Fluides de coupe des métaux: signification, fonctions et types

Après avoir lu cet article, vous en apprendrez plus sur: - 1. Signification des fluides de coupe des métaux 2. Fonctions des fluides de coupe 3. Propriétés souhaitables 4. Types.

Signification des fluides de coupe des métaux:

Dans le processus de coupe du métal, la guérison est générée en raison des actions suivantes:

je. Déformation plastique du métal dans la zone de cisaillement.

ii. Frottement entre la puce et la surface de coupe de l'outil.

iii. Action de frottement entre le travail et la surface de flanc de l’outil.

Si nous touchons l’œuvre, l’outil ou la puce, nous les trouverons chauds. Parmi les trois éléments, la puce est l'élément le plus chaud. Selon les considérations énergétiques, 70% de la chaleur est évacuée par puce, 20% par outil et 10% par le travail. La chaleur modifie les propriétés de l'outil telles que la dureté. Il perd sa dureté à mesure que la température augmente. Il en résulte une usure accrue de l'outil, ce qui entraîne une détérioration de l'état de surface de l'ouvrage. La figure 9.41 (a) montre la répartition en pourcentage de la chaleur totale générée entre la puce, l'outil et la pièce à différentes vitesses de coupe.

Pour conserver la précision de l’outil de coupe, l’état de surface de la pièce et une durée de vie accrue, l’utilisation des fluides de coupe a débuté il ya un siècle. Le fluide de coupe comprend les lubrifiants et les liquides de refroidissement.

Les lubrifiants réduisent le frottement ou l'usure entre l'outil et le travail, tandis que les réfrigérants évacuent la chaleur générée lors de la déformation du métal. Les fluides de coupe permettent d’obtenir un meilleur état de surface et un contrôle dimensionnel plus étroit.

Fonctions des fluides de coupe:

Les principales fonctions des fluides de coupe dans les processus d’usinage sont les suivantes:

1. Pour dissiper la chaleur:

Dissiper la chaleur générée lors de l'usinage.

2. Pour refroidir la pièce:

Refroidir la pièce par la chaleur évacuée par le liquide de refroidissement.

3. Pour refroidir l'outil:

Refroidir l'outil de coupe en refroidissant la zone de coupe.

4. Réduire le frottement et l'usure:

Pour réduire le frottement et l'usure de l'outil à l'aide de lubrifiants.

5. Réduire les forces et la consommation d’énergie:

Il réduit la consommation d'énergie lors de la découpe du matériau, en réduisant l'usure.

6. Améliorer la durée de vie de l'outil:

En dissipant correctement la chaleur.

7. Améliorer la finition de surface:

En emportant la chaleur du matériau de travail.

8. Pour vider les puces:

Gardez la zone de coupe exempte de copeaux chauds. Également pour provoquer la fragmentation des copeaux en petites pièces.

9. Pour protéger la surface usinée de la corrosion environnementale:

Des inhibiteurs de corrosion tels que le nitrate de sodium ou la triéthanolamine sont ajoutés aux fluides de coupe pour empêcher la corrosion de la surface usinée.

Propriétés souhaitables du fluide de coupe:

1. Qualités de lubrification:

Cette qualité réduit la force de friction entre le travail et l'outil. Il empêche également la formation de bord construit.

2. Capacité de transport (refroidissement) à haute température:

Le fluide de coupe doit transporter rapidement de plus en plus de chaleur de la zone de coupe. Ainsi, réduisant la température de travail et de l'outil. Cela réduira l'usure de l'outil, augmentera sa durée de vie et son état de surface.

Une faible réduction de température peut augmenter considérablement la durée de vie de l'outil, selon la relation empirique suivante:

Tθ ⁿ = K

Où, T = Durée de vie de l'outil (min)

θ = Température à l'interface de l'outil à puce (° C)

n = Un exposant dépend de la forme et du matériau de l'outil

K = constante

3. résistant à la corrosion:

Le fluide de coupe doit éviter que le matériau de travail ne rouille ou ne rouille. A cette fin, un inhibiteur de corrosion tel que le nitrate de sodium est ajouté dans le fluide de coupe.

4. Basse viscosité:

Il doit avoir une faible viscosité pour que les copeaux et la saleté puissent se déposer rapidement.

5. Stabilité:

Il devrait avoir une longue durée de vie, c'est-à-dire qu'il ne devrait pas être gâté rapidement, à la fois en utilisation et en stockage.

6. Non toxique:

Il devrait être non toxique et ne devrait pas être nocif pour la peau humaine.

7. Ininflammable:

Il devrait avoir un point éclair élevé et ne devrait pas brûler facilement.

8. non-fumeur:

Il ne devrait pas fumer ou mousser facilement.

9. Petite taille moléculaire:

Il doit avoir une petite taille moléculaire pour permettre une diffusion rapide et une meilleure pénétration à l'interface puce-outil.

10. Stable chimiquement ou inerte:

Il ne doit pas réagir négativement avec le matériau de travail.

11. Inodore:

Il devrait être exempt d'odeurs indésirables.

Types de fluides de coupe:

Une variété de fluides de coupe sont disponibles pour répondre aux exigences des processus d'usinage. Bien qu'il n'y ait pas de fluide de coupe tout usage, certains offrent une polyvalence considérable, tandis que d'autres sont destinés à une application spécifique.

Les types de base de fluides de coupe sont les suivants:

1. l'eau:

L'eau a une chaleur spécifique élevée mais sa lubrification est médiocre. En outre, il encourage la rouille. Il est utilisé comme agent de refroidissement lors du meulage des outils.

2. Huiles solubles (émulsions):

Les huiles solubles ou émulsifiables sont le type le plus répandu de fluides de coupe utilisés dans les opérations d’usinage.

Ceux-ci sont composés de:

je. Huile soluble.

ii. Émulsifiants (sulfonate de sodium, gras, savon acide, esters).

iii. Additifs (résistance à la corrosion ou agents de couplage).

iv. Eau (pour dilution 1-20%).

Les émulsifiants sont des substances chimiques qui provoquent la suspension de minuscules gouttelettes d’huile dans l’eau. Les additifs sont des produits chimiques résistant à la corrosion ou des agents de couplage. Les agents de couplage fournissent une émulsion blanche sans huile ni crème se séparant après mélange avec de l'eau. Le niveau de dilution à 5% est le niveau de dilution le plus courant. Ces fluides ont des capacités de lubrification moyennes et de bonnes propriétés de refroidissement. Les huiles solubles conviennent aux opérations de coupe légères sur des machines d'usage général lorsque les taux d'élimination des métaux sont faibles.

3. huiles minérales:

Les huiles minérales sont utilisées pour les opérations de coupe plus lourdes en raison de leurs bonnes propriétés lubrifiantes. On les trouve couramment dans les machines de production où des taux d'élimination de métal élevés sont utilisés. Ils conviennent mieux aux aciers, mais ne doivent pas être utilisés sur le cuivre ou ses alliages, car ils ont un effet corrosif.

4. Huiles droites (huiles de pétrole ou de légumes):

L'huile pure est une huile de pétrole ou végétale utilisée sans dilution dans de l'eau. Les huiles de paraffine, les huiles naphténiques, les huiles végétales sont quelques exemples d’huiles simples. On dit que les huiles droites offrent une excellente lubrification. Pour les exigences environnementales favorables, les huiles végétales sont préférables en raison de leur facilité de biodégradation et d’élimination. Par contre, ils sont peu utiles car ils sont susceptibles de se décomposer et de sentir mauvais.

5. Fluides synthétiques:

Ce sont des fluides à base d’eau et ne contiennent aucune huile minérale. Ils ont une taille de particules typique de 0, 003 mm. L'eau fournit d'excellentes propriétés de refroidissement. Mais crée un problème de corrosion. En outre, pas efficace comme lubrifiant. Pour prévenir la formation de rouille, des inhibiteurs de rouille sont ajoutés.

6. Fluides semi-synthétiques:

Ce sont des mélanges d’huiles solubles (émulsions) et de fluides synthétiques (fluides à base d’eau). Environ 5 à 20% d'huile minérale est émulsionnée avec de l'eau pour produire une microémulsion. La taille varie de 0, 01 à 0, 1 mm. C'est assez petit pour transmettre tous les incidents légers.

Ces types de fluides sont largement utilisés en raison de leurs avantages à la fois pour les huiles solubles et les huiles synthétiques.

Certains avantages majeurs sont:

je. Dissipation rapide de la chaleur.

ii. Propreté du système.

iii. Bio-résistance (due à la petite taille des particules).