16.09.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Aperçu thermique, rhéologique et tribologique des fluides de coupe à l'aide des instruments d'analyse NETZSCH
Que ce soit dans l'industrie automobile, la construction aéronautique ou la fabrication de pièces de machines de précision, les fluides de coupe ont toujours joué un rôle clé dans la prévention des dommages liés à la chaleur et dans le bon déroulement des processus de fabrication complexes. Les performances thermiques, rhéologiques et tribologiques des fluides de coupe sont essentielles pour optimiser la stabilité et la productivité des processus. Découvrez ici comment les instruments NETZSCH peuvent vous aider.
Aujourd'hui, les fluides de travail des métaux (MWF) sont essentiels pour les opérations d'usinage modernes. Ils prolongent la durée de vie des outils, améliorent la finition des surfaces, renforcent l'efficacité des processus et facilitent une gestion thermique efficace.
Les processus de fabrication devenant plus exigeants, en particulier dans les environnements à grande vitesse et de précision, il est essentiel de comprendre les performances thermiques, rhéologiques et tribologiques des fluides de coupe pour optimiser la stabilité et la productivité des processus.
Une étude récente, publiée dans le magazine Lubricants (MDPI), propose une évaluation comparative des huiles de coupe et des fluides de coupe à base d'eau dans des conditions d'usinage simulées. L'étude visait à fournir des informations utiles sur la formulation des fluides, les performances de lubrification et la dissipation de la chaleur dans les applications de coupe des métaux.
Caractérisation multi-paramètres avec NETZSCH Solutions d'analyse thermique et de rhéologie
L'étude a porté sur douze fluides de travail des métaux commercialement pertinents, évalués à l'aide d'instruments de haute précision par NETZSCH-Gerätebau GmbH.
Ces tests ont été conçus pour simuler avec précision les contraintes typiques des opérations d'usinage réelles - telles que le cisaillement, la pression de contact et la charge thermique - permettant ainsi une évaluation approfondie des caractéristiques de chaque fluide.
Les mesures rhéologiques ont été effectuées à l'aide du rhéomètre rotatif Kinexus Pro+ (NETZSCH ).
Les résultats ont montré un contraste évident : Les fluides de coupe à base d'eau présentent un comportement d'Effet de cisaillementLe type le plus courant de comportement non newtonien est l'amincissement par cisaillement ou l'écoulement pseudoplastique, où la viscosité du fluide diminue avec l'augmentation du cisaillement.amincissement par cisaillement, avec une viscosité décroissante à mesure que le taux de cisaillement augmente. Ces caractéristiques les rendent bien adaptés aux opérations dynamiques et à grande vitesse où l'adaptabilité aux conditions changeantes est nécessaire. En revanche, les huiles de coupe ont conservé un profil plus newtonien, offrant une viscosité stable dans des conditions de cisaillement variables, ce qui est avantageux dans les processus stables ou les applications de finition fine.
Les performances tribologiques des MWF ont été évaluées à l'aide d'une cellule tribo montée sur la même plate-forme Kinexus. Les résultats ont montré que les huiles de coupe présentaient de meilleures performances de lubrification dans des conditions de film mixte et complet, en particulier à des températures élevées. Cependant, les fluides à base d'eau ont démontré des caractéristiques de frottement plus stables sur une plus large gamme de vitesses et de pressions de contact, ce qui indique leur polyvalence dans des configurations d'usinage variables.
La mesure du coefficient de frottement (COF) a fourni d'autres informations : les huiles de coupe ont montré une plus grande réduction du COF dans des conditions de haute température et de forte charge, tandis que les liquides de refroidissement à base d'eau ont maintenu un COF plus constant, ce qui suggère une performance fiable dans divers environnements d'usinage.
Le comportement thermique des MWF a été analysé à l'aide de plusieurs instruments NETZSCH.
En utilisant le DSC 204 F1 Phoenix® , les chercheurs ont identifié les capacités thermiques spécifiques et les transitions de phase, y compris un changement solide-liquide distinct autour de 0°C dans les fluides à base d'eau.
Ceci est particulièrement pertinent dans les applications impliquant le stockage à basse température ou le cryo-usinage.
L'analyseur thermogravimétrique TG 209 F1 Libra® a confirmé que les huiles de coupe résistent mieux à la dégradation thermique que les formulations à base d'eau, se décomposant à des températures plus élevées - un avantage pour les cycles d'usinage longs ou les zones à haute température.
Enfin, la diffusivité et la conductivité thermiques ont été mesurées à l'aide du LFA 467 HyperFlash®, ce qui montre que les CMM à base d'eau sont plus performants que les huiles de coupe dans ces deux domaines. Le maintien du contrôle de la température du processus et la prévention des dommages liés à la chaleur sur les outils et les pièces nécessitent cette capacité supérieure de transfert de chaleur.
Collaboration entre les institutions
Cette étude est le fruit d'une étroite collaboration entre NETZSCH-Gerätebau GmbH et l'Université Leibniz de Hanovre.
Les coauteurs de NETZSCH ont apporté leur expertise technique en matière d'analyse thermique et de caractérisation rhéologique, contribuant ainsi au développement d'une méthodologie robuste et d'un cadre d'interprétation des données. La synergie entre la recherche universitaire et l'instrumentation industrielle a facilité une comparaison complète des propriétés des liquides de refroidissement et des stratégies de lubrification pour le travail des métaux.
Cette étude offre un ensemble de données précieuses et une référence méthodologique pour les professionnels impliqués dans la sélection des fluides pour l'usinage, le développement des liquides de refroidissement ou la simulation des processus de coupe.
Pour découvrir l'ensemble des méthodes, des données et des résultats, veuillez vous référer à l'article complet, qui est disponible en libre accès :
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