Surtout, le boom des gros aéronefs les bouleverse Monde matériel um: Tout à coup, le titane, les alliages à base de nickel, les aciers à haute résistance et les plastiques en fibre de carbone (CFRP) doivent être usinés à grande échelle et avec une productivité élevée. Les concepts de lubrifiants de refroidissement conventionnels en production atteignent souvent leurs limites physiques ici. Un nouveau concept de refroidissement est le refroidissement cryogénique, à l'ISF Université TU Dortmund fait l'objet de recherches. 

Le refroidissement cryogénique n'est pas vraiment nouveau en soi, comme il existait aux États-Unis dès les années 1950 premières tentatives de refroidissement avec du CO₂. À la fin des années 1990, un important projet de recherche a été lancé à l'Université de Columbia avec douze entreprises industrielles sur le refroidissement à l'azote. L'Institut pour la production d'usinage (ISF) a commencé avec les aciers fortement alliés en 2003 et, ces dernières années, s'est occupé de manière intensive du refroidissement cryogénique lors de l'usinage de matériaux spéciaux tels que le titane et les alliages à base de nickel.

Refroidissement cryogénique lors de l'usinage d'alliages de titane

Le refroidissement cryogénique est particulièrement avantageux pour des alliages de titaneque nous sommes très limités en termes de matériau de coupe. Il peut être trouvé ici avec le outils N'utilisez que des métaux durs, car les arêtes de coupe en céramique et CBN s'usent après un court laps de temps. Afin d'augmenter la productivité lors de l'usinage du titane avec des outils en métal dur, un processus de refroidissement adapté est nécessaire. Ici, par exemple, la lubrification par refroidissement haute pression a fait ses preuves.

Avec le nouveau processus de refroidissement, le Outil de la vie soit augmenter la vitesse de coupe et donc la productivité de l'usinage. C'est certainement un facteur très motivant, par exemple dans l'industrie aéronautique en croissance rapide, qui doit de plus en plus utiliser le titane en raison de la part croissante du PRFC.

Etudes de différents concepts de refroidissement

Pour un excellent mixage pop de vos pistes il est primordial de bien ISF mené des expériences avec l'inondation, haute pression, CO₂-Schneestrahlkühlung et des combinaisons de technologie cryogénique et de lubrification en quantité minimale par. Pour Inconel 718, un alliage à base de nickel destiné aux hautes températures, il a été constaté que, avec du CO pur₂-Refroidir le manque de lubrification entraîne une forte usure. Une combinaison avec une lubrification à quantité minimale (MQL) - un usinage quasi à sec - réduit l'usure des flancs et des entailles.

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Cependant, le succès tient et tombe avec le Type d'aliment, la pression de la quantité minimale d'alimentation et la sélection correcte de l'huile MQL résistante au froid. Il y a encore un besoin d'action dans la conception. En refroidissement cryogénique, nous nous concentrons uniquement sur le CO₂, cela dépend du type de refroidissement de l'outil.

J'ai noté la refroidissement interne des outils, qui est techniquement très complexe en raison de l'introduction de trous de refroidissement, ne peut être mis en œuvre qu'avec de l'azote, car l'azote est présent à une température de près de -200 degrés Celsius pendant toute l'alimentation. Si le fluide de refroidissement est alimenté de l'extérieur via des buses, l'azote et le CO₂ approprié. Le CO sortant₂ Bien que moins 82 degrés Celsius aient une température inférieure à celle de l’azote, la capacité thermique spécifique est plus élevée, car le CO₂ est présent sous forme liquide jusqu'à la sortie de la buse.

Nouvelle tendance dans la technologie de refroidissement

Au fait, le refroidissement cryogénique est un vraie tendance et pas hype: D'une part, l'industrie aéronautique a clairement besoin de processus plus efficaces et, d'autre part, du point de vue de la recherche, nous avons démontré les avantages essentiels de la technologie cryogénique comme moyen d'augmenter la productivité. L'intérêt est là: cela est prouvé par Premium Aerotec GmbH, un fournisseur leader de l'industrie qui a déjà acheté des machines avec refroidissement cryogénique et teste la technologie.

L'économie du refroidissement cryogénique en dépend CO₂consommation de. Afin de réduire les coûts de consommation de dioxyde de carbone, nous avons déjà réalisé des études pour réduire la consommation. Nous avons montré qu'avec un CO considérablement réduit₂ Débit massique peut être usiné avec précision de 2,7 à 0,6 kg par minute avec des résultats tout aussi bons. Avec une optimisation et une réduction supplémentaires du CO₂On s'attend à une consommation entraînant une augmentation significative de la productivité, qui porte ses fruits pour le refroidissement cryogénique.

Adaptation à l'outil et à la machine

Pour le cryogénique Refroidissement par jet de neige nous avons besoin d'outils modifiés. Les outils de refroidissement haute pression peuvent être utilisés dont les buses sont reliées au CO₂-Le jet de neige peut être ajusté en termes de distance, de forme, de diamètre et éventuellement de position. Dans les machines-outils, une alimentation en CO étanche aux gaz et à la pression₂- Jet de neige à travers la tourelle et lors du fraisage à travers la broche.

Refroidissement optimisé lors du frottement basé sur la fabrication additive

Cependant, contrairement au refroidissement à l'azote avec ses températures extrêmement basses d'environ moins 200 degrés Celsius Ne vous inquiétez pas de la compensation thermique lors de la conception des machines. Au CO₂Le refroidissement est simple: un réservoir dans la machine et des conduites résistant à la pression sont nécessaires. Ce type de refroidissement cryogénique peut donc également être installé relativement facilement: il convient donc également aux ingénieurs en mécanique qui souhaitent acquérir de l'expérience. Avec l'azote, toute la conception est plus compliquée.

Incidemment, nous avons montré dans des tests que l'usure peut être considérablement réduite avec les alliages de titane par rapport au refroidissement haute pression. De plus, le refroidissement efficace le point d'action et le déplacement de l'oxygène pour une influence réduite sur les zones de bord.