Смазочно-охлаждащи течности за металообработващи машини

Инструменти, материалиСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 5, 2012

Обработването на металите посредством фрезоване, струговане, пробиване, нарязване на резби, шлифоване и други процеси на рязане обикновено е свързано с използването на смазочно-охлаждащи течности (СОТ). Основното предназначение на тези течности, представляващи сложни многокомпонентни системи, е понижаване на температурата в зоната на рязане, намаляване на износването на режещия инструмент, осигуряване на добро качество на обработваната повърхност и повишаване на производителността на обработка на материалите. Според специалисти използването на СОТ позволява и по-лесно обработване на трудно обработваеми композиционни материали при постигане на добра производителност, високо качество и по-висока точност при обработването.
Поради разнообразието от обработваеми материали многообразието от предлагани смазочно-охлаждащи течности е значително. В същото време развитието в областта на обработваните материали, както и на тези, използвани за изработка на обработващите инструменти и техните покрития, предполага и непрекъснато разработване на нови СОТ.

Изпълняват редица функции
В процеса на рязане смазочно-охлаждащите течности изпълняват смазващо, охлаждащо, диспергиращо и миещо действие. Благодарение на доброто им смазващо действие се намалява силата на триене, намалява топлоотдаването и се повишава стабилността на режещия инструмент.

Охлаждащото им действие се изразява в отвеждане на топлината от нагрятата контактна площ на режещия инструмент.

Благодарение на диспергиращото действие на СОТ се образува твърд смазочен филм в резултат от разрушаването на компонентите на охлаждащата течност под действието на високата температура в зоната на рязане и образуването на атоми и химически радикали, които встъпват в реакция с контактната площ на резеца и стружките.

Миещото действие на смазочно-охлаждащите течности е свързано с отстраняването от зоната на рязане на твърдите частици карбид, малки стружки и др.

Принципно основни компоненти на смазочно-охлаждащите течности се явяват минералните масла и водата. Водата е течност, характеризираща се с много добри охлаждащи качества, поради което се счита за едно от най-добрите средства за охлаждане. От друга страна обаче тя е с много лоши качества по отношение на смазването и може да стане причина за появата на ръжда и корозия. Това в особена сила важи за много твърдите води, които са с високо съдържание на минерали. За отстраняването на този проблем често водата бива дейонизирана с цел премахване на примесите и минералите.

Маслата, от своя страна, са с много добри смазващи качества, но в същото време са много лоши охладители. Друг техен недостатък е лесната им запалимост. С оглед използването на предимствата на водата и маслото и отстраняването на техните недостатъци, те често биват комбинирани.

Маслени и емулсионни
Смазочно-охлаждащите течности, в зависимост от химичният им състав, се подразделят на две основни групи - маслени и емулсионни. Маслените СОТ обикновено представляват минерални масла без съдържание на вода, докато емулсионните са смес на масло с вода. Вискозитетът на маслените минерални масла при температура от порядъка на +50 °С обикновено е около 2-40 mm2/s. Маслените смазочно-охлаждащи течности често освен минерални масла съдържат и растителни, животински и друг вид масла с цел подобряване на омокрянето и смазването. Също така, те могат да съдържат и различни добавки, придаващи им антифрикционни, противоизносни, противозадирни, антиокислителни, миещи, антипенни, антикорозионни и други свойства. Предлагат се и масла, несъдържащи допълнителни добавки.

Голяма част от предлаганите маслени СОТ са готови за употреба продукти и не изискват извършването на допълнителни действия преди използването им. Характеризират се с добри смазочни свойства, добра корозионна защити и лесна поддръжка. Като техни недостатъци обикновено се посочват: ниската им охлаждаща способност, повишената изпаряемост, пожароопасността и сравнително високата цена.

Считат се за подходящи предимно за нискоскоростни металообработващи процеси, при обработването на неръждаема стомана и други трудно обработваеми метали и в процеси, при които е необходимо добро смазване като хонинговане, дълбоко пробиване и други.

Емулсиите от своя страна са смес на две несмесващи се вещества. В случая на емулсионните масла това са масла, разтворени във вода. За подпомагане на процеса на смесване на маслото с водата обикновено се използват емулгатори. В резултат на смесването се получава млечно бял охладител.

Емулсиите могат да съдържат различно количество вода в зависимост от целите, за които се използват. В случаите когато се цели по-добро охлаждане, се препоръчва използването на емулсии с по-високо съдържание на вода. Добре е да се има предвид обаче, че те са с по-лоши характеристики по отношение на смазването. От своя страна емулсиите с по-високо съдържание на масло се характеризират с по-добри смазващи качества, но съответно са по-лоши охладители.

Емулсионните смазочни течности стандартно се предлагат във вид на концентрат с последваща подготовка на водната емулсия при смесването с вода. Най-често съотношението на водата към концентрата е съответно е до 15% концентрат, разтворен в съответното количество вода.

Три вида емулсии
В зависимост от химическия състав, емулсионните СОТ обикновено се подразделят на три вида: водоемулсионни, полусинтетични и синтетични.

Синтетичните СОТ са течности с много ниско или никакво съдържание на масла. Обикновено те се предлагат под формата на концентрат, съдържащ смазочни продукти, антикорозионни вещества, омекотители за вода, биоциди, гликоли и други добавки. Много лесно се смесват с вода и се характеризират с много добра охлаждаща способност, добри смазващи свойства, добра стабилност в твърда вода, добра защита от корозия, почистване и поддръжка. Недостатъците им са известната токсичност, лесното замърсяване с чужди масла, сравнително високата цена. Считат се за подходящи за широк кръг от металообработващи процеси. Обикновено са предпочитани в случаите, при които се изисква на първо място добро охлаждане. Използват се при обработването на трудно обработваеми сплави, при шлифоване, високоскоростно рязане и други.

Полусинтетичните СОТ са течности, съдържащи синтетични смазочни продукти, добавки, емулгатори и известно количество (2% -30%) минерално масло. Тези течности съчетават предимствата и в известна степен недостатъците на синтетичните течности. Те са с по-добри антикорозионни качества в сравнение със синтетичните течности, с по-добри охлаждащи и омокрящи свойства. С тях се работи лесно и са със сравнително лесна поддръжка. Недостатъците им са слабата стабилност в твърда вода, лесното замърсяване с чужди масла и други.

Водоемулсионните СОТ обикновено са чисти масла с добавени емулгатори за по-лесното им разтваряне във вода. Те са икономично решение, но са със сравнително кратък експлоатационен срок.

Като цяло използването на смазочно-охлаждащи течности в металообработващите процеси допринася за по-добра обработка на повърхността, тъй като наличието на смазваща течност в контактната зона между режещия инструмент и обработвания детайл предотвратява износването на инструмента и задирането.  Също така се удължава животът на режещия инструмент, тъй като в процеса на работа той се охлажда и не се допуска повишаване на температурата му до критични нива, при които твърдостта му намалява и се повишава износването. Повишава се прецизността на обработка, което допринася за наличието на по-малко отклонения в размерите на съответния детайл. Също така се понижава консумацията на енергия поради по-добрите условия на протичане на процеса.

Особености при избора
В зависимост от особеностите на металообработващия процес, приоритетни се явяват едни или други свойства на смазочно-охлаждащите течности. Всички течности обаче е необходимо да отговарят на редица изисквания, сред които: да притежават миещи антибактериални и антикорозионни свойства; да отговарят на съвременните изисквания по оползотворяване на отпадъците и унищожаване на съдържащите вредни вещества; да отговарят на хигиенни и екологични изисквания.

При избора на смазочно-охлаждаща течност е добре да се има предвид, че обикновено те са предназначени за работа с определен вид метал при определени условия. За конкретни процеси на металообработване е добре СОТ да се избират в съответствие с типа на извършваната операция, начина на подаване на течността в зоната на обработване, характеристиката на обработвания материал и т. н. Добре е също така да се вземат предвид физико-механическите свойства на обработвания и инструменталния материал и технологичния метод на обработка. Специалистите препоръчват също да се вземат предвид и фактори като: област на приложение, начините за транспортиране, съхранение, приготвяне на работната емулсия (за емулсионните СОТ), възможностите за контрол и коригиране на качеството, възможностите за утилизация, охраната на труда при работа и други. Според специалисти в областта спазването на тези препоръки би допринесло значително за постигането на добри показатели по отношение на производителността и високо качество на крайния продукт.




Top