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Performance of minimum quantity cooling (MQC) when turning aluminium alloy 6061-T6 : surface roughness, tool temperature and aerosol emission

Jalali, Alireza (2013). Performance of minimum quantity cooling (MQC) when turning aluminium alloy 6061-T6 : surface roughness, tool temperature and aerosol emission. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Nowadays industries desire to obtain parts with better accuracy (dimensional and form) and surface finish at low cost. These factors (accuracy, cost and productivity) are used to evaluate the performance of machining processes. When material removal rate increases, the higher tool temperature is anticipated and therefore, better cooling is required.

To reduce the heat effects on cutting tools and therefore improve the life, an efficient and cost effective application of the cutting fluid is required. Also, to cope with environmental and occupational safety issues, new cooling and lubricating methods such as minimum quantity lubrication (MQL) and minimum quantity cooling (MQC) have been proposed.

The use of near dry or minimum quantity cooling lubrication (MQCL) considerably decreases cutting fluid consumption as compared to conventional flood cooling and it increases the machinability when compared with dry machining. The surface roughness, heat generation in cutting tool, generated dust and aerosol emission can be known as machining quality index which are highly influenced by cutting conditions.

The presented research work investigates the effects of lubrication mode (dry, wet and MQC) and cutting conditions (feed rate, cutting speed, air and liquid flow rates) on surface roughness, cutting tool temperature, aerosol and dust emission during turning of aluminum alloy 6061-T6. It is found that there are optimum conditions for which MQC machining leads to better surface finish than flood and dry machining; MQC and wet machining produce more aerosols (liquid and solid) as compared to dry machining; and finally, MQC produces less heat as compared to traditional wet machining. However, the MQC machining is preferable
due to its less destructive effects on air quality and environmental hazards.

Résumé traduit

Aujourd'hui, les industries désirent réaliser la meilleure finition de surface et un taux élevé d'usinage. Ces facteurs sont utilisés pour évaluer la performance des processus d'usinage. Lorsque le taux d'enlèvement de matière augmente lors de l'usinage, la température de l'outil s’élève aussi et le refroidissement devient nécessaire.

Pour réduire les effets de la chaleur sur les outils de coupe et la durée de vie des machines, une application efficace et rentable du fluide de coupe est nécessaire. En outre, pour faire face aux questions environnementales et de sécurité au travail, les nouvelles méthodes de lubrification et de refroidissement telles que la quantité minimale de lubrifiant (MQL) et la quantité minimale de refroidisseur (MQC) ont été proposées.

L'usinage presque sec ou microlubrifiée avec la quantité minimale de refroidisseur ou de lubrifiant (MQCL), fournit une diminution considérable de la consommation de fluide de coupe par rapport à un refroidissement conventionnel ainsi que l'augmentation de l'usinabilité en comparaison avec d'usinage complètement à sec. La rugosité de surface, la réduction de la chaleur générée dans l'outil de coupe et l'émission de la poussière et d'aérosols dans l'atelier, comme un indicateur de la qualité du processus d'usinage, dépendent largement des conditions d'usinage.

La présente recherche sorte sur l'étude des effets des différentes conditions de coupe, en utilisant de la quantité minimale de refroidisseur, sur la rugosité de surface, la température de l'outil de coupe et la concentration des aérosols et des poussières lors du tournage d'alliage d'aluminium 6061-T6. Les résultats sont comparés a ceux obtenus en tournage à sec et ceux obtenus en tournage sous lubrification abondante. Il est trouvé qu'il y a des conditions optimales pour lesquelles l’usinage MQC donne de meilleur fini de surface que l’usinage à sec et l’usinage sous lubrification abondante; l’usinage MQC et l’usinage à lubrification abondante produisent plus d’aérosols (liquide et solide) comparé à l’usinage à sec; et enfin, l’usinage MQC refroidit moins la coupe que l’usinage lubrifié traditionnel. Cependant l’usinage MQC demeure préférable en raison de la réduction des risques pour la sécurité du travail et pour l’environnement.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree in mechanical engineering. Bibliographie : pages 163-167.
Mots-clés libres: Aluminium Alliages. Usinage. Tournage. Surfaces (Technologie) Coupe. Outils de coupe pour métaux. Aérosols. Poussière. 6061-t6, MQC, MQL, condition optimale, injecteur d’airblast, débit de l’air et de l’huile
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Songmene, Victor
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Hendrick, Patrick
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 12 nov. 2013 16:17
Dernière modification: 07 déc. 2016 02:29
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1206

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