (vedelikku vahetati ainult nähtava halvenemise korral). Ülejäänud neli rakendasid struktureeritud protokolli:

• Kontsentratsioon:Mõõdetakse iga päev digitaalse refraktomeetriga (Atago PAL-1), reguleeritud kontsentraadi või deioniseeritud veega 8% ±1% peale.

• pH:Jälgitakse iga päev kalibreeritud pH-meetriga (Hanna HI98103), hoitakse tootja poolt heakskiidetud lisandite abil vahemikus 8,5–9,2.

• Filtreerimine:Kaheastmeline filtreerimine: 40 µm kottfilter, millele järgneb 10 µm padrunfilter. Filtreid vahetatakse rõhuerinevuse alusel (rõhutõus ≥ 5 psi).

• Trampõli eemaldamine:Lintkoorija töötas pidevalt; vedeliku pinda kontrolliti iga päev, koorija efektiivsust kontrolliti iganädalaselt (eemalduse sihtmärk >95%).

• Meigivedelik:Lisamiseks kasutatakse ainult eelnevalt segatud vedelikku (8% kontsentratsiooniga).

2.2. Andmete kogumine ja tööriistad

• Tööriistade kulumine:Külje kulumine (VBmax), mõõdetuna 3-sooneliste kõvasulam-otsfreeside (Ø12 mm) primaarsetel lõikeservadel tööriistatootja mikroskoobi (Mitutoyo TM-505) abil iga 25 detaili järel. Tööriistad vahetati, kui VBmax = 0,3 mm.

• Jäätmejääkide analüüs:Laastud koguti pärast iga partiid. Kleepuvust hinnati skaalal 1 (vabalt voolav, kuiv) kuni 5 (klombiline, rasvane) kolme sõltumatu operaatori poolt. Keskmine tulemus registreeriti. Laastude suurusjaotust analüüsiti perioodiliselt.

• Vedeliku seisund:Sõltumatu labor analüüsib iganädalasi vedelikuproove bakterite arvu (CFU/ml), prügiõli sisalduse (%) ja kontsentratsiooni/pH kontrollimiseks.

• Masina seisakuaeg:Salvestatud tööriistavahetuste, metallilaastudega seotud ummistuste ja vedelike hooldustegevuste kohta.

3. Tulemused ja analüüs

3.1. Tööriista eluea pikendamine
Struktureeritud hooldusprotokolli alusel töötavad tööriistad saavutasid enne väljavahetamist pidevalt suurema osade arvu. Tööriista keskmine eluiga pikenes 28% (175 osalt tööriista kohta kontrollrühmas 224 osani tööriista kohta protokolli järgi). Joonis 1 illustreerib progresseeruva küljekulumise võrdlust.

3.2. Laastude kvaliteedi parandamine
Laastude kleepuvuse hinnangud vähenesid kontrollitud protokolli puhul dramaatiliselt, keskmiselt 1,8-ni võrreldes kontrollrühma 4,1-ga (73% vähenemine). Kontrollitud vedelik andis kuivemad ja granuleeritumad laastud (joonis 2), parandades oluliselt evakuatsiooni ja vähendades masina ummistusi. Laastude probleemidega seotud seisakuid vähenes 65%.

3.3. Vedeliku stabiilsus
Laborianalüüsid kinnitasid protokolli tõhusust:

• Bakterite arv jäi hallatud süsteemides alla 10³ CFU/ml, samas kui kontrollrühmas ületas see 6. nädalaks 10⁶ CFU/ml.

• Trampõli sisaldus oli hallatavas vedelikus keskmiselt <0,5% vs kontrollrühmas >3%.

• Kontsentratsioon ja pH püsisid kontrollitud vedeliku sihtvahemikus stabiilsena, samas kui kontrollrühmas ilmnes märkimisväärne triiv (kontsentratsioon langes 5%-ni, pH langes 7,8-ni).

*Tabel 1: Peamised tulemusnäitajad – hallatav vs. kontrollifluidum*

4. Arutelu

4.1. Tulemusi mõjutavad mehhanismid
Parandused tulenevad otseselt hooldustegevustest:

• Stabiilne kontsentratsioon ja pH:Tagasis ühtlase määrimisvõime ja korrosioonitõkestamise, vähendades otseselt tööriistade abrasiivset ja keemilist kulumist. Stabiilne pH hoidis ära emulgaatorite lagunemise, säilitades vedeliku terviklikkuse ja ennetades „hapumist“, mis suurendab metallipuru nakkumist.

• Efektiivne filtreerimine:Peente metallosakeste (laastude) eemaldamine vähendas tööriistade ja toorikute abrasiivset kulumist. Puhastusvedelik voolas ka tõhusamalt jahutamiseks ja laastude pesemiseks.

• Trampõli kontroll:Jäätmeõli (teeäärdeõlist, hüdraulikavedelikust) lõhub emulsioone, vähendab jahutuse efektiivsust ja on bakterite toiduallikaks. Selle eemaldamine oli rääsumise vältimiseks ja vedeliku stabiilsuse säilitamiseks kriitilise tähtsusega, aidates oluliselt kaasa puhtama metallipuru saamisele.

• Bakteriaalne supressioon:Kontsentratsiooni ja pH säilitamine ning õlivaeste bakterite eemaldamine, vältides nende tekitatud hapete ja lima teket, mis halvendavad vedeliku jõudlust, söövitavad tööriistu ja põhjustavad ebameeldivaid lõhnu/kleepuvaid metallipurusid.

4.2. Piirangud ja praktilised tagajärjed
See uuring keskendus konkreetsele vedelikule (poolsünteetiline) ja alumiiniumisulamile (6061-T6) kontrollitud, kuid realistlikes tootmistingimustes. Tulemused võivad erinevate vedelike, sulamite või töötlemisparameetrite (nt väga kiire töötlemine) korral veidi erineda. Kontsentratsiooni kontrolli, pH jälgimise, filtreerimise ja jääkõli eemaldamise põhiprintsiibid on aga universaalselt rakendatavad.

• Rakendamise maksumus:Nõuab investeeringuid jälgimisvahenditesse (refraktomeeter, pH-meeter), filtreerimissüsteemidesse ja koorijatesse.

• Tööjõud:Nõuab operaatoritelt distsiplineeritud igapäevaseid kontrolle ja kohandusi.

• Investeeringutasuvus:Tööriista eluea 28% pikenemine ja laastudest tingitud seisakute 65% lühenemine tagab selge investeeringutasuvuse, kompenseerides hooldusprogrammi ja vedelikuhaldusseadmete kulud. Täiendav kokkuhoid on vedeliku äravoolu sageduse vähenemine (pikema õlivanni eluea tõttu).

5. Kokkuvõte

Alumiiniumi CNC lõikevedeliku hooldus ei ole optimaalse jõudluse saavutamiseks valikuline; see on kriitilise tähtsusega tööpraktika. See uuring näitab, et struktureeritud protokoll, mis keskendub igapäevasele kontsentratsiooni ja pH jälgimisele (eesmärgid: 7–9%, pH 8,5–9,2), kaheastmelisele filtreerimisele (40 µm + 10 µm) ja agressiivsele jääkõli eemaldamisele (>95%), annab märkimisväärseid ja mõõdetavaid eeliseid:

1. Pikendatud tööriista eluiga:Keskmine 28% suurenemine, mis vähendab otseselt tööriistakulusid.

2. Puhastusjäägid:Kleepuvuse vähenemine 73%, mis parandab oluliselt laastu eemaldamist ja vähendab masina kinnikiilumisi/seisakuid (65% vähenemine).

3. Stabiilne vedelik:Pärssis bakterite kasvu ja säilitas emulsiooni terviklikkuse.

Tehased peaksid seadma prioriteediks distsiplineeritud vedelikuhaldusprogrammide rakendamise. Edasised uuringud võiksid uurida konkreetsete lisandipakettide mõju selle protokolli alusel või automatiseeritud reaalajas vedeliku jälgimissüsteemide integreerimist.