Daha Uzun Takım Ömrü ve Daha Temiz Talaş İçin Alüminyum CNC Kesme Sıvısının Bakımı Nasıl Yapılır?

 PFT, Shenzhen

Optimum alüminyum CNC kesme sıvısı koşullarının korunması, takım aşınmasını ve talaş kalitesini doğrudan etkiler. Bu çalışma, kontrollü işleme denemeleri ve sıvı analizi yoluyla sıvı yönetimi protokollerini değerlendirmektedir. Sonuçlar, tutarlı pH izlemesinin (hedef aralık 8,5-9,2), refraktometri kullanılarak konsantrasyonun %7-9 arasında tutulmasının ve çift aşamalı filtrasyonun (önce 40 µm sonra 10 µm) uygulanmasının, yönetilmeyen sıvıya kıyasla takım ömrünü ortalama %28 uzattığını ve talaş yapışkanlığını %73 oranında azalttığını göstermektedir. Düzenli yabancı yağ temizleme (haftada %95'ten fazla giderme), bakteri üremesini ve emülsiyon dengesizliğini önler. Etkili sıvı yönetimi, takım maliyetlerini ve makine duruş sürelerini azaltır.

1. Giriş

Alüminyum CNC işleme, hassasiyet ve verimlilik gerektirir. Kesme sıvıları, soğutma, yağlama ve talaş tahliyesi için kritik öneme sahiptir. Ancak, kirlenme, bakteri üremesi, konsantrasyon kayması ve yabancı yağ birikiminden kaynaklanan sıvı bozulması, takım aşınmasını hızlandırır ve talaş giderimini olumsuz etkileyerek maliyetlerin ve duruş sürelerinin artmasına neden olur. 2025 yılına kadar, sıvı bakımının optimize edilmesi önemli bir operasyonel zorluk olmaya devam etmektedir. Bu çalışma, yüksek hacimli alüminyum CNC üretiminde belirli bakım protokollerinin takım ömrü ve talaş özellikleri üzerindeki etkisini nicel olarak incelemektedir.

2. Yöntemler

2.1. Deneysel Tasarım ve Veri Kaynağı
6061-T6 alüminyum işleyen 5 özdeş CNC frezede (Haas VF-2) 12 hafta boyunca kontrollü işleme testleri gerçekleştirildi. Tüm makinelerde yarı sentetik bir kesme sıvısı (Marka X) kullanıldı. Bir makine, standart, reaktif bakımla (sıvı yalnızca gözle görülür şekilde bozulduğunda değişir) kontrol görevi gördü. Diğer dört makine ise yapılandırılmış bir protokol uyguladı:

• Konsantrasyon:Günlük olarak dijital refraktometre (Atago PAL-1) kullanılarak ölçüldü, konsantre veya DI su ile %8 ±%1'e ayarlandı.

• pH:Kalibre edilmiş bir pH metre (Hanna HI98103) kullanılarak günlük olarak izlenir ve üretici tarafından onaylanan katkı maddeleri kullanılarak 8,5-9,2 arasında tutulur.

• Filtrasyon:Çift aşamalı filtrasyon: 40 µm torba filtre ve ardından 10 µm kartuş filtre. Filtreler basınç farkına (≥ 5 psi artış) göre değiştirildi.

• Tramp Yağ Giderimi:Bantlı skimmer sürekli çalıştırılır; sıvı yüzeyi günlük olarak kontrol edilir, skimmer verimliliği haftalık olarak doğrulanır (%95'ten fazla giderme hedefi).

• Makyaj Sıvısı:Sadece önceden karıştırılmış sıvı (%8 konsantrasyonda) ilavelerde kullanılır.

2.2. Veri Toplama ve Araçlar

• Alet Aşınması:3 kanallı karbür uç frezelerinin (Ø12mm) birincil kesici kenarlarında, her 25 parçadan sonra bir takım imalatçısı mikroskobu (Mitutoyo TM-505) kullanılarak ölçülen flanş aşınması (VBmax). Takımlar VBmax = 0,3 mm'de değiştirildi.

• Talaş Analizi:Her partiden sonra talaş toplanır. "Yapışkanlık", 3 bağımsız operatör tarafından 1 (serbest akışlı, kuru) ile 5 (topaklanmış, yağlı) arasında bir ölçekte derecelendirilir. Ortalama puan kaydedilir. Talaş boyut dağılımı periyodik olarak analiz edilir.

• Sıvı Durumu:Haftalık sıvı örnekleri, bakteri sayımı (CFU/mL), yabancı yağ içeriği (%) ve konsantrasyon/pH doğrulaması için bağımsız bir laboratuvar tarafından analiz edildi.

• Makine Duruş Süresi:Takım değişimleri, talaş kaynaklı sıkışmalar ve sıvı bakım faaliyetleri için kayıt altına alınır.

3. Sonuçlar ve Analiz

3.1. Takım Ömrünün Uzatılması
Yapılandırılmış bakım protokolü kapsamında çalışan takımlar, değiştirilmeden önce sürekli olarak daha yüksek parça sayılarına ulaşmıştır. Ortalama takım ömrü %28 artmıştır (kontrolde takım başına 175 parçadan protokol kapsamında takım başına 224 parçaya). Şekil 1, kademeli yanak aşınması karşılaştırmasını göstermektedir.

3.2. Talaş Kalitesinin İyileştirilmesi
Yönetilen protokol altında talaş yapışkanlık oranlarında çarpıcı bir düşüş görüldü ve kontrol protokolündeki 4,1'e kıyasla ortalama 1,8 oldu (%73 azalma). Yönetilen sıvı daha kuru ve daha granüler talaşlar üretti (Şekil 2), bu da tahliyeyi önemli ölçüde iyileştirdi ve makine sıkışmalarını azalttı. Talaş sorunlarıyla ilgili duruş süresi %65 azaldı.

3.3. Akışkan Stabilitesi
Laboratuvar analizleri protokolün etkinliğini doğruladı:

• Yönetilen sistemlerde bakteri sayısı 10³ CFU/mL'nin altında kalırken, kontrolde 6. haftada 10⁶ CFU/mL'yi aştı.

• Yönetilen sıvıda kaçak yağ içeriği ortalama %0,5'ten az iken kontrolde %3'ten fazladır.

• Konsantrasyon ve pH, yönetilen sıvı için hedef aralıklar içerisinde sabit kalırken, kontrolde önemli bir kayma görüldü (konsantrasyon %5'e, pH 7,8'e düştü).

*Tablo 1: Temel Performans Göstergeleri – Yönetilen ve Kontrol Akışkanı*

4. Tartışma

4.1. Sonuçları Yönlendiren Mekanizmalar
İyileştirmeler doğrudan bakım eylemlerinden kaynaklanmaktadır:

• Kararlı Konsantrasyon ve pH:Tutarlı yağlama ve korozyon önleme sağlayarak, aletlerdeki aşındırıcı ve kimyasal aşınmayı doğrudan azaltır. Kararlı pH, emülgatörlerin parçalanmasını önleyerek sıvı bütünlüğünü korur ve talaş yapışmasını artıran "ekşimeyi" önler.

• Etkili Filtrasyon:İnce metal parçacıklarının (talaş parçacıkları) giderilmesi, takımlar ve iş parçaları üzerindeki aşındırıcı aşınmayı azalttı. Ayrıca, temizleme sıvısı soğutma ve talaş yıkama için daha etkili bir şekilde aktı.

• Tramp Yağ Kontrolü:Tramp yağı (yol yağından, hidrolik sıvısından) emülsiyonları bozar, soğutma verimliliğini düşürür ve bakteriler için besin kaynağı oluşturur. Bu yağın uzaklaştırılması, bozulmayı önlemek ve sıvı stabilitesini korumak için kritik öneme sahip olup, talaşın daha temiz olmasına önemli ölçüde katkıda bulunur.

• Bakteriyel Baskılama:Konsantrasyonu, pH'ı korumak ve yağdan mahrum kalmış bakterileri uzaklaştırmak, bunların ürettiği asit ve sümüksü yapının sıvı performansını düşürmesini, aletleri aşındırmasını ve kötü kokulara/yapışkan talaşlara neden olmasını önlemek.

4.2. Sınırlamalar ve Pratik Sonuçlar
Bu çalışma, kontrollü ancak gerçekçi üretim koşulları altında belirli bir akışkan (yarı sentetik) ve alüminyum alaşımı (6061-T6) üzerinde yoğunlaşmıştır. Sonuçlar, farklı akışkanlar, alaşımlar veya işleme parametrelerine (örneğin, çok yüksek hızlı işleme) bağlı olarak biraz değişiklik gösterebilir. Ancak, konsantrasyon kontrolü, pH izleme, filtreleme ve yabancı yağ giderme temel prensipleri evrensel olarak uygulanabilir.

• Uygulama Maliyeti:İzleme araçlarına (refraktometre, pH metre), filtrasyon sistemlerine ve skimmerlere yatırım gerektirir.

• İş gücü:Operatörler tarafından günlük disiplinli kontrol ve ayarlamalar gerektirir.

• Yatırım getirisi:Takım ömründe %28'lik artış ve talaş kaynaklı duruş sürelerinde %65'lik azalma, bakım programı ve akışkan yönetimi ekipmanı maliyetlerini dengeleyerek net bir yatırım getirisi sağlar. Daha uzun hazne ömrü sayesinde akışkan bertaraf sıklığının azalması da ek bir tasarruftur.

5. Sonuç

Alüminyum CNC kesme sıvısının bakımı, optimum performans için isteğe bağlı değildir; kritik bir operasyonel uygulamadır. Bu çalışma, günlük konsantrasyon ve pH izlemeye (hedefler: %7-9, pH 8,5-9,2), çift aşamalı filtrelemeye (40µm + 10µm) ve agresif yabancı yağ giderimine (>%95) odaklanan yapılandırılmış bir protokolün önemli ve ölçülebilir faydalar sağladığını göstermektedir:

1. Uzatılmış Takım Ömrü:Ortalama %28 artış, doğrudan takım maliyetlerini düşürüyor.

2. Temizleyici Talaş:Yapışkanlıkta %73 azalma, talaş tahliyesinde önemli iyileştirme ve makine sıkışmalarını/çalışmama sürelerini azaltma (%65 azalma).

3. Kararlı Sıvı:Bakteriyel büyümeyi baskıladı ve emülsiyon bütünlüğünü korudu.

Fabrikalar, disiplinli akışkan yönetimi programlarını uygulamaya öncelik vermelidir. Gelecekteki araştırmalar, bu protokol kapsamındaki belirli katkı paketlerinin etkisini veya otomatik gerçek zamanlı akışkan izleme sistemlerinin entegrasyonunu araştırabilir.