16.09.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Termiczny, reologiczny i trybologiczny wgląd w ciecze chłodząco-smarujące za pomocą instrumentów analitycznych NETZSCH
Niezależnie od tego, czy chodzi o przemysł motoryzacyjny, budowę samolotów czy produkcję precyzyjnych części maszyn, płyny chłodząco-smarujące zawsze odgrywały kluczową rolę w zapobieganiu uszkodzeniom związanym z ciepłem i zapewnianiu płynnego przebiegu złożonych procesów produkcyjnych. Wydajność termiczna, reologiczna i trybologiczna cieczy chłodząco-smarujących ma zasadnicze znaczenie dla optymalizacji stabilności i wydajności procesu. Dowiedz się, w jaki sposób przyrządy NETZSCH mogą pomóc tutaj.
Obecnie płyny do obróbki metali (MWF) są niezbędne w nowoczesnych operacjach obróbki skrawaniem. Wydłużają one żywotność narzędzi, poprawiają wykończenie powierzchni, zwiększają wydajność procesu i ułatwiają efektywne zarządzanie temperaturą.
Ponieważ procesy produkcyjne stają się coraz bardziej wymagające, szczególnie w środowiskach wymagających dużych prędkości i precyzji, zrozumienie właściwości termicznych, reologicznych i trybologicznych płynów chłodząco-smarujących ma zasadnicze znaczenie dla optymalizacji stabilności i wydajności procesu.
Ostatnie badanie, opublikowane w magazynie Lubricants (MDPI), oferuje ocenę porównawczą olejów do cięcia i MWF na bazie wody w symulowanych warunkach obróbki. Badanie miało na celu zapewnienie praktycznego wglądu w formułę płynu, wydajność smarowania i rozpraszanie ciepła podczas cięcia metalu.
Wieloparametrowa charakterystyka dzięki rozwiązaniom do analizy termicznej i reologii NETZSCH
W badaniu wzięło udział dwanaście płynów do obróbki metali o znaczeniu komercyjnym, ocenianych przy użyciu precyzyjnego oprzyrządowania przez NETZSCH-Gerätebau GmbH.
Testy te zostały zaprojektowane tak, aby dokładnie symulować naprężenia typowe dla rzeczywistych operacji obróbki skrawaniem - takie jak ścinanie, nacisk kontaktowy i NapięcieOdkształcenie opisuje deformację materiału, który jest obciążony mechanicznie przez siłę zewnętrzną lub naprężenie. Mieszanki gumowe wykazują właściwości pełzania, jeśli zastosowane zostanie obciążenie statyczne.obciążenie termiczne - umożliwiając w ten sposób dokładną ocenę właściwości każdego płynu.
Pomiary reologiczne przeprowadzono za pomocą reometru rotacyjnegoNETZSCH Kinexus Pro+.
Wyniki wykazały wyraźny kontrast: Płyny do cięcia na bazie wody wykazywały właściwości rozrzedzania ścinaniem; ze zmniejszającą się lepkością wraz ze wzrostem szybkości ścinania. Cechy te sprawiają, że dobrze nadają się one do dynamicznych, szybkich operacji, w których wymagana jest zdolność adaptacji do zmieniających się warunków. W przeciwieństwie do nich, oleje do obróbki skrawaniem zachowywały bardziej newtonowski profil, oferując stabilną lepkość w zmiennych warunkach ścinania, co jest korzystne w procesach w stanie ustalonym lub w zastosowaniach wymagających precyzyjnej obróbki wykańczającej.
Wydajność tribologiczną MWF oceniono przy użyciu komory tribologicznej zamontowanej na tej samej platformie Kinexus. Wyniki dowiodły, że oleje do cięcia charakteryzowały się lepszą wydajnością smarowania w warunkach mieszanych i pełnowarstwowych, szczególnie w podwyższonych temperaturach. Jednak płyny na bazie wody wykazały bardziej stabilną charakterystykę tarcia w szerszym zakresie prędkości i nacisków kontaktowych, co wskazuje na ich wszechstronność w zmiennych konfiguracjach obróbki.
Pomiar współczynnika tarcia (COF) dostarczył dalszych informacji: oleje do cięcia wykazały większą redukcję COF w warunkach wysokiej temperatury i dużego obciążenia, podczas gdy chłodziwa na bazie wody utrzymywały bardziej spójny COF, co sugeruje niezawodne działanie w różnych środowiskach obróbki.
Zachowanie termiczne MWF zostało przeanalizowane przy użyciu wielu instrumentów NETZSCH.
Korzystając z DSC 204 F1 Phoenix® , naukowcy zidentyfikowali specyficzne pojemności cieplne i przejścia fazowe, w tym wyraźną zmianę ciała stałego w ciecz około 0°C w płynach na bazie wody.
Jest to szczególnie istotne w zastosowaniach związanych z przechowywaniem w niskich temperaturach lub obróbką krio.
Analizator termograwimetryczny TG 209 F1 Libra® potwierdził, że oleje do cięcia są bardziej odporne na degradację termiczną niż preparaty na bazie wody, rozkładając się w wyższych temperaturach - co jest zaletą w przypadku długich cykli obróbki lub stref o wysokiej temperaturze.
Wreszcie, dyfuzyjność cieplna i Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.przewodność cieplna zostały zmierzone za pomocą LFA 467 HyperFlash®, pokazując, że MWF na bazie wody przewyższają oleje do cięcia w obu metrykach. Utrzymanie kontroli temperatury procesu i unikanie uszkodzeń narzędzi i części spowodowanych wysoką temperaturą wymaga tej doskonałej zdolności przenoszenia ciepła.
Współpraca między instytucjami
Badanie było wynikiem ścisłej współpracy między NETZSCH-Gerätebau GmbH i Uniwersytetem Leibniza w Hanowerze.
Współautorzy z NETZSCH wnieśli wiedzę techniczną w zakresie analizy termicznej i charakterystyki reologicznej, wspierając rozwój solidnej metodologii i ram interpretacji danych. Synergia między badaniami akademickimi a oprzyrządowaniem przemysłowym ułatwiła kompleksowe porównanie właściwości chłodziwa i strategii smarowania w obróbce metali.
Badanie to oferuje cenny zestaw danych i odniesienie do metodologii dla profesjonalistów zajmujących się doborem płynów do obróbki skrawaniem, opracowywaniem chłodziw lub symulacją procesów skrawania.
Aby zapoznać się z pełnymi metodami, danymi i wynikami, zapoznaj się z pełnym artykułem, który jest dostępny w otwartym dostępie:
TECH TALK - Przełomowe innowacje w testowaniu materiałów i akumulatorów
Dołącz do naszego NETZSCH TECH TALK - 30 minut, pełne spostrzeżeń: analiza termiczna ułatwiona dzięki nowym funkcjom DSC, inteligentne oprogramowanie, reologia, badania ogniowe i kalorymetria reakcyjna prezentowane przez naszych czterech ekspertów.
Michael Müller, nasz uznany szef działu oprogramowania w NETZSCH Analyzing & Testing, będzie moderował wydarzenie i przygotuje grunt pod dynamiczne i wnikliwe doświadczenie.
- Sesja online na żywo w środę, 10 grudnia 2025 r
- Sesje o godzinie 9:00 i 16:00 (czasu środkowoeuropejskiego)
Bądź na bieżąco z najnowszymi informacjami w zaledwie pół godziny!
