Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Application of Cryogenic Coolants in Machining Processes: State-of-the-art Literature Study and Experimental Work on Metal Matrix Composite
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Production Engineering.
2014 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Conventional cutting fluids are known for being expensive, polluting and a non-sustainable part of modern manufacturing processes. Global industrial trends are leaning towards environmental and health friendly technologies. Cryogenic cooling is an innovative and sustainable method, capable of replacing conventional oil-based cutting fluids under various conditions. The method has already proved to have a great potential in many different machining setups, performing equally or better than conventional cooling strategies in all criteria concerning machinability. Majority of research work published about cryogenic machining has revolved around turning operations most commonly in combination with steels, nickel-based alloys and titanium-based alloys. Other machining operations, e.g. milling and drilling, are less researched leaving the field with a great amount of unexplored areas. Although the technology has been developing for more than 60 years the general knowledge on the subject among machining specialists is relatively low. The room for improvements is large and further optimization is necessary before more generalization of the technique within the industry. In the first part of this work a comprehensive state-of-the-art literature study is presented, with the main focus on turning, milling and drilling operations. Parallel to the making of the essay, a new search system within published work about cryogenic technology was designed and developed to create a database of knowledge for Sandvik Coromant in future cryogenic research. The second part of the essay covers the experimental work where tests were performed in drilling of metal matrix composite under different cooling strategies. The results revealed an advantage in the favour of CO2 cryogenic cooling concerning precision and surface finish but an obvious need for further optimization of the process was evident as well.

Abstract [sv]

Konventionella kylvätskor är kända för att vara dyra, förorenande och en icke-hållbar del av nutidens tillverkningsprocesser. Trenden inom industrin rör sig åt miljö- och hälsovänlig teknik. Kryogenisk kylning är en innovativ och hållbar metod som kan ersätta konventionella oljebaserade kylvätskor under olika förhållanden. Metoden har redan visat sig ha en stor potential i olika bearbetningsomständigheter, där den presterar lika bra eller bättre än konventionella kylningsstrategier för tillverkning. Största delen av forskningsarbetet som publicerats inom kryogen bearbetning har kretsat kring svarvning, oftast i stål, nickelbaserade legeringar och titanbaserade legeringar. Övrig bearbetning, t.ex. fräsning och borrning har mindre mängd publicerad forskning och lämnar ett stort outforskat område. Även om tekniken har utvecklats under mer än 60 år är den allmänna kunskapen inom ämnet bland bearbetningsspecialister relativt lågt. Potentialen för förbättringar är stor och ytterligare optimering behövs innan generell användning av tekniken kan ske inom industrin. I den första delen av detta arbete presenteras en allsidig “state-of-the-art“ litteraturstudie, med huvudfokus på svarvning, fräsning och borrning. Ett nytt söksystem för publicerade verk om kryogen bearbetning har även utvecklats och designats, detta för att skapa en databas med kunskap för framtida forskning inom ämnet hos Sandvik Coromant, Den andra delen av uppsatsen täcker det experimentella arbetet där som tester utfördes i borrning av metallmatriskomposit med olika kylningsstrategier. Resultaten visade en fördel för CO2 kryogenisk kylning vad gäller precision och ytfinhet, men ett behov av ytterligare optimering av processen var uppenbar.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 51 p.
, Degree Project in Production Engineering Management, Second Level, 628
National Category
Engineering and Technology
URN: urn:nbn:se:kth:diva-159516OAI: diva2:785434
Available from: 2015-02-03 Created: 2015-02-03 Last updated: 2015-02-03Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2390 kB)1390 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2390 kBChecksum SHA-512
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Production Engineering
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1390 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 259 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link