Станки дома 1. Hазначение и классификация смазочно-охлаждающих технологических средств для обработки
металлов резанием.
СОТС предназначены для смазки поверхностей трения, охлаждения режущего инструмента и
обрабатываемой заготовки, облегчения процесса деформирования металла, своевременное удаление из зоны резаниястружки
и продуктов износа инструмента, а также для временной защиты изделий и оборудования от коррозии.
Благодаря
этому СОТС в значительной мере определяют экономичность и надежность работы многочисленны и разнообразной
металлообрабатывающей техники, а именно: увеличивают стойкость режущего инструмента, улучшают качество
изделий, снижают силы резания и потребную мощность.
По классификации все СОТС по их агрегатному состоянию разделены на четыре типа: газообразные,
жидкие, пластичные и твердые.
Газообразные СОТС
. В качестве СОТС этого типа применяют нейтральные (азот, аргон, гелий) и
активные, кислородосодержащие (воздух, кислород, диоксид углерода), газы. Активные газы не только играют роль
охладителя, но и защищают поверхность трущихся металлов от изнашивания, образуя на них оксидные пленки.
В среде кислорода можно затачивать режущий инструмент из инструментальных сталей и твердых
сплавов, точить и сверлить кислостойкие и жаропрочные сплавы, шлифовать специальные стали и сплавы. Однако
применение газообразных СОТС не получило широкого распространения в практике.
Жидкие СОТС
наиболее рапространены. Их принято называть
смазочно-охлаждающими
жидкостями (СОЖ)
. Они разделены на классы: масляные, водосмешиваемые (водные), быстрорастворяющиеся и расплавы
некоторых металлов.
Масляные СОЖ
. Состоят из минерального масла, являющегося базовым, к которому могут
быть добавлены антифрикционные, антиизносные и антизадирные присадки, ингибиторы коррозии, антиоксиданты,
антипенные и антитуманные присадки.
Минеральное масло в масляных СОЖ занимает 60-95% (в процентах по массе). Обычно это
высокоочищенные нафтеновые или парафиновые масла. Иногда в качестве основы для масляных СОЖ используют смесь
из нескольких (2-3) минеральных масел. Используют также в качестве базы маловязкие экстракты селективной
очистки, очищяя их каталитическим гидрированием, что снижает их стоимость.
При выборе базовых минеральных
масел учитывают прежде всего их физико-химические свойства (вязкость, индекс вязкости, групповой углеродный состав)
и обусловленные ими смазочные, антиокислительные и другие характеристики, влияющие на процесс трения и износ инструмента.
Синтетические масла из-за их высокой стоимости используют иногда в виде добавок.
Антифрикционные присадки — это обычно технические растительные масла и жиры (рапсовое масло, свиной жир),
жирные кислоты и их эфиры, а также полимерные ненасыщенные жирные кислоты. Их содержание обычно
составляет 5-25%. В связи с их дефицитностью ведутся работы по замене жировых продуктов естественной природы на синтетические.
Антиизносные присадки — уменьшают износ режущего инструмента при возрастании нагрузке. Из них в
составе масляных СОЖ наиболее известны диалкилфосфиты, а также осерненные жиры и полимерные жирные кислоты.
Концентрация противоизносных присадок в масляных СОЖ обычно 0.5-5%, она зависит от назначения продукта, а также
состава других присадок.
Антизадирные присадки предотвращают схватывание и износ режущего инструмента при наиболее
тяжелых температурных и механических нагрузках. Это чаще всего вещества, содержащие серу, хлор, фосфор. В зависимости
от условий применения масляных СОЖсодержание в них серы составляет от 0,5-3% (сульфиды и полусульфиды)
Ингибиторы коррозии предотвращают коррозионное воздействие масляных СОЖ на изготовляемые детали
и детали станка вызывается продуктами окисления минеральных масел, присадками, а также продуктами их разложения. По
склонности к коррозии обрабатываемые материалы различаются весьма широко, и это обстоятельство учитывают того или иного
способа противокоррозионной защиты.
Антипенные присадки добавляют в масляные СОЖ для предотвращения пенообразования. Hаибольшее распространение
получили диметилселиконовые полимеры. Требуемые количества этих веществ 0.0005-0.001%.
Антитуманные присадки снижают образование и выделение масляного тумана (аэрозоля) при работе с
СОЖ на масляной основе. В качестве антитуманых присадок рекомендуется полиолефины, аттактический полипропилен. Эти
присадки обычно вводят в количестве 0.5-3%.
Масла без присадок применяют при обработке магния, латуни, бронзы, меди и углеродистых сталей
при легких режимах резания. Однако они мало эффективны при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов, особенно
при тяжелых режимах резания.
Hедостатками масляных СОЖ являются сравнительно низкие охлаждающие свойства и низкая термическая
стабильность, пожароопасность, повышенная испаряемость и высокая стоимость.
Водосмешиваемые СОЖ
. Такие СОЖ могут содержать эмульгаторы, нефтяные масла, воду, спирты,
гликоли, ингибиторы коррозии, бактерициды, противоизносные, противозадирные и антипенные присадки, электролиты
и другие органические и неорганические продукты. Эти СОЖ применяют в виде эмульсий или истинных водных растворов
при абразивной и лезвийной обработке (легкие и средние режимы резания) черных и цветных металлов. Преимуществами
водосмешиваемых СОЖ является более высокая, чем у масляных СОЖ, охлаждающая способность, относительно низкая
стоимость, пожаробезопасность и меньшая токсичность, недостатки — сравнительно невысокие смазывающие свойства,
низкая эффективность на отдельных операциях и недостаточно высокая стабильность свойств во времени. Водосмешиваемые
СОЖ разделены на четыре подкласса — эмульгирующиеся (эмульсолы), полусинтетические, синтетические, растворы электролитов.
Эмульгируещиеся СОЖ (эмульсолы) при смешивании с водой образуют эмульсии. В качестве основы
эмульсолов используют средневязкие нефтяные масла нафтенового или смешанного типа, содержание которых в эмульсоле
может достигать 85%. Применяют эмульсолыв виде 1-5%-ных эмульсий в воде.
Эмульгаторы являются поверхностно-активными веществами (ПАВ) и, кроме уменьшения поверхностного
натяжения, они выполняют роль смазочных веществ и ингибиторов коррозии. В качестве эмульгаторов наибольшее
распространение в составе эмульсолов получили анионоактивные ПАВ, а также их смеси: калиевые, натриевыми
мыла жирных, смоляных и сульфокислот.
Полусинтетические СОЖ принципиально не отличаются от эмульсолов по компонентному составу,
однако они существенно отличаются от них по концентрации компонентов. Основу полусинтетических СОЖ составляет
вода (до 50%) и эмульгаторы (до 40%).Обязательным компонентом является маловязкое (3-10 кв.
мм/с при 50 град.С) нефтяное
масло. Полусинтетические СОЖ, как и эмульсолы, могут содержать биоциды, противоизносные и противозадирные
присадки. Их используют в виде 1-10%-ных водных растворов. Синтетические СОЖ представляют собой смесь водорастворимых
полимеров, поверхностно-активных веществ, ингибиторов коррозии, биоцидов, антипенных присадок и воды.
В их состав
для повышения смазывающих свойств вводят противоизносные и противозадирные присадки. Синтетические СОЖ могут быть
приготовлены в виде порошков. Их применяют в виде 1-10% водных растворов. По универсальности, продолжительности сохранения
эксплуатационных свойств синтетических СОЖ, как правило, превосходят эмульсии.
Быстроиспаряющиеся СОЖ
. Основу таких СОТС составляют быстроиспаряющиеся галогенпроизводные
углеродов. Испаряясь, они охлаждают режущий инструмент и обрабатываемое изделие и оставляют на трущихся поверхностях
тонкие смазывающие слои присадок, входящих в их состав. Быстроиспаряющиеся СОТС применяют при обработке резанием
труднообрабатываемых сплавов и пакетов из пластин разнородных материалов на операциях сверления, развертывания,
нарезания резьбы и протягивания.
Пластичные СОТС
. обычно представляют собой пластичные смазки. Их используют в мелкосерийном
производстве при нарезании резьбы (метчиками и плашками), сверлении, протягивания и развертывания, при полировании и
обработке металлов напильниками. Применение пластичных СОТС ограничивается трудностью введения их в зону
резания, невозможностью сбора, очистки и повторного применения. Пластичные СОТС разделены на следующие классы:
смазки на углеводородных (парафин, воск и некоторые полимеры), мыльным (натриевые, литиевые, кальциевые, бариевые,
свинцовые и др.) и неорганических (глина, слюда, асбест и др.) загустителях.
Твердые СОТС
. По химическому составу подразделены на три класса — неорганические
продукты слоистой структуры (тальк, графит, слюда, дисульфид молибдена и др.), органические соединения (воски, мыла,
твердые жиры, полимеры) и мягкие металлы (олово, свинец, медь). Применяют их в особо трудных условиях (при высоких
температурах и нагрузках), а также в тех случаях, когда другие типы СОТС не эффективны. Твердые смазки наносят в
качестве поверхностных покрытий на режущий инструмент или обрабатываемый металл.
По применению все СОТС разделены на две группы — массового и специального применения. СОТС
массового назначения пригодны для ряда операций обработки металлов резанием при различных режимах. Они в свою
очередь разделены на три подгруппы: обычные, универсальные и многоцелевые.
Обычные обеспечивают выполнение нескольких
операций обработки резанием той или иной группы черных или цветных металлов, универсальные — широкий круг операций
обработки резанием черных и цветных металлов. К СОТС специального назначения отнесены газообразные, пластичные и
твердые СОТС.
2 Функциональные действия СОТС.
В соответствии с современными представлениями СОТС в процессе резания может производить
смазывающее, охлаждающее, диспергирующее и моющее действия. Разделить различные эффекты действия СОТС бывает
весьма сложно, так как они могут проявляться одновременно и порознь в различных зонах контактной поверхности
инструмента, стружки и заготовки в зависимости от особенностей операции и режимов резания, характеристик
обрабатываемого инструментального материалов. В большинстве случаев высокие эксплуатационные свойства СОТС (СОЖ) определяются
их смазывающим и охлаждающим действием.
Смазывающее действие СОЖ
. Смазывающее действие СОЖ проявляется преимущественно в зоне
контакта резца и стружки, а также контакта резца и заготовки. Оно обусловлено способностью СОЖ вступать в
физическое, химическое и физико-химическое взаимодействие с активированными поверхностями контактной зоны и образовывать
на них гидродинамические, физические (адсорбционные) и химические смазочные пленки. В зависимости от условий
резанья такие пленки могут образовываться порознь или одновременно. Физические и химические смазочные пленки
принято называть граничными. Их толщина колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен ангстрем. Сопротивление
сдвигу у них выше, чем у гидродинамических пленок. В случае образования при резании металлов гидродинамических
смазочных пленок (например, обработка меди при низких скоростях) трущиеся поверхности разделены слоем СОЖ в несколько
микрон и более. Здесь вязкость СОЖ имеет преобладающее значение и должна быть оптимальной. Иногда вязкость может
быть компенсирована серо-,хлор- или фосфорсодержащими присадками.
Адсорбционные смазочные пленки образуются при малых давлениях и низких температурах.
Поверхностно-активные молекулы, содержащиеся в СОЖ, адсорбируются слоями на контактирующих металлических
поверхностях. Толщина пленки может включать от нескольких до 500 молекулярных слоев.
Такая пленка выдерживает большие
нормальные нагрузки, однако, слабо сопротивляется действию касательных напряжений. Чем выше устойчивость граничной пленки
к действию нормальных и чем ниже к действию касательных напряжений, тем меньше коэффициент трения и тем выше
смазывающая способность среды.
Наиболее прочно адсорбируются на поверхности металла молекулы олеиновой кислоты,
некоторых растительных масел и синтетических ПАВ. Поэтому они широко используются в композициях масляных СОЖ.
Присутствие влаги и кислорода ускоряет процессы хемосорбции.
Существенную роль при образовании пленок играет
температура, при ее повышении рост пленок уменьшается, а скорость образования химических пленок увеличивается. При
операциях с высоким выделением тепла более эффективны химические смазывающие пленки, образуемые на контактирующих
поверхностях за счет противоизносных и противозадирных присадок.
Смазывающее действие СОЖ проявляется еще и в том, что углерод, кислород, сера, фосфор и другие
элементы, входящие в состав, в условиях высоких давлений, напряжений и температур не только реагирует с
поверхностью металла с образованием граничной смазочной пленки, но и диффундируют в тончайшие поверхностные
слои трущихся металлических поверхностей, образуя эвтектические сплавы с более низкими коэффициентами трения. В
результате чего облегчаются процессы трения и пластической деформации металла.
Многими исследованиями установлено положительное влияние смазывающего действия СОЖ на процессы,
предотвращающие налипание и наростообразование на лезвии инструмента, изменяющие форму стружки и длину контакта
стружки с передней поверхностью инструмента, в результате чего уменьшаются теплообразование, усилия резания и
шероховатость обрабатываемой поверхности.
Смазывающее действие СОЖ зависит от операции и режима резания, свойств
обрабатываемого и инструментального материалов и определяется в основном скоростями образования и изнашивания
граничных смазочных пленок, а также их составом, строением и свойствами.
Охлаждающее действие СОЖ
. При резании основная часть механической энергии преобразуется
в теплоту. Охлаждающее действие СОЖ основано на законах теплообмена. Нагретые до высоких температур режущий
инструмент, заготовка и стружка передают путем конвективного теплообмена смазочно-охлаждающей среды часть тепла.
Кроме того, теплоотвод при резании может осуществляться вследствие теплопередачи излучением, испарением среды
и протекания химических реакций, происходящих при поглощении тепловой энергии. Теплоотводы, связанные с
излучением, испарением и химическими реакциями, невелики. Поэтому при оценке охлаждающего действия СОЖ
ограничиваются рассмотрением конвективного теплообмена, который зависит, главным образом, от теплофизических свойств и
гидродинамических условий подачи жидкости. На теплообмен наиболее сильно влияют вязкость, теплопроводность,
теплоемкость, плотность и смачиваемость СОЖ, а также разность температур охлаждаемой поверхности
и потока жидкости.
В процессе резания наибольшему воздействию высокой температуры подвергается инструмент.
Исследования показывают, что применение смазочно-охлаждающей среды не препятствует возникновению высокой температуры
в инструменте. Однако действие СОЖ существенно уменьшает область нагрева инструмента.
При этом подача эмульсии
под давлением на вспомогательную заднюю поверхность инструмента более эффективна, чем ее полив свободно падающей
струей на переднюю поверхность инструмента. Для ряда операций обработки металлов резанием эффективность охлаждающего
действия СОЖ повышается при подаче жидкости в распыленном состоянии, под давлением или через внутренние каналы
в инструменте по сравнению с подачей СОЖ поливом свободно падающей струей.
Однако охлаждающее действие СОЖ может иметь и отрицательные последствия. Так, например,
при фрезеровании (прерывистое резание) твердосплавным инструментом с высокой скоростью резания, применение СОЖ
приводит к значительным колебаниям температуры режущей части фрезы и уменьшению ее стойкости.
Диспергирующее действие СОЖ
. Под этим действием СОЖ подразумевается их способность
облегчать деформацию, разрушение и дробление (диспергирование) металла, т.е оказывать действие, способствующее
образованию новой поверхности. В присутствии ПАВ облегчается зарождение и распространение микротрещин в металле.
Полярные молекулы продвигаются по стенкам образующихся трещин до тех пор, пока их размеры не станут больше
размеров трещин. В результате в самых узких местах микротрещин возникают дополнительные расклинивающие
давления, вызываемые адсорбционными слоями, что приводит к «охрупчиванию» металла и его разрушению. Хрупкость
металла может повышаться за счет диффузии атомов и ионов СОЖ в деформируемые слои. В результате этого
процесса металл в зоне деформации быстрее достигает предельной прочности и разрушается при меньших затратах энергии.
Моющее действие СОЖ
. В процессе резания металла образуются стружка и шлам, состоящий
из мелкодисперсной стружки, частиц износа инструмента и трущихся деталей станка, окалины, пыли, грязи,
продуктов термоокислительной деструкции компонентов СОЖ и жизнедеятельности микроорганизмов. Твердые коллоидные частицы
шлама проникают в микронеровности обрабатываемой заготовки, деталей станков и инструмента, где прочно
удерживаются электростатическими и механическими силами. Скопление частиц шлама приводит к снижению стойкости
инструмента и ухудшению качества обрабатываемой поверхности. Поэтому СОЖ должны смыть и унести крупную стружку или
металлические опилки, предотвратить образование лакообразных отложений и нагара на поверхностях
изделия и инструмента, нагретых до высоких температур. Моющее действие СОЖ представляет собой совокупность
физико-химических процессов, приводящих к очистке поверхностей обрабатываемой заготовки, инструмента и деталей
станка от шлама. Смыв и эвакуация крупной стружки или продуктов шлифования, накапливающихся в зоне резания, является
одной из важных функций СОЖ. Смывающее действие в значительной степени зависит от количества СОЖ, подаваемой в зону
резания, скорости потока и метода подачи жидкости. Эффективность смывающего действия СОЖ повышается с введением в ее
состав моющих веществ.
3. Выбор СОТС для различных процессов обработки металлов резанием. Типы СОТС.
Эффективность эксплуатации металлообрабатывающего оборудования во многом зависит от правильного
выбора и применения СОЖ.
При хонинговании большинства металлов используются маловязкие масляные СОЖ с хлоросодержащим или
серо- и хлоросодержащими присадками (ОСМ-1). Хонингование при легких режимах осуществляется с применением маловязкого
масла с добавками растительных или животных жиров (ВИ-2).
Шлифование различных материалов производят в основном с помощью водных СОЖ (Аквол-2,Аквол-6,Аквол-15).
Однако при шлифовании нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов серосодержащие и хлоросодержащие масляные
жидкости (ОСМ-3).Маловязкие масляные СОЖ (ОСМ-4), кроме того ,с успехом применяют при отделочном шлифовании цветных металлов.
При силовом и скоростном шлифовании металлов в основном находят применение серосодержащие или
хлоросодержащие масляные СОЖ (МР-10,Укринол-14) в зависимости от обрабатываемого материала и режима резания. Цветные
металлы и легкие сплавы лучше обрабатывать с применением эмульгирующихся, полусинтетических СОЖ.
Обработка цветных металлов и углеродистых сталей на токарных автоматах ведется с применением
масляных СОЖ (ОСМ-1).
При зубообработке в основном распространены различные виды масляных СОЖ (МР-5У). Эмульгирующиеся
(в том числе с активными присадками) нашли применения при нарезании зубьев на деталях из цветных и легких
металлов и сплавов, а также на низкопрочных сталях.
На операциях нарезания резьбы и протягивания в большинстве случаях наиболее эффективны
масляные СОЖ (МР-99, МР-7),содержащие активные элементы- серу и/или хлор. Водные СОЖ целесообразно применять только при
обработке низкопрочных сталей, цветных и легких металлов и их сплавов, а также при нарезании резьбы в деталях из
сталей и сплавов (Аквол-10м, Аквол-1).
Обработку титановых сплавов на операциях шлифования, точения и фрезерования производят с
применением водных СОЖ (Аквол-10м, Аквол-2). При сверлении, работе на станках — автоматах, глубоком сверлении,
зубообработке, нарезании резьбы и протягивании используются специальные масляные СОЖ Т (ОСМ-5) и эмульгирующиеся
жидкости, активированные противоизносными и противозадирными присадками.
При выборе СОЖ для того или иного обрабатываемого материала при прочих равных условиях
целесообразно руководствоваться следующими практическими рекомендациями: цветные металлы и легкообрабатываемые
стали рационально обрабатывать с применением масляных СОЖ с жировыми добавками.
По мере перехода от легкообрабатываемых сталей к более труднообрабатываемым следует
применять СОЖ с большими концентрациями активных присадок. Неактивные СОЖ находят применение на всех операциях
резания легких и цветных металлов и сплавов, а также в большинстве случаев обработки сталей низкой прочности,
когда имеется опасность коррозии металла.
Активные масляные СОЖ в основном используют при силовом резании труднообрабатываемых
материалов и особенно, когда процесс стружкообразования сопровождается появлением нароста. Однако из-за высокой
активности серосодержащих присадок, входящих в их состав, эти СОЖ могут вызвать снижение стойкости инструмента.
При обработке на станках с ЧПУ и на технологических модулях гибких автоматизированных производств
используют, в основном, следующие виды СОЖ: Аквол-10м, Аквол-14, Карбомол П-1, Аквол-1, Аквол-2, Э-2, ЭТ-2, НГЛ-205 — все
из подклассов эмульсий, синтетических и полусинтетических СОЖ.
Аквол-10м — концентрат на гликолевой основе, содержит анионоактивные и неионогенные эмульгаторы и
незначительное количество жировых присадок. Предназначен для приготовления синтетических СОЖ с широкой областью применения.
Аквол-14 — представляет собой концентрат на основе полиакиленгликолей, содержит трибополимезирующие
присадки и добавки, придающие СОЖ необходимый комплекс свойств. При смешивании с водой образует прозрачные, бесцветные
или слегка окрашенные растворы. Применяют при обработке резанием черных металлов и сплавов.
Карбомол П-1 — сбалансированная смесь эмульгатора с минеральным маслом. которая используется на
операциях лезвийной обработки.
Укринол-14 — средневязкая смесь минеральных масел, содержащая хлорные, фосфорные и жировые
присадки. Применяются при скоростном, силовом и глубинном шлифовании инструментальных сталей.
МР-10 (ТУ 38 101973-85) — средневязкая смесь неактивного вида, содержащая антифрикционные,
противоизносные, противозадирные присадки. Применяется при силовом и скоростном шлифовании сталей.
ОСМ-1 (ТУ 38 УССР 202228-81) — маловязкая смесь неактивного вида, содержащая противозадирные
и другие присадки. Применяется при обработке чугунов, легированных, конструкционных и инструментальных сталей
на операциях сверления, развертывания, фрезерования и шлифования, а также при обработке коррозионностойких,
жаропрочных, жаростойких сталей и сплавов на операциях фрезерования и шлифования.
МР-7 — осерненное минеральное масло средней вязкости. Применяют при средних и тяжелых режимах
резания сталей и сплавов на токарных автоматах и отдельных операциях сверления, глубокого сверления отверстий
диаметром более 30 мм, точения, фрезерования, развертывания, протягивания, резьбо- и зубонарезания
Доливка сож в бак
В нашей первой демонстрации Эндрю проверяет состояние полусинтетической охлаждающей жидкости на станке Haas ST-30. Отодвинув бочку для стружки, Эндрю выкатывает бак с охлаждающей жидкостью в такое место, где он может получить к нему доступ со всех сторон.
Эндрю отмечает, что уровень охлаждающей жидкости низкий и на поверхности есть немного постороннего масла. В отличие от растворимых масел, входящих в состав СОЖ, это масло попадает в СОЖ либо в процессе обработки, либо из станка. Токарные станки Haas используют очень мало масла во время работы, а этот ST-30 обрабатывал алюминиевые заготовки. Однако, в последнее время станок обрабатывал и немного стальных заготовок, испачканных в масле.
Поскольку количество масла небольшое, Эндрю решает удалить его, используя масловпитывающие салфетки. Он выжимает СОЖ из салфеток, оставляя только масло, и помещает их в масляный контейнер для отходов. Несколько недель назад этот бак СОЖ был полон! Куда же уходит охлаждающая жидкость?
Станки потребляют охлаждающую жидкость двумя способами: физическое удаление и испарение. Тонкий слой СОЖ может уноситься со стружкой и готовыми деталями, которые забирают из рабочей зоны.
Вот быстрый ненаучный эксперимент, чтобы показать, как объём уносимой охлаждающей жидкости зависит от геометрии стружки. Здесь у Эндрю несколько алюминиевых стружек, с различной геометрией. Даже используя этот упрощенный подход, можно показать, как значительное количество охлаждающей жидкости может быть удалено из станка, в частности тяжелые растворимые компоненты масла.
Вынос СОЖ также увеличивается, если полученные детали имеют большую площадь поверхности. Например, как эта труба. Помните, что из-за этого смесь становится менее концентрированной, так как со стружкой и деталями уносится, в основном, растворимое в охлаждающей жидкости масло.
Второй способ удаления СОЖ из станка — испарение. Высокие скорости вращения шпинделя и высокое давление охлаждающей жидкости создают пары СОЖ. Тяжелые режимы резания способствуют испарению охлаждающей жидкости из рабочей зоны, высокая температура окружающей среды способствует испарению СОЖ из бака. Испарение удаляет из СОЖ воду, что повышает со временем концентрацию раствора.
Эндрю отряхнул стружку с главной крышки. Теперь он решает проверить наличие стружки в самом баке. Может быть, кто-то неправильно убирал стружку с верхней крышки, и она попала в бак. Эндрю берёт перфорированный совок и проводит им по дну бака, чтобы собрать стружку в одном месте. В баке, конечно же, есть немного стружки и он вытаскивает ее, позволяя СОЖ стечь, и бросает в бочку для стружки.
Есть несколько основных причин, почему это плохо, когда стружка накапливается на дне бака. Например, вы не знаете, сколько места в баке осталось для охлаждающей жидкости. Уровень СОЖ из-за стружки поднимается. Эти кучи стружки могут занимать много места. Скопления стружки также создают идеальную среду для накопления масла и размножения бактерий.
После удаления с поверхности СОЖ постороннего масла и стружки со дна бака Эндрю приступает к проверке концентрации охлаждающей жидкости. В некоторых производствах используют метод визуального контроля, когда доливают в свои баки охлаждающую жидкость.
Проблема заключается в том, что вы никогда не знаете, какая смесь сейчас в баке, богатая или с низкой концентрацией. Изменение концентрации в неправильном направлении приведет к проблемам. С бедной смесью будет ухудшаться качество обрабатываемой поверхности и детали могут заржаветь. Или эмульсия станет очень богатой, мы просто зря потратим дорогую охлаждающую жидкость.
Мы не хотим совершать эти ошибки, поэтому Эндрю берет немного очищенной воды, которую он будет использовать для приготовления эмульсии. Он наносит несколько капель на призму рефрактометра и закрывает световую пластину. Световая полоса лежит не на нулевой отметке, поэтому Эндрю использует небольшую отвертку, чтобы отрегулировать нулевое положение.
Важно использовать одну и ту же воду для корректировки нулевой линии и для смешивание охлаждающей жидкости. При нулевом значении он очищает призму и берет образец охлаждающей жидкости из бака. Теперь рефрактометр показывает значение 4.
Давайте теперь на мгновение остановимся, чтобы поговорить о концентрации СОЖ. Эндрю хорошо знает эту охлаждающую жидкость. Из описания следует, что это полусинтетическая СОЖ и она имеет соотношение один к одному. Это означает, что её концентрация равна показаниям рефрактометра, т.е. равна 4.
Всегда лучше перепроверить это соотношение для конкретной охлаждающей жидкости. Не все СОЖ одинаковы. Основываясь на этом низком показании, он должен добавить богатую смесь в охлаждающую жидкость в баке, чтобы вернуть необходимое общее значение концентрации 7%.
Прежде чем изменить концентрацию, Эндрю измерит pH и жесткость, чтобы убедиться, что можно продолжать использовать эту находящуюся в баке охлаждающую жидкость. Эндрю берет индикаторную полоску для проверки качества воды, помещает её в СОЖ в баке и удерживает в течение одной секунды в соответствии с рекомендациями поставщика.
Такое значение pH является ещё одним показателем того, что необходимо добавить концентрированную смесь. Эта тест-полоска также оценивает жесткость воды, и Эндрю видит, что жесткость находится на уровне примерно 200 частей на миллион.
Посмотрев в записи о техническом обслуживании этого станка, Эндрю узнал, что ранее бак заправляли деионизированной водой, поэтому он не удивлен, что жесткость ниже рекомендуемого значения — 400 частей на миллион. Эндрю знает, что если этот бак на 55 галлонов (208 литров) полностью заполнить, то глубина СОЖ будет 7 дюймов.
Теперь Эндрю измеряет, какой процент охлаждающей жидкости был потерян. Получилась глубина 5,62 дюйма от дна бака. Если поделить 5,62 на 7, то получим 0,8, т.е. в баке осталось 80% охлаждающей жидкости. Умножив 0,8 на 55 галлонов получаем 44 галлона.
Сейчас мы знаем две величины: в баке осталось 44 галлона и нужно долить 11 галлонов, чтобы бак был полный. Эндрю знает, что 44 галлона в баке имеют концентрацию 4%. Ему нужно довести концентрацию до 7%. Эндрю должен увеличить концентрацию на 3%. Для этого он умножает 44 на 0,03 и получает 1,32 галлона. Эндрю нужно дополнительно 1,32 галлона концентрата для имеющихся в баке 44 галлонов.
Оставим пока в стороне эти 1,32 галлона, скоро они нам понадобятся. Эндрю пока не заливает концентрат, так как ему еще нужно рассчитать, сколько концентрата понадобится для 11 галлонов, которые нужно долить. Чтобы довести 11 галлонов до концентрации 7% нужно 0,77 галлона концентрата, т.е.
нужно 11 умножить на 0,07. Поэтому Эндрю добавляет 0,77 галлона концентрата к 1,32 галлону, необходимого для жидкости, которая уже находится в баке. В итоге получаем 2,09 галлона концентрата. Теперь, если мы возьмем эти 2,09 галлона концентрата и добавим к 11 галлонам доливаемой воды плюс 44 галлона, то мы получим в общей сложности 57,09 галлонов смеси.
Это больше на 2 галлона емкости бака. Это может закончиться переполнением, охлаждающая жидкость окажется на полу. Чтобы избежать переполнения бака Эндрю вычитает 2,09 галлона концентрата из 11 галлонов, которые нужно долить и получает 8,91 галлонов воды. В итоге, ему нужно смешать 8,91 галлонов воды и 2,09 галлона концентрата.
Вы всегда должны использовать чистейшую воду для пополнения системы, чтобы минимизировать накопление растворенных твердых частиц. Деионизированную воду можно приобрести у промышленных предприятий водоснабжения. Системы очистки воды могут быть как простыми и недорогими, так и довольно сложными.
Когда дело доходит до смешивания охлаждающей жидкости, Эндрю использует смеситель типа Вентури, когда ему нужно полностью наполнить бак. Сейчас нужно приготовить меньшее количество СОЖ, и Эндрю не хочет изменять настройки своего смесителя, поэтому он будет смешивать воду и концентрат вручную.
Всегда смешивайте воду и концентрат в отдельной ёмкости перед добавлением в бак станка.
Эндрю использует градуированное ведро для измерения девяти галлонов воды. Если у вас нет такого ведра, то его легко сделать с помощью нескольких простых измерений. Эндрю определяет чуть меньше девяти галлонов воды и наливает его в бочку для смешивания.
Помните, всегда нужно начинать с воды.
Налив воду в бочку, Эндрю наливает чуть более двух галлонов концентрата в измерительное ведро и плавно выливает его в бочку постепенно смешивая воду и концентрат. Подготовив охлаждающую жидкость в смесительной бочке, Эндрю перемещает бочку к баку СОЖ и аккуратно заливает смесь в бак. Когда вся охлаждающая жидкость добавлена, он опять перемешивает полученный раствор.
С помощью рефрактометр Эндрю проверяет полученную концентрацию. Она равна 7,5%, что и следовало ожидать, так как наш метод всегда даёт немного более богатую смесь.
Заполнение бака новой охлаждающей жидкостью
Теперь мы находим Эндрю в другом месте нашего цеха, у фрезерного центра Haas VF-3YT. Он будет проверять состояние имеющейся в баке СОЖ. Оператор станка недавно жаловался, что охлаждающая жидкость пенится и плохо пахнет. Когда Эндрю подошел, он почувствовал запах серы в воздухе. Вероятно, этот бак СОЖ давно не обслуживался.
Эндрю выкатывает бак, чтобы получить к нему доступ. Он снимает датчик уровня охлаждающей жидкости и надевает перчатки, прежде чем продолжить. Он вытаскивает крышку слива СОЖ, отмечая тяжелый слой мелкой стружки на ней, а потом убирает основную крышку бака.
Так как этот бак нуждается, очевидно, в серьезной чистке, Эндрю вытаскивает сетку фильтра, а затем оба насоса охлаждающей жидкости. Он наклоняет каждый насос на бок, чтобы слить масло и СОЖ, а потом выкатывает бак дальше для улучшения доступа к нему.
Проведя рукой по дну бака, он обнаружил, что здесь есть кое-что ещё, кроме охлаждающей жидкости и масла. Похоже на подводную горную цепь из мелкой стружки, вероятно, состоящей из стали и чугуна, которые обрабатывались на этом станке. Эндрю знает, что между маслом и тяжелой стружкой создается идеальная среда для размножения бактерий.
Индикаторная полоска показывает, что у СОЖ также низкий показатель pH, около 6. Скорее всего, такой показатель из-за бактерий, которые находятся в охлаждающей жидкости и вызывают неприятный запах. Но большее беспокойство вызывает жесткость воды, превышающее 400 частей на миллион.
Не имея журнала технического обслуживания этого станка, Эндрю предполагает, что для приготовления охлаждающей жидкости много раз использовалась жесткая водопроводная вода, что привело к накоплению твердых частиц в эмульсии.
Эндрю попросил оператора станка на прошлой неделе взять с помощью пробирки пробу СОЖ для проверки на бактерии. Флакон с бактериями стоял все выходные. Уровень бактерий допускает как лечение СОЖ, так и её замену. Так как охлаждающая жидкость также покрыта маслом и имеет высокую жесткость, то лучший вариант — заменить старую СОЖ на новую.
Эндрю использует совок, чтобы очистить дно бака в том месте, откуда он будет качать СОЖ. Он использует ручной насос, чтобы откачать плохую СОЖ из бака в ёмкость для отходов. В процессе слива охлаждающей жидкости, появляется слой стружки, доказывающий высокую степень проблемы.
Когда основная часть охлаждающей жидкости слита, Эндрю удаляет стружку из сливного желоба и с входной панели. После этого он приступает к очистке всего бака. Оставшаяся неубранная стружка, старая СОЖ и другой мусор будут загрязнять любую новую охлаждающую жидкость, залитую в бак.
Так как в старой СОЖ были бактерии, то очень высока вероятность, что оставшиеся части системы охлаждения станка, которые нельзя легко очистить, также загрязнены. Для очистки таких труднодоступных мест существуют биоциды. Это опасные химические вещества, которые следует использовать только в самых тяжёлых случаях.
В нашем случае, Эндрю, следуя рекомендациям производителей СОЖ, и вместо биоцидов использует сильнощелочное чистящее средство, чтобы избавиться от оставшихся в системе бактерий. Эндрю частично наполняет бак водой и смешивает с 4% щелочным очистителем. Затем он на два часа включает систему подачи СОЖ станка, чтобы полностью уничтожить бактерии.
Промышленные испытания показали, что загрязненные бактериями отстойники, которые заполнялись без должной тщательной очистки, как правило, возвращались к имеющемуся уровню загрязнения бактериями в течение четырех дней.
После удаления бактерий Эндрю откачивает щелочную смесь и заменяет её 1%-ным раствором охлаждающей жидкости. Потом опять включает систему подачи СОЖ станка, теперь на 30 минут, чтобы смыть сильнощелочную смесь. Её нельзя оставить в станке. Эндрю откачивает этот слабоконцентрированный раствор для промывки. Теперь система охлаждения готова к заправке.
Если бы этот бак СОЖ обслуживался должным образом, то вся эта дополнительная работа не была бы необходима.
Эндрю наливает в ведро воду из-под крана. Это может показаться неправильным, так как мы рекомендовали использовать только очищенную воду для приготовления раствора. Но, на самом деле, лучше начинать новую партию с использованием водопроводной воды, так как минералы, содержащийся в такой воде, обеспечивают поверхность для прилипания масел и присадок. Это позволит получить наилучшую эмульсию.
Как и прежде, нам нужно определить параметры этой конкретной водопроводной воды и откалибровать рефрактометр. Смеситель Вентури использует давление воды, чтобы подать заданное количество концентрата в поток. По мере подачи концентрата он тщательно смешивается с водой.
Эндрю помещает всасывающую трубку смесителя в ёмкость с концентратом, а затем соединяет водозаборный шланг смесителя с краном. Смеситель можно настроить для вывода необходимой концентрации. Он замечает, что кто-то ещё изменял его настройки. К счастью, он пометил свой циферблат, поэтому легко возвращается к настройкам, которые требуются для данного типа охлаждающей жидкости.
Следующим шагом является проверка того, что концентрация смеси действительно составляет 7%.
Он закачивает небольшое количество смешанной охлаждающей жидкости в ведро, останавливается и проверяет концентрацию с помощью рефрактометра. Прибор показывает значение 7. Так и должно быть.
Здесь нужно помнить, что многие охлаждающие жидкости не имеют соотношения один к одному между показаниями Брикса рефрактометра и фактической процентной концентрацией.
Эндрю обращается к паспорту охлаждающей жидкости и видит, что соотношение снова составляет один к одному. Это означает, что показание рефрактометра равно фактической концентрации смеси. Эндрю получил правильную концентрацию, поэтому он приступает к заполнению ёмкости охлаждающей жидкостью.
Вернувшись к станку, Эндрю наливает готовую СОЖ в бак. Когда бак заполнен, он возвращает на место крышки. Крышки не только предотвращают попадание стружки и мусора в СОЖ, но и сводят к минимуму её испарение.
Думая о кучах мелкой стружки, которые он недавно вычерпал из бака, Эндрю устанавливает дополнительный комплект для фильтрации СОЖ — решетку и сетку-фильтр под сливом охлаждающей жидкости.
Теперь этот фрезерный центр готов производить детали с иcпользованием полнофункциональной СОЖ.
Загрузка...