德国绿能仕 rhenus

 德国绿能仕 rhenus

 德国绿能仕 

应用于复合材料加工的切削液产品

复合材料，如碳纤维强化塑料(CFRP)和玻璃纤维强化塑料(GFRP)因其本身的特性已成为许多行业的重要原材料；但是，对于这些材料的机械加工却是困难的。这些材料的钻加工及机加工通常是使用干式加工。然而，加工后工件质量低及材料的大量浪费是生产经理们经常要面对的难题。润滑剂专业生产商RhenusLub为CFRP的加工提出了前瞻性的解决方法：在加工过程中使用专门研发的切削液产品

碳纤维增强塑料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP）等复合材料因其特殊性能而成为许多行业的重要原材料，但它们却很难加工。在这些材料上钻孔和加工通常是干式操作。然而，由于工件质量差、废料多，经常给生产管理人员带来挑战。润滑剂生产商 Rhenus Lub 提出了一种解决问题的前瞻性方法来加工 CFRP：在加工过程中使用专门开发的冷却剂。

越轻越好

例如，汽车工业和航空航天工业都依赖于轻质、高强度和可靠的材料。原因显而易见：当加工过程需要加速和提速时，重量的减轻很快就会带来运行成本的明显降低。除了铝、镁和钛等高强度轻金属外，纤维增强聚合物（FRP）也发挥着越来越重要的作用。碳纤维增强塑料尤其普遍。它们不仅重量极轻，而且非常坚固。

干式加工接受考验，结果令人失望

复合材料的需求量很大，但广泛用于这种创新材料的干式加工工艺效率却很低。虽然 CFRP 制成的部件已经接近净形，通常只需要进行钻孔或铣削等所谓的简单加工操作，但干式加工可能会导致严重的问题。这在许多材料专家中已是公开的秘密。然而，由于除了传统的干式加工工艺外没有其他真正的替代方法，这些问题以及由此导致的成本增加至今仍被人们或多或少地接受。

这仍然是一个关键问题。加工后的工件具有很大的附加值，但却有很大的劣势。这是因为，尽管加工过程中的速度和进给量很低，但由于分层和纤维断裂，工件的质量往往不够好。工具也承受着巨大的压力： 复合材料中含有的纤维会导致钻孔、铣削和磨削装置快速磨损，从而导致频繁更换工具。为了抵消这种严重磨损，通常使用由多晶金刚石制成的高质量工具或带有类金刚石涂层的工具。由此产生的刀具成本巨大，会对先驱材料的竞争力产生重大影响。

不过，干法加工 CFRP 也会带来一些健康和安全方面的问题。切割过程中产生的微尘尤其令人担忧。大量的微粒会对生产区工人的健康产生负面影响。为避免对员工造成危害，雇主必须在工作场所安装通风系统和过滤系统。这些设备的成本很高，但为了对纤维粉尘提供足够的保护，这些设备是强制性的。

考虑到高昂的成本和潜在的健康风险，我们不禁要问： 为什么要对纤维增强塑料进行干式加工？

来自 Rhenus Lub 的前瞻性解决方案

由于对这些高强度材料进行干式加工在经济上和健康上都难以自圆其说，替代程序可能是改进的关键。润滑油制造商 Rhenus Lub 是高性能润滑油和润滑脂的专业生产商，对加工要求极高的材料以及由此带来的相关挑战（刀具磨损加剧、工件质量下降、健康风险）再熟悉不过了。这家位于门兴格拉德巴赫的公司为纤维增强塑料的可持续加工提供了一种前景广阔的解决方案：使用专门为这一领域开发的冷却剂。

高度专业化的研发部门已经对使用冷却剂加工 CFRP 进行了一段时间的测试，并从研究项目一开始就与实力雄厚的合作伙伴联手为这一创新项目创造协同效应。门兴格拉德巴赫团队正在茨维考应用科学大学研究与转让中心的协助下，对新开发的冷却剂进行测试。在生产环境下进行的适用性测试中，对工具和工件的磨损和加工质量进行了检查。公司还与德国航空航天中心（DLR）密切合作，对纤维增强塑料进行材料测试和兼容性测试。

合乎逻辑的发展步骤

这种替代传统加工方法的前景可能会让一两个市场运营商感到惊讶。然而，对于 Rhenus Lub 来说，凭借其广泛的市场知识、多年的研究专长和精湛的化学技术，这是顺理成章的发展步骤，Rhenus Lub 冷却剂质量控制研发主管 Hans-Jürgen Schlindwein 博士对此深有体会： "通过我们的产品和服务组合，我们的目标是使客户的各种制造操作更加接近完美，而这正是使用特殊冷却液加工 CFRP 所能做到的，我们的大规模实际测试已经证明了这一点。继续使用相同的方法将成为创新的真正障碍"。首批全面开发的产品是两种特殊冷却剂 rhenus XY 190 FC 和 rhenus XT 46 FC。"这两种冷却剂适用于碳纤维或玻璃纤维等纤维增强塑料的加工，在某些条件下，干式加工工艺的效率会受到严重质疑"，Schlindwein 解释道。

实际结果令人信服

与选定的汽车行业客户进行的工业现场操作表明，使用特殊冷却剂加工 CFRP 和 GFRP 对切削和钻孔质量、每次钻孔成本、加工成本和废料成本以及其他关键加工数据都有直接和积极的影响。

工业现场试验（1）的直接比较显示了使用冷却剂加工 CFRP 与传统干式加工相比的优势： 在使用冷却剂进行的测试中，刀具寿命延长了四倍。由于进给速度提高（快达 60%），生产时间大大缩短。特殊冷却液具有很高的散热性和出色的润滑性能，能产生干式加工无法想象的切削数据。

切割数据表

1 切削数据比较（不使用冷却液和使用特殊冷却液）

如 2 和 3 所示，使用特殊冷却剂后，加工精度和尺寸精度也有所提高。使用特殊冷却剂 rhenus XY 190 FC 和 rhenus XT 46 FC 时，刀具的加工精度比干式加工高得多，尺寸稳定性也更容易达到规定的公差范围。

图表精度

2  CFRP 钻孔的加工精度

钻孔图

3 CFRP 钻孔的尺寸稳定性

在试运行期间，使用特殊冷却液加工的钻孔质量的提高甚至可以用肉眼清楚地观察到：4、5、6 和 7。

分层

4 钻孔时的入口和出口 - 使用特殊冷却液后脱层现象减少

刀具寿命

左图：无冷却液；刀具总寿命：42 米

右图：使用 rhenus 特殊冷却液；刀具总寿命：150 米 

5 工业现场测试表明，使用冷却液加工的质量更好

钻孔壁

6 使用冷却液加工时，钻孔壁光滑闪亮

进给行程

7 铣削时的表面质量：使用特殊冷却液后效果更好（对比：干式、rhenus XY 190 FC、rhenus XT 46 FC，进给行程分别为 17 米和 48 米）

更少的偏差和更高的尺寸稳定性不仅减少了废品数量，还提高了部件质量。避免了分层，减少了需要返工的部件数量。

尽管进给率更高、切削速度更快、加工精度更高，但在现场测试过程中，对钻头和铣床等工具的操作也更加谨慎8。结果是：刀具寿命延长，刀具磨损减少，成本降低。

测试设备

不使用冷却液 使用特殊冷却液

8 工业现场测试：使用和不使用特殊冷却剂加工 CFRP 时的刀具磨损

在德国航空航天中心的帮助下，我们在最恶劣的条件下进行了一系列测试将 CFRP 在 60 摄氏度的冷却液中存放一周，测试温度可达零下 50 摄氏 研究了冷却液与 CFRP 之间的相互作用。结果是肯定的： 加工过程中冷却剂的停留时间很短，不会改变 CFRP 的材料特性，也没有冷却剂渗透到复合材料中的迹象。

使用冷却剂可以将粉尘完美地结合在一起，改善健康和安全条件，并最大限度地确保工艺所有者和机器操作员接受该工艺。同时，冷却剂的特殊冲洗特性还能保持机房清洁。

使用特殊冷却剂加工玻璃钢的先驱

Rhenus Lub 公司市场营销和产品管理总监 Meinhard Kiehl 认为，该公司是采用创新工艺和相关高性能冷却剂的先驱者： "我们在使用专门开发的冷却剂加工碳和其他复合材料方面取得了进步，这预示着一个新时代的到来。这种方法不仅对工艺所有者有吸引力，因为到目前为止，他们经常遇到干碳加工可能带来的可怕结果。由于我们专门为纤维复合材料设计的冷却液，即使是目前使用冷却液但尚未加工碳材料的公司，现在也可以使用现有机器无缝加工这种高强度材料，从而扩大其服务范围。这为我们带来了新的商机。"我们必须承认，从长远来看，冷却液是唯一的选择。