Sobre todo, el boom de los grandes aviones los está volviendo patas arriba Mundo material um: De repente, titanio, aleaciones a base de níquel, aceros de alta resistencia y plásticos de fibra de carbono (CFRP) deben mecanizarse a gran escala y con alta productividad. Los conceptos de lubricantes refrigerantes convencionales en producción a menudo alcanzan aquí sus límites físicos. Un nuevo concepto de refrigeración es el enfriamiento criogénico, en la ISF Universidad TU Dortmund está siendo investigado. 

Refrigeración starrag kryogne

 

El enfriamiento criogénico no es nada nuevo en sí mismo, ya que existía en los Estados Unidos ya en la década de 1950. primeros intentos de enfriamiento con CO2. A fines de la década de 1990, hubo un importante proyecto de investigación en la Universidad de Columbia con doce empresas industriales sobre enfriamiento con nitrógeno. El Instituto de Mecanizado de Producción (ISF) comenzó en 2003 con aceros de alta aleación y en los últimos años se ha ocupado intensamente del enfriamiento criogénico al mecanizar materiales especiales como el titanio y las aleaciones a base de níquel.

Refrigeración criogénica al mecanizar aleaciones de titanio

El enfriamiento criogénico es particularmente beneficioso para el aleaciones de titanioque somos muy limitados en cuanto a material de corte. Se puede encontrar aquí con el instrumentos Utilice solo metales duros porque los bordes cortantes de cerámica y CBN se desgastan después de poco tiempo. Para aumentar la productividad al mecanizar titanio con herramientas de metal duro, se requiere un proceso de enfriamiento adaptado. Aquí, por ejemplo, se ha demostrado la lubricación por refrigeración a alta presión.

Con el nuevo proceso de enfriamiento, el Herramienta de vida o aumentar la velocidad de corte y por tanto la productividad del mecanizado. Sin duda, este es un factor muy motivador, por ejemplo, en la industria de la aviación en rápido crecimiento, que cada vez tiene más que usar titanio debido a la creciente participación de CFRP.

Investigaciones de diferentes conceptos de enfriamiento.

El ISF llevó a cabo experimentos con inundaciones, alta presión, CO2-Schneestrahlkühlung y combinaciones de tecnología criogénica y lubricación por cantidad mínima. Para Inconel 718, una aleación a base de níquel para el rango de alta temperatura, se encontró que con CO puro2-Enfriar la falta de lubricación provoca un desgaste severo. Una combinación con lubricación de cantidad mínima (MQL) - un mecanizado cuasi-seco - reduce el desgaste de flancos y muescas.


estación de trabajo Developmentscout VDUEstación de trabajo ergonómica para computadora en la oficina y la oficina en casa


Sin embargo, el éxito se mantiene y cae con la Tipo de alimento, la presión de suministro de la cantidad mínima y la correcta selección del aceite MQL resistente al frío. Todavía es necesario actuar en el diseño. Solo nos enfocamos en CO en enfriamiento criogénico2, depende del tipo de enfriamiento de la herramienta.

El enfriamiento interno de la herramienta, que es técnicamente muy complejo debido a la introducción de orificios de refrigerante, solo se puede realizar con nitrógeno, ya que el nitrógeno está presente a una temperatura de casi -200 grados Celsius durante toda la alimentación. Si el medio refrigerante se suministra externamente a través de boquillas, tanto nitrógeno como CO2 adecuado. El CO existente2 Aunque con menos 82 grados Celsius tiene una temperatura más baja que el nitrógeno, la capacidad calorífica específica es mayor, ya que el CO2 está presente en forma líquida hasta la salida de la boquilla.

Nueva tendencia en tecnología de enfriamiento.

Refrigeración criogénica ACP


Por cierto, el enfriamiento criogénico es un tendencia real y no exageración: Por un lado, la industria aeronáutica tiene una clara necesidad de procesos más eficientes y, por otro lado, hemos demostrado, desde la perspectiva de la investigación, las ventajas esenciales de la tecnología criogénica como forma de incrementar la productividad. El interés está ahí: así lo demuestra Premium Aerotec GmbH, un proveedor líder en la industria, que ya ha comprado máquinas con enfriamiento criogénico y está probando la tecnología.

La economía del enfriamiento criogénico depende de que CO2consumo desde. Para reducir los costes del consumo de dióxido de carbono, ya hemos realizado estudios para reducir el consumo. Hemos demostrado que con un CO significativamente reducidocaudal másico se puede mecanizar con precisión de 2,7 a 0,6 kilogramos por minuto con igual de buenos resultados. Con una mayor optimización y reducción del CO2Se espera que el consumo aumente significativamente la productividad, lo que compensa el enfriamiento criogénico.

Adaptación a herramienta y máquina.

Para los criogénicos Refrigeración por chorro de nieve necesitamos herramientas modificadas. Se pueden utilizar las herramientas para enfriamiento de alta presión cuyas boquillas están conectadas al CO2-El chorro de nieve se puede ajustar en términos de distancia, forma, diámetro y posiblemente la posición. En máquinas herramienta, un suministro de CO estanco al gas y a la presión2-Chorro de nieve a través de la torreta y al fresar a través del husillo.


Suministro de refrigerante MapalEnfriamiento optimizado al frotar basado en la fabricación aditiva.


Sin embargo, en contraste con el enfriamiento con nitrógeno con sus temperaturas extremadamente bajas de alrededor menos 200 grados Celsius No se preocupe por la compensación térmica al diseñar las máquinas. En el CO2Enfriar todo es bastante simple: se requiere un tanque en la máquina y líneas resistentes a la presión. Por lo tanto, este tipo de enfriamiento criogénico también se puede adaptar con relativa facilidad: por lo tanto, también se presta a ingenieros mecánicos que desean adquirir experiencia con él. Con nitrógeno, todo el diseño es más complicado.

Por cierto, hemos demostrado en las pruebas que el desgaste de las aleaciones de titanio también se puede reducir significativamente en comparación con el enfriamiento a alta presión. además, el enfriamiento efectivo el punto de acción y el desplazamiento del oxígeno a una influencia reducida en las zonas de borde.

Información del autor
henrik abrahams

Hendrik Abrahams es científico del Instituto de Producción de Mecanizado (ISF) de la Universidad Técnica de Dortmund.