Hogyan kell karbantartani az alumínium CNC vágófolyadékot a hosszabb szerszámélettartam és a tisztább forgács érdekében?

 PFT, Sencsen

Az alumínium CNC vágófolyadék optimális állapotának fenntartása közvetlenül befolyásolja a szerszámkopást és a forgács minőségét. Ez a tanulmány a folyadékkezelési protokollokat ellenőrzött megmunkálási kísérletek és folyadékelemzés segítségével értékeli. Az eredmények azt mutatják, hogy a pH-érték folyamatos monitorozása (céltartomány 8,5-9,2), a koncentráció 7-9% között tartása refraktometriával, valamint a kétlépcsős szűrés (40 µm, majd 10 µm) alkalmazása átlagosan 28%-kal meghosszabbítja a szerszám élettartamát, és 73%-kal csökkenti a forgács ragadósságát a nem kezelt folyadékhoz képest. A rendszeres olajlefölözés (>95%-os heti eltávolítás) megakadályozza a baktériumok szaporodását és az emulzió instabilitását. A hatékony folyadékkezelés csökkenti a szerszámköltségeket és a gép állásidejét.

1. Bevezetés

Az alumínium CNC megmunkálása precíziót és hatékonyságot igényel. A vágófolyadékok kritikus fontosságúak a hűtés, a kenés és a forgácseltávolítás szempontjából. A folyadékok – szennyeződés, baktériumok szaporodása, koncentrációeltolódás és a szennyeződés okozta olajfelhalmozódás miatt – azonban felgyorsítja a szerszámkopást és rontja a forgácseltávolítást, ami megnövekedett költségekhez és állásidőhöz vezet. 2025-re a folyadékkarbantartás optimalizálása továbbra is kulcsfontosságú működési kihívás marad. Ez a tanulmány számszerűsíti az egyes karbantartási protokollok hatását a szerszámok élettartamára és a forgácsjellemzőkre a nagy volumenű alumínium CNC-gyártás során.

2. Módszerek

2.1. Kísérleti terv és adatforrás
12 héten keresztül 5 azonos CNC marógépen (Haas VF-2) végeztek ellenőrzött megmunkálási teszteket, amelyek 6061-T6 alumíniumot dolgoztak fel. Minden gépen félszintetikus vágófolyadékot (X márka) használtak. Az egyik gép szolgált vezérlőként standard, reaktív karbantartással (a folyadék csak látható elhasználódás esetén cserélődött). A másik négy strukturált protokollt valósított meg:

• Koncentráció:Naponta mérve digitális refraktométerrel (Atago PAL-1), koncentrátummal vagy desztillált vízzel 8% ±1%-ra beállítva.

• pH-érték:Naponta ellenőrizve kalibrált pH-mérővel (Hanna HI98103), a gyártó által jóváhagyott adalékanyagok használatával 8,5-9,2 között tartva.

• Szűrés:Kétlépcsős szűrés: 40 µm-es zsákos szűrő, majd egy 10 µm-es patronos szűrő. A szűrőket nyomáskülönbség alapján cseréljük (≥ 5 psi növekedés).

• Csapadékolaj eltávolítása:A szalagos lefölöző folyamatosan működött; a folyadékfelületet naponta ellenőrizték, a lefölöző hatékonyságát hetente ellenőrizték (>95%-os eltávolítási cél).

• Sminkfolyadék:Kizárólag előre kevert folyadékot (8%-os töménységben) szabad használni az utántöltéshez.

2.2. Adatgyűjtés és eszközök

• Szerszámkopás:A 3 élű keményfém marók (Ø12 mm) elsődleges vágóélein mért élkopás (VBmax) szerszámkészítő mikroszkóppal (Mitutoyo TM-505) minden 25. alkatrész után. A szerszámokat VBmax = 0,3 mm értéknél cseréltük.

• Forgácselemzés:A forgácsot minden tétel után összegyűjtötték. A „ragadósságot” 3 független kezelő értékelte 1-től (szabadon folyó, száraz) 5-ig (csomós, zsíros) terjedő skálán. Az átlagos pontszámot rögzítették. A forgácsméret-eloszlást időszakosan elemezték.

• Folyadék állapota:Független laboratórium hetente elemzi a folyadékmintákat baktériumszám (CFU/ml), szennyező olajtartalom (%) és koncentráció/pH ellenőrzésére.

• Gép állásideje:Szerszámcserék, forgács okozta elakadások és folyadékkarbantartási tevékenységek rögzítése.

3. Eredmények és elemzés

3.1. Szerszámélettartam-hosszabbítás
A strukturált karbantartási protokoll szerint működő szerszámok következetesen magasabb alkatrészszámot értek el, mielőtt cserére szorultak volna. Az átlagos szerszámélettartam 28%-kal nőtt (a kontrollcsoportban lévő 175 alkatrész/szerszámról a protokoll szerint 224 alkatrész/szerszámra). Az 1. ábra a progresszív élkopás összehasonlítását szemlélteti.

3.2. Forgácsminőség javítása
A forgácsok tapadásának mértéke a kezelt protokoll szerint drámai csökkenést mutatott, átlagosan 1,8-as értéket ért el a kontroll 4,1-es értékéhez képest (73%-os csökkenés). A kezelt folyadék szárazabb, szemcsésebb forgácsokat eredményezett (2. ábra), jelentősen javítva az evakuálást és csökkentve a gép elakadását. A forgácsproblémákkal kapcsolatos állásidő 65%-kal csökkent.

3.3. Folyadékstabilitás
A laboratóriumi elemzés megerősítette a protokoll hatékonyságát:

• A baktériumszám a kezelt rendszerekben 10³ CFU/ml alatt maradt, míg a kontrollcsoportban a 6. hétre meghaladta a 10⁶ CFU/ml-t.

• A kezelt folyadék átlagos olajtartalma <0,5% volt, szemben a kontrollcsoport >3%-os értékével.

• A koncentráció és a pH stabil maradt a kezelt folyadék céltartományán belül, míg a kontroll jelentős eltérést mutatott (a koncentráció 5%-ra, a pH 7,8-ra csökkent).

*1. táblázat: Fő teljesítménymutatók – Irányított vs. kontrollfluidum*

4. Megbeszélés

4.1. Az eredményeket előidéző mechanizmusok
A fejlesztések közvetlenül a karbantartási intézkedésekből erednek:

• Stabil koncentráció és pH:Biztosította az állandó kenőképességet és korróziógátlást, közvetlenül csökkentve a szerszámok abrazív és kémiai kopását. A stabil pH megakadályozta az emulgeálószerek lebomlását, megőrizve a folyadék integritását és megakadályozva a „savanyúsodást”, ami fokozza a forgács tapadását.

• Hatékony szűrés:A finom fémrészecskék (forgácsszemcsék) eltávolítása csökkentette a szerszámok és munkadarabok abrazív kopását. A tisztítófolyadék hatékonyabban áramlott a hűtés és a forgácsmosás során is.

• Csavargó olaj ellenőrzése:A hulladékolaj (a kenőanyagból, hidraulikafolyadékból) megzavarja az emulziókat, csökkenti a hűtési hatékonyságot, és táplálékforrást biztosít a baktériumoknak. Eltávolítása kritikus fontosságú volt az avasodás megelőzése és a folyadék stabilitásának fenntartása érdekében, jelentősen hozzájárulva a tisztább forgácshoz.

• Bakteriális elnyomás:Fenntartja a koncentrációt, a pH-értéket, és eltávolítja az olajhiányos baktériumokat, megakadályozva az általuk termelt savak és iszap képződését, amelyek rontják a folyadék teljesítményét, korrodálják a szerszámokat és kellemetlen szagokat/ragacsos forgácsot okoznak.

4.2. Korlátozások és gyakorlati következmények
Ez a tanulmány egy adott folyadékra (félszintetikus) és alumíniumötvözetre (6061-T6) összpontosított kontrollált, de valósághű gyártási körülmények között. Az eredmények kissé eltérhetnek a különböző folyadékok, ötvözetek vagy megmunkálási paraméterek (pl. nagyon nagy sebességű megmunkálás) esetén. A koncentrációszabályozás, a pH-monitorozás, a szűrés és a szennyeződés eltávolításának alapelvei azonban univerzálisan alkalmazhatók.

• Megvalósítási költség:Beruházást igényel monitorozó eszközökbe (refraktométer, pH-mérő), szűrőrendszerekbe és lefölözőkbe.

• Munkaerő:Fegyelmezett napi ellenőrzéseket és beállításokat igényel a kezelők részéről.

• Megtérülés:A szerszám élettartamának 28%-os növekedése és a forgács okozta állásidő 65%-os csökkenése egyértelmű megtérülést biztosít a befektetésre, ellensúlyozva a karbantartási program és a folyadékkezelő berendezések költségeit. A folyadékürítés gyakoriságának csökkenése (a hosszabb olajteknő élettartama miatt) további megtakarítást jelent.

5. Következtetés

Az alumínium CNC vágófolyadék karbantartása nem opcionális az optimális teljesítmény érdekében; kritikus működési gyakorlat. Ez a tanulmány azt mutatja, hogy egy strukturált protokoll, amely a napi koncentráció és pH-monitorozásra (célok: 7-9%, pH 8,5-9,2), a kétlépcsős szűrésre (40µm + 10µm) és az agresszív szennyeződési olaj eltávolítására (>95%) összpontosít, jelentős, mérhető előnyöket biztosít:

1. Meghosszabbított szerszámélettartam:Átlagosan 28%-os növekedés, ami közvetlenül csökkenti a szerszámköltségeket.

2. Tisztítóforgács:73%-kal csökkent a tapadás, ami drasztikusan javítja a forgácseltávolítást és csökkenti a gép elakadását/leállási idejét (65%-os csökkenés).

3. Stabil folyadék:Gátolta a baktériumok szaporodását és megőrizte az emulzió integritását.

A gyáraknak prioritásként kell kezelniük a fegyelmezett folyadékgazdálkodási programok bevezetését. A jövőbeli kutatások feltárhatják az adott adalékanyag-csomagok hatását e protokoll keretében, vagy az automatizált valós idejű folyadékfelügyeleti rendszerek integrációját.