Om door te breken met nieuwe technologieën is enige basiskennis van die technologieën en hun mogelijkheden vereist. We stellen enkele doorbraaktechnologieën aan u voor aan de hand van een reeks infofiches. Deze bijdrage van Bert Lauwers en Jan Bouquet van KU Leuven stelt cryogeen koelen in draaifreesoperaties van geharde staalsoorten  voor.

Deze verspanende technologie is ondertussen al gedemonstreerd in een operationele omgeving. Cryogene koeling tijdens draaifrezen wordt gebruikt om gereedschap en werkstuk te koelen. Het koelmiddel is meestal vloeibare stikstof aan een temperatuur van -196 °C.  Eigenlijk gaat het om droog verspanen gezien de vloeibare stikstof verdampt bij verhitting. Stikstof is een veilig, niet-ontplofbaar en niet-corrosief gas (78 procent van de lucht is stikstof).

Deze uitgebreide koeling van gereedschap en werkstuk laten de bewerking van materialen toe aan hogere snijsnelheden, waarbij betere oppervlakteruwheden kunnen worden bereikt en de dikte van de witte laag verkleind. De figuren geven de resultaten weer van draaibewerkingen op  gehard 52100 staal op een Mazak CNC-draaicenter met CBN-gereedschap.

Voordelen van deze technologie die al konden aangetoond werden, zijn:

- een verbeterde duurzaamheid van het procedé (zuiverdere en veiligere, milieuvriendelijke procedés die geen nadelige gevolgen hebben voor het personeel)

- een langere levensduur van het gereedschap door minder wrijving en chemische slijtage

- een betere productkwaliteit in machineonderdelen door de eliminatie van mechanische en chemische degradatie van bewerkte oppervlakken

- een verbeterde oppervlakte-integriteit door controleerbare microstructurele en faseveranderingen met voordeligere dynamische herkristallisatie en corrosie- en slijtageweerstand

- een verhoogde materiaalafneemsnelheid (MRR) met minder snellere slijtage van het gereedschap of langere gereedschapwisseltijden, wat resulteert in lagere kosten dankzij een hogere productiviteit

- het snijprocedé bij cryogeen bewerken is stabieler in vergelijking met klassiek droog verspanen. De trillingen komen voor bij grotere snijdiepten.

Droog verspanen (zonder koeling of vloeistof) biedt betere inwendige spanningsprofielen en draagt zo bij tot een betere weerstand tegen vermoeiing. Droog verspanen resulteert echter in een dikkere witte laag, die een negatieve impact heeft op de productperformantie en –kost, gezien de nood aan een extra bewerkingsstap om deze achteraf te verwijderen.

Droog bewerken

Cryogeen bewerken

Uit vergelijking van de proceseigenschappen van klassiek droog bewerken en cryogeen bewerken (figuren) blijkt duidelijk  welke technologie, op basis van de vereisten, de beste keuze is.

Dit artikel kwam tot stand dankzij het project "Doorbraaktechnologie voor een Vlaamse maakindustrie met toekomst” in het kader van Vlaanderen in Actie en met steun van het Agentschap Ondernemen.