德國綠能仕 rhenus

 德國綠能仕 rhenus

 德國綠能仕 

應用于復合材料加工的切削液產(chǎn)品

復合材料，如碳纖維強化塑料(CFRP)和玻璃纖維強化塑料(GFRP)因其本身的特性已成為許多行業(yè)的重要原材料；但是，對于這些材料的機械加工卻是困難的。這些材料的鉆加工及機加工通常是使用干式加工。然而，加工后工件質(zhì)量低及材料的大量浪費是生產(chǎn)經(jīng)理們經(jīng)常要面對的難題。潤滑劑專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商RhenusLub為CFRP的加工提出了前瞻性的解決方法：在加工過(guò)程中使用專(zhuān)門(mén)研發(fā)的切削液產(chǎn)品

碳纖維增強塑料（CFRP）和玻璃纖維增強塑料（GFRP）等復合材料因其特殊性能而成為許多行業(yè)的重要原材料，但它們卻很難加工。在這些材料上鉆孔和加工通常是干式操作。然而，由于工件質(zhì)量差、廢料多，經(jīng)常給生產(chǎn)管理人員帶來(lái)挑戰。潤滑劑生產(chǎn)商 Rhenus Lub 提出了一種解決問(wèn)題的前瞻性方法來(lái)加工 CFRP：在加工過(guò)程中使用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的冷卻劑。

越輕越好

例如，汽車(chē)工業(yè)和航空航天工業(yè)都依賴(lài)于輕質(zhì)、高強度和可靠的材料。原因顯而易見(jiàn)：當加工過(guò)程需要加速和提速時(shí)，重量的減輕很快就會(huì )帶來(lái)運行成本的明顯降低。除了鋁、鎂和鈦等高強度輕金屬外，纖維增強聚合物（FRP）也發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。碳纖維增強塑料尤其普遍。它們不僅重量極輕，而且非常堅固。

干式加工接受考驗，結果令人失望

復合材料的需求量很大，但廣泛用于這種創(chuàng )新材料的干式加工工藝效率卻很低。雖然 CFRP 制成的部件已經(jīng)接近凈形，通常只需要進(jìn)行鉆孔或銑削等所謂的簡(jiǎn)單加工操作，但干式加工可能會(huì )導致嚴重的問(wèn)題。這在許多材料專(zhuān)家中已是公開(kāi)的秘密。然而，由于除了傳統的干式加工工藝外沒(méi)有其他真正的替代方法，這些問(wèn)題以及由此導致的成本增加至今仍被人們或多或少地接受。

這仍然是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。加工后的工件具有很大的附加值，但卻有很大的劣勢。這是因為，盡管加工過(guò)程中的速度和進(jìn)給量很低，但由于分層和纖維斷裂，工件的質(zhì)量往往不夠好。工具也承受著(zhù)巨大的壓力： 復合材料中含有的纖維會(huì )導致鉆孔、銑削和磨削裝置快速磨損，從而導致頻繁更換工具。為了抵消這種嚴重磨損，通常使用由多晶金剛石制成的高質(zhì)量工具或帶有類(lèi)金剛石涂層的工具。由此產(chǎn)生的刀具成本巨大，會(huì )對先驅材料的競爭力產(chǎn)生重大影響。

不過(guò)，干法加工 CFRP 也會(huì )帶來(lái)一些健康和安全方面的問(wèn)題。切割過(guò)程中產(chǎn)生的微塵尤其令人擔憂(yōu)。大量的微粒會(huì )對生產(chǎn)區工人的健康產(chǎn)生負面影響。為避免對員工造成危害，雇主必須在工作場(chǎng)所安裝通風(fēng)系統和過(guò)濾系統。這些設備的成本很高，但為了對纖維粉塵提供足夠的保護，這些設備是強制性的。

考慮到高昂的成本和潛在的健康風(fēng)險，我們不禁要問(wèn)： 為什么要對纖維增強塑料進(jìn)行干式加工？

來(lái)自 Rhenus Lub 的前瞻性解決方案

由于對這些高強度材料進(jìn)行干式加工在經(jīng)濟上和健康上都難以自圓其說(shuō)，替代程序可能是改進(jìn)的關(guān)鍵。潤滑油制造商 Rhenus Lub 是高性能潤滑油和潤滑脂的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商，對加工要求極高的材料以及由此帶來(lái)的相關(guān)挑戰（刀具磨損加劇、工件質(zhì)量下降、健康風(fēng)險）再熟悉不過(guò)了。這家位于門(mén)興格拉德巴赫的公司為纖維增強塑料的可持續加工提供了一種前景廣闊的解決方案：使用專(zhuān)門(mén)為這一領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的冷卻劑。

高度專(zhuān)業(yè)化的研發(fā)部門(mén)已經(jīng)對使用冷卻劑加工 CFRP 進(jìn)行了一段時(shí)間的測試，并從研究項目一開(kāi)始就與實(shí)力雄厚的合作伙伴聯(lián)手為這一創(chuàng )新項目創(chuàng )造協(xié)同效應。門(mén)興格拉德巴赫團隊正在茨維考應用科學(xué)大學(xué)研究與轉讓中心的協(xié)助下，對新開(kāi)發(fā)的冷卻劑進(jìn)行測試。在生產(chǎn)環(huán)境下進(jìn)行的適用性測試中，對工具和工件的磨損和加工質(zhì)量進(jìn)行了檢查。公司還與德國航空航天中心（DLR）密切合作，對纖維增強塑料進(jìn)行材料測試和兼容性測試。

合乎邏輯的發(fā)展步驟

這種替代傳統加工方法的前景可能會(huì )讓一兩個(gè)市場(chǎng)運營(yíng)商感到驚訝。然而，對于 Rhenus Lub 來(lái)說(shuō)，憑借其廣泛的市場(chǎng)知識、多年的研究專(zhuān)長(cháng)和精湛的化學(xué)技術(shù)，這是順理成章的發(fā)展步驟，Rhenus Lub 冷卻劑質(zhì)量控制研發(fā)主管 Hans-Jürgen Schlindwein 博士對此深有體會(huì )： "通過(guò)我們的產(chǎn)品和服務(wù)組合，我們的目標是使客戶(hù)的各種制造操作更加接近完美，而這正是使用特殊冷卻液加工 CFRP 所能做到的，我們的大規模實(shí)際測試已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。繼續使用相同的方法將成為創(chuàng )新的真正障礙"。首批全面開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品是兩種特殊冷卻劑 rhenus XY 190 FC 和 rhenus XT 46 FC。"這兩種冷卻劑適用于碳纖維或玻璃纖維等纖維增強塑料的加工，在某些條件下，干式加工工藝的效率會(huì )受到嚴重質(zhì)疑"，Schlindwein 解釋道。

實(shí)際結果令人信服

與選定的汽車(chē)行業(yè)客戶(hù)進(jìn)行的工業(yè)現場(chǎng)操作表明，使用特殊冷卻劑加工 CFRP 和 GFRP 對切削和鉆孔質(zhì)量、每次鉆孔成本、加工成本和廢料成本以及其他關(guān)鍵加工數據都有直接和積極的影響。

工業(yè)現場(chǎng)試驗（1）的直接比較顯示了使用冷卻劑加工 CFRP 與傳統干式加工相比的優(yōu)勢： 在使用冷卻劑進(jìn)行的測試中，刀具壽命延長(cháng)了四倍。由于進(jìn)給速度提高（快達 60%），生產(chǎn)時(shí)間大大縮短。特殊冷卻液具有很高的散熱性和出色的潤滑性能，能產(chǎn)生干式加工無(wú)法想象的切削數據。

切割數據表

1 切削數據比較（不使用冷卻液和使用特殊冷卻液）

如 2 和 3 所示，使用特殊冷卻劑后，加工精度和尺寸精度也有所提高。使用特殊冷卻劑 rhenus XY 190 FC 和 rhenus XT 46 FC 時(shí)，刀具的加工精度比干式加工高得多，尺寸穩定性也更容易達到規定的公差范圍。

圖表精度

2  CFRP 鉆孔的加工精度

鉆孔圖

3 CFRP 鉆孔的尺寸穩定性

在試運行期間，使用特殊冷卻液加工的鉆孔質(zhì)量的提高甚至可以用肉眼清楚地觀(guān)察到：4、5、6 和 7。

分層

4 鉆孔時(shí)的入口和出口 - 使用特殊冷卻液后脫層現象減少

刀具壽命

左圖：無(wú)冷卻液；刀具總壽命：42 米

右圖：使用 rhenus 特殊冷卻液；刀具總壽命：150 米 

5 工業(yè)現場(chǎng)測試表明，使用冷卻液加工的質(zhì)量更好

鉆孔壁

6 使用冷卻液加工時(shí)，鉆孔壁光滑閃亮

進(jìn)給行程

7 銑削時(shí)的表面質(zhì)量：使用特殊冷卻液后效果更好（對比：干式、rhenus XY 190 FC、rhenus XT 46 FC，進(jìn)給行程分別為 17 米和 48 米）

更少的偏差和更高的尺寸穩定性不僅減少了廢品數量，還提高了部件質(zhì)量。避免了分層，減少了需要返工的部件數量。

盡管進(jìn)給率更高、切削速度更快、加工精度更高，但在現場(chǎng)測試過(guò)程中，對鉆頭和銑床等工具的操作也更加謹慎8。結果是：刀具壽命延長(cháng)，刀具磨損減少，成本降低。

測試設備

不使用冷卻液 使用特殊冷卻液

8 工業(yè)現場(chǎng)測試：使用和不使用特殊冷卻劑加工 CFRP 時(shí)的刀具磨損

在德國航空航天中心的幫助下，我們在最?lèi)毫拥臈l件下進(jìn)行了一系列測試將 CFRP 在 60 攝氏度的冷卻液中存放一周，測試溫度可達零下 50 攝氏 研究了冷卻液與 CFRP 之間的相互作用。結果是肯定的： 加工過(guò)程中冷卻劑的停留時(shí)間很短，不會(huì )改變 CFRP 的材料特性，也沒(méi)有冷卻劑滲透到復合材料中的跡象。

使用冷卻劑可以將粉塵完美地結合在一起，改善健康和安全條件，并最大限度地確保工藝所有者和機器操作員接受該工藝。同時(shí)，冷卻劑的特殊沖洗特性還能保持機房清潔。

使用特殊冷卻劑加工玻璃鋼的先驅

Rhenus Lub 公司市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和產(chǎn)品管理總監 Meinhard Kiehl 認為，該公司是采用創(chuàng )新工藝和相關(guān)高性能冷卻劑的先驅者： "我們在使用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的冷卻劑加工碳和其他復合材料方面取得了進(jìn)步，這預示著(zhù)一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)。這種方法不僅對工藝所有者有吸引力，因為到目前為止，他們經(jīng)常遇到干碳加工可能帶來(lái)的可怕結果。由于我們專(zhuān)門(mén)為纖維復合材料設計的冷卻液，即使是目前使用冷卻液但尚未加工碳材料的公司，現在也可以使用現有機器無(wú)縫加工這種高強度材料，從而擴大其服務(wù)范圍。這為我們帶來(lái)了新的商機。"我們必須承認，從長(cháng)遠來(lái)看，冷卻液是唯一的選擇。