Como manter o fluído de corte CNC de aluminio para unha maior vida útil da ferramenta e unhas virutas máis limpas

 PFT, Shenzhen

Manter un estado óptimo do fluído de corte CNC de aluminio inflúe directamente no desgaste das ferramentas e na calidade das virutas. Este estudo avalía os protocolos de xestión de fluídos mediante ensaios de mecanizado controlados e análises de fluídos. Os resultados demostran que a monitorización consistente do pH (rango obxectivo 8,5-9,2), o mantemento da concentración entre o 7 e o 9 % mediante refractometría e a implementación dunha filtración de dobre etapa (40 µm seguida de 10 µm) prolongan a vida útil da ferramenta nunha media do 28 % e reducen a adherencia das virutas nun 73 % en comparación co fluído non xestionado. A eliminación regular do aceite residual (eliminación semanal de máis do 95 %) impide o crecemento bacteriano e a inestabilidade da emulsión. Unha xestión eficaz de fluídos reduce os custos das ferramentas e o tempo de inactividade da máquina.

1. Introdución

A mecanización CNC de aluminio require precisión e eficiencia. Os fluídos de corte son fundamentais para a refrixeración, a lubricación e a evacuación das virutas. Non obstante, a degradación dos fluídos (causada pola contaminación, o crecemento bacteriano, a deriva da concentración e a acumulación de aceite residual) acelera o desgaste das ferramentas e compromete a eliminación das virutas, o que leva a un aumento dos custos e do tempo de inactividade. Para 2025, a optimización do mantemento dos fluídos seguirá sendo un reto operativo clave. Este estudo cuantifica o impacto de protocolos de mantemento específicos na lonxevidade das ferramentas e nas características das virutas na produción CNC de aluminio de alto volume.

2. Métodos

2.1. Deseño experimental e fonte de datos
Realizáronse probas de mecanizado controlado durante 12 semanas en 5 fresadoras CNC idénticas (Haas VF-2) que procesaban aluminio 6061-T6. Empregouse un fluído de corte semisintético (marca X) en todas as máquinas. Unha máquina serviu como control con mantemento reactivo estándar (o fluído só cambia cando está visiblemente degradado). As outras catro implementaron un protocolo estruturado:

• Concentración:Medido diariamente cun refractómetro dixital (Atago PAL-1), axustado a 8 % ± 1 % con concentrado ou auga desionizada.

• pH:Monitorizado diariamente cun medidor de pH calibrado (Hanna HI98103), mantido entre 8,5 e 9,2 usando aditivos aprobados polo fabricante.

• Filtración:Filtración de dobre etapa: filtro de manga de 40 µm seguido dun filtro de cartucho de 10 µm. Os filtros cámbianse en función da diferenza de presión (aumento ≥ 5 psi).

• Eliminación de aceite residual:Desnatador de cinta funcionando continuamente; a superficie do fluído comprobouse diariamente, a eficiencia do desnatador verificouse semanalmente (obxectivo de eliminación >95%).

• Fluído de maquillaxe:Só se usa fluído premesturado (cunha concentración do 8 %) para recargas.

2.2. Recollida de datos e ferramentas

• Desgaste das ferramentas:Desgaste do flanco (VBmax) medido nos filos de corte primarios de fresas de carburo de 3 cañóns (Ø12 mm) usando un microscopio de fabricante de ferramentas (Mitutoyo TM-505) despois de cada 25 pezas. Ferramentas substituídas a VBmax = 0,3 mm.

• Análise de virutas:Virutas recollidas despois de cada lote. "Adhesividade" cualificada nunha escala de 1 (fluxo libre, seco) a 5 (aglomerado, graxento) por 3 operadores independentes. Puntuación media rexistrada. Distribución do tamaño das virutas analizada periodicamente.

• Condición do fluído:Mostras de fluídos semanais analizadas por un laboratorio independente para o reconto bacteriano (UFC/ml), o contido de aceite residual (%) e a verificación da concentración/pH.

• Tempo de inactividade da máquina:Rexistrado para cambios de ferramentas, atascos relacionados con virutas e actividades de mantemento de fluídos.

3. Resultados e análise

3.1. Extensión da vida útil da ferramenta
As ferramentas que funcionan segundo o protocolo de mantemento estruturado acadaron sistematicamente un maior número de pezas antes de requirir substitución. A vida útil media da ferramenta aumentou un 28 % (de 175 pezas/ferramenta no control a 224 pezas/ferramenta segundo o protocolo). A figura 1 ilustra a comparación do desgaste progresivo do flanco.

3.2. Mellora da calidade das virutas
As cualificacións de adherencia das virutas mostraron unha diminución drástica co protocolo xestionado, cunha media de 1,8 en comparación co 4,1 do control (redución do 73 %). O fluído xestionado produciu virutas máis secas e granulares (Figura 2), o que mellorou significativamente a evacuación e reduciu os atascos da máquina. O tempo de inactividade relacionado cos problemas de virutas diminuíu nun 65 %.

3.3. Estabilidade de fluídos
As análises de laboratorio confirmaron a eficacia do protocolo:

• As contagens bacterianas mantivéronse por debaixo de 10³ UFC/ml nos sistemas xestionados, mentres que o control superou os 10⁶ UFC/ml na semana 6.

• A media do contido de aceite residual foi de <0,5 % no fluído xestionado fronte a >3 % no control.

• A concentración e o pH mantivéronse estables dentro dos rangos obxectivo para o fluído xestionado, mentres que o control mostrou unha deriva significativa (a concentración baixou ao 5 % e o pH baixou a 7,8).

*Táboa 1: Indicadores clave de rendemento: fluído xestionado fronte a fluído de control*

4. Debate

4.1. Mecanismos que impulsan os resultados
As melloras derivan directamente das accións de mantemento:

• Concentración e pH estables:Garantiu unha lubricidade e unha inhibición da corrosión consistentes, o que reduciu directamente o desgaste abrasivo e químico das ferramentas. Un pH estable impediu a degradación dos emulsionantes, mantendo a integridade do fluído e evitando a "acidez" que aumenta a adhesión das virutas.

• Filtración eficaz:A eliminación de partículas metálicas finas (virutas) reduciu o desgaste abrasivo nas ferramentas e nas pezas de traballo. O fluído máis limpo tamén fluíu de forma máis eficaz para o arrefriamento e o lavado das virutas.

• Control de petróleo residual:O aceite residual (do lubricante de vía, fluído hidráulico) altera as emulsións, reduce a eficiencia de refrixeración e proporciona unha fonte de alimento para as bacterias. A súa eliminación era fundamental para previr a rancidez e manter a estabilidade do fluído, contribuíndo significativamente á limpeza de virutas.

• Supresión bacteriana:Manter a concentración, o pH e eliminar as bacterias que privan de aceite, evitando os ácidos e a lama que producen, que degradan o rendemento do fluído, corroen as ferramentas e causan malos cheiros/virutas pegañentas.

4.2. Limitacións e implicacións prácticas
Este estudo centrouse nun fluído específico (semisintético) e nunha aliaxe de aluminio (6061-T6) en condicións de produción controladas pero realistas. Os resultados poden variar lixeiramente segundo os diferentes fluídos, aliaxes ou parámetros de mecanizado (por exemplo, mecanizado de moi alta velocidade). Non obstante, os principios básicos do control da concentración, a monitorización do pH, a filtración e a eliminación de aceite residual son universalmente aplicables.

• Custo de implementación:Require investimento en ferramentas de monitorización (refractómetro, pH-metro), sistemas de filtración e espumadores.

• Traballo:Require comprobacións e axustes diarios disciplinados por parte dos operadores.

• Retorno do investimento:O aumento demostrado do 28 % na vida útil das ferramentas e a redución do 65 % no tempo de inactividade relacionado coas virutas proporcionan un claro retorno do investimento, compensando os custos do programa de mantemento e dos equipos de xestión de fluídos. A redución da frecuencia de eliminación de fluídos (debido a unha maior vida útil do cárter) supón un aforro adicional.

5. Conclusión

Manter o fluído de corte CNC de aluminio non é opcional para un rendemento óptimo; é unha práctica operativa fundamental. Este estudo demostra que un protocolo estruturado centrado na concentración diaria e na monitorización do pH (obxectivos: 7-9 %, pH 8,5-9,2), a filtración en dúas etapas (40 µm + 10 µm) e a eliminación agresiva de aceite residual (> 95 %) ofrece beneficios significativos e medibles:

1. Vida útil prolongada da ferramenta:Aumento medio do 28 %, o que reduce directamente os custos das ferramentas.

2. Virutas de limpeza:Redución do 73 % da adherencia, mellorando drasticamente a evacuación das virutas e reducindo os atascos/tempos de inactividade da máquina (redución do 65 %).

3. Fluído estable:Suprimiu o crecemento bacteriano e mantivo a integridade da emulsión.

As fábricas deberían priorizar a implementación de programas disciplinados de xestión de fluídos. As investigacións futuras poderían explorar o impacto de paquetes de aditivos específicos baixo este protocolo ou a integración de sistemas automatizados de monitorización de fluídos en tempo real.