液体を切断する代わりに液体窒素

2023-10-31

液体を切断する代わりに液体窒素、ゼロ未満の100度以上の環境での機械加工、切断！

ツールウェアメカニズムでは、「摩耗」自体がツール障害の唯一の原因ではなく、「高温」がツールの本当の敵です。

高温の影響により、ツールのわずかな摩耗は「自己拡大」する可能性があります。つまり、切断中に摩擦が増加するため、ツールの最先端がわずかに鈍くなると、切削熱が増加する可能性があるため、ツールの温度が上昇すると、ツール材料ソフトが増加します。ツールの最先端は、より速い速度でさらにパッシネーションを行うための刃先であり、ツールの不動態化がより深刻なほど、切断摩擦が大きくなるほど、ツールの温度が高く、悪循環を形成します。最終的に、このツールは、切断熱によって駆動される「自己加速曲線」で失敗します。

「クーラント」と呼ばれる切断液は、冷却機能を提供することに完全に成功していません。鋳造可能な冷却は処理プロセス中に発生した熱の一部を排除できますが、その冷却作用は特定の距離で分離され、実際の加熱ゾーン（つまり、ツールがチップの下でワークピース材料を切断する切断ゾーン）に到達することはできません。スピンドルの内側のチャネルを通ってクーラントを運ぶ方法は、クーラントを切断ゾーンに近づけようとしますが、ブレードの内側を通るクーラントを運ぶ新しい技術は、クーラントを切断ゾーンに非常に近づけます。

従来のウェット切断では、切断液の主な役割は、熱を奪うためにツールとワークを潤滑および/またはスプレーすることです。低温切断処理では、切断液（液体窒素）の役割は冷蔵です。注ぐクーラントの温度は+20°Cである場合がありますが、液体窒素の温度は-196°Cで、220°C近くの差があります。このような大きな温度差は、ナイフを熱吸収体に変えるのに十分です。温度が非常に低いため、このツールはカッティングエッジからツールボディへの切断熱をスポンジのように吸い込むことができます。。

液体窒素冷却の性能の利点を定量的に分析するために、チタン合金の機械加工特性に対するさまざまな冷却方法の影響を、切断テストによって比較しました。下の図に示すように、冷却液の冷却条件下では、表面切削速度300sfm（90m/min）（チタン合金の高速切断）で処理されたツールは、1分後に鈍化します。低温切断条件下では、ツールを10分間確実に処理する前に、鈍化することができます。切削速度が400sfm（120m/min）に増加すると、同じツールのサービス寿命は5倍異なります。図の2つのパフォーマンス曲線の間の面積は、2つの冷却方法の生産性の違いを反映しています。このゾーンで加工するとき、ユーザーが冷却方法を注ぐ代わりに低温切断方法を使用する場合、同じツール寿命を維持しながらより高い切断速度を選択したり、同じ切断速度でより長いツール寿命を取得したりできます。

2つの冷却方法でチタン合金を切断するときのツール寿命の比較

これらの2つのパフォーマンス曲線は最終的に収束します。切削速度が低い場合、低温切断と従来の鋳造冷却切断のパフォーマンスの差が最大です。切削速度が向上すると、この差は徐々に減少します。切断速度が非常に高い値に達すると、この違いは完全に消えます。次の図に示されているステンレス鋼切断テストでは、切削速度が300sfm（90m/min）未満の場合、低温切断のツール寿命は、冷却切断の10倍です。切削速度が400sfm（120m/min）に増加すると、この差は徐々に4倍に減少します。切断速度が約650sfm（200m/min）に増加すると、この差は存在しなくなります。

ステンレス鋼を2つの冷却方法で切断するときのツール寿命の比較

パフォーマンスを削減することの利点に加えて、低温切断技術を使用することには他の利点があります。これは、従業員の個人的な安全を確保するための低温切断技術の潜在的な利点です。低温加工の後、機械の表面に滑りやすい切断液が残っていないため、一部のオペレーターが大きな工作機械ワークベンチで歩き回る必要がある場合がある場合、スリップ傷害のリスクを大幅に減らすことができます。

他の利点は環境保護に関係しています。人工冷却剤を使用する代わりに、コールドカッティングは空気から窒素を使用し、最終的に空気に戻ります。したがって、廃棄物液を処分する必要はありません。窒素は、空気または加工された医療機器、またはその他の敏感なワークピースを汚染しません。

液体窒素冷却低温（超低温度）処理の使用。金属材料、非金属材料、および問題の処理が困難な複合材料を処理するのが難しいものを解決します。

液体窒素冷却切断研削を使用する場合、潤滑剤を使用して、チップ形成の過程で潤滑の問題を解決する必要があります。同時に、ワークピースの新しい金属表面は強力な化学活性を持ち、空気にさらされるとすぐに錆びます。したがって、ワークピースと工作機械の錆びを防ぐために、一部のアンチラスト剤を使用する必要があります。。

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