16.09.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Termisk, reologisk og tribologisk indsigt i skærevæsker med NETZSCH analyseinstrumenter
Uanset om det drejer sig om bilindustrien, flykonstruktion eller fremstilling af præcisionsmaskindele, har skærevæsker altid spillet en vigtig rolle for at forhindre varmerelaterede skader og sikre, at komplekse fremstillingsprocesser forløber gnidningsløst. Skærevæskernes termiske, reologiske og tribologiske ydeevne er afgørende for at optimere processtabilitet og produktivitet. Se, hvordan NETZSCH instrumenter kan hjælpe her.
I dag er metalbearbejdningsvæsker (MWF'er) afgørende for moderne bearbejdningsoperationer. De forlænger værktøjets levetid, forbedrer overfladefinishen, øger proceseffektiviteten og fremmer effektiv varmestyring.
Efterhånden som fremstillingsprocesserne bliver mere krævende, især i højhastigheds- og præcisionsmiljøer, er det vigtigt at forstå skærevæskernes termiske, reologiske og tribologiske ydeevne for at optimere processtabiliteten og produktiviteten.
En nylig undersøgelse, der blev offentliggjort i magasinet Lubricants (MDPI), giver en sammenlignende evaluering af skæreolier og vandbaserede MWF'er under simulerede bearbejdningsforhold. Undersøgelsen havde til formål at give brugbar indsigt i væskeformulering, smøreevne og varmeafledning under metalskæring.
Karakterisering med flere parametre med NETZSCH Thermal Analysis and Rheology Solutions
Undersøgelsen omfattede tolv kommercielt relevante metalbearbejdningsvæsker, der blev evalueret ved hjælp af højpræcisionsinstrumenter fra NETZSCH-Gerätebau GmbH.
Disse tests blev designet til nøjagtigt at simulere de belastninger, der typisk opleves i virkelige bearbejdningsoperationer - såsom forskydning, kontakttryk og termisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning - og dermed muliggøre en grundig evaluering af hver væskes egenskaber.
De reologiske målinger blev udført med NETZSCH Kinexus Pro+ rotationsreometer.
Resultaterne viste en klar kontrast: Vandbaserede skærevæsker udviste forskydningsfortyndende adfærd; med faldende viskositet, når forskydningshastigheden steg. Disse egenskaber gør dem velegnede til dynamiske operationer ved høj hastighed, hvor der kræves tilpasningsevne til skiftende forhold. I modsætning hertil opretholdt skæreolierne en mere newtonsk profil med stabil viskositet under varierende forskydningsforhold, hvilket er en fordel i stabile processer eller ved finpudsning.
MWF'ernes tribologiske ydeevne blev evalueret ved hjælp af en tribo-celle monteret på den samme Kinexus-platform. Resultaterne viste, at skæreolier havde en forbedret smøreevne under blandede og fuldfilmsforhold, især ved høje temperaturer. Vandbaserede væsker viste dog mere stabile friktionsegenskaber over et bredere spektrum af hastigheder og kontakttryk, hvilket indikerer deres alsidighed i variable bearbejdningsopsætninger.
Måling af friktionskoefficienten (COF) gav yderligere indsigt: Skæreolier viste større COF-reduktion under forhold med høj temperatur og høj StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning, mens vandbaserede kølemidler opretholdt en mere ensartet COF, hvilket tyder på pålidelig ydeevne i forskellige bearbejdningsmiljøer.
MWF'ernes termiske opførsel blev analyseret ved hjælp af flere NETZSCH instrumenter.
Ved hjælp af DSC 204 F1 Phoenix® identificerede forskerne specifikke varmekapaciteter og faseovergange, herunder en tydelig ændring fra fast til flydende omkring 0 °C i vandbaserede væsker.
Dette er især relevant i applikationer, der involverer opbevaring ved lav temperatur eller kryobearbejdning.
Endelig blev Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheden mm2/s) er en materialespecifik egenskab til karakterisering af ustabil varmeledning. Denne værdi beskriver, hvor hurtigt et materiale reagerer på en temperaturændring.termisk diffusivitet og Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne målt med LFA 467 HyperFlash®, hvilket viser, at vandbaserede MWF'er overgår skæreolier i begge målinger. At opretholde procestemperaturkontrol og undgå varmerelaterede skader på værktøjer og dele kræver denne overlegne varmeoverførselskapacitet.
Samarbejde på tværs af institutioner
Undersøgelsen var resultatet af et tæt samarbejde mellem NETZSCH-Gerätebau GmbH og Leibniz University of Hannover.
Medforfattere fra NETZSCH bidrog med teknisk ekspertise inden for termisk analyse og reologisk karakterisering og støttede udviklingen af en robust metode og ramme for datafortolkning. Synergien mellem akademisk forskning og industriel instrumentering gjorde det muligt at foretage en omfattende sammenligning af kølemiddelegenskaber og smørestrategier til metalbearbejdning.
Denne undersøgelse tilbyder et værdifuldt datasæt og en metodisk reference for fagfolk, der er involveret i valg af væske til bearbejdning, udvikling af kølemiddel eller simulering af skæreprocesser.
For at udforske de komplette metoder, data og resultater henvises til den fulde artikel, som er tilgængelig via open access:
TECH TALK - Banebrydende innovationer inden for materiale- og batteritestning
Deltag i vores NETZSCH TECH TALK - 30 minutter, fyldt med indsigt: termisk analyse gjort let med de nye DSC-funktioner, intelligent software, reologi, brandprøvning og reaktionskalorimetri præsenteret af vores fire eksperter.
Michael Müller, vores anerkendte leder af softwareafdelingen på NETZSCH Analyzing & Testing, vil moderere arrangementet og sætte scenen for en dynamisk og indsigtsfuld oplevelse.
- Live online-session onsdag den 10. december 2025
- Sessioner kl. 9:00 og 16:00 (CET - centraleuropæisk tid)
Lyt med og få de seneste opdateringer på bare en halv time!
