Виды и особенности СОЖ для заточных станков

При обработке металлов резанием или пластическим деформированием происходит выделение большого количества теплоты. В результате нагревания рабочего инструмента и поверхности заготовки ухудшается качество обработки, повышается износ дорогостоящего инструмента и оснастки, изменяется структура поверхностных слоев металла заготовки. Это, в свою очередь приводит к снижению рабочих свойств и качеству конечных изделий.

Для предотвращения перечисленных проявлений и повышения качества обработки поверхности заготовки применяют специальные охлаждающие технические средства – СОТС.

По агрегатному состоянию СОТС делятся на газообразные, жидкие, твердые.

Наибольшее распространение получили жидкие СОТС – смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) – это специальная субстанция, используемая при работе станков по обработке металла. Каждый технологический процесс токарного или фрезерного станка сопровождается трением, которое может привести к деформации обрабатываемой детали, поломке дорогостоящего станка или его части, изменению механических свойств металла.

Основное предназначение СОЖ для металлообработки — разделение поверхностей, подвергающихся трению, и снижение температуры инструмента. Эта жидкость образует смазочную пленку на рабочих поверхностях, которая снижает силу трения и силу, необходимую для резания. Введение в состав продукта особых присадок упрощают процесс резания – молекулы жидкости быстро проникают в микротрещины на поверхности металла и как бы вбивают клин между его частицами.

Состав рецептуры большинства СОЖ для металлообработки примерно одинаков. В продуктах разных производителей и названий меняется лишь концентрация того или иного вещества или присадка, нужная конкретному процессу или металлу.

Эффективная СОЖ для станков включает в себя:

• Смазки из натуральных или синтетических масел

• Присадки, обладающие различными эксплуатационными свойствами

• Вещества, препятствующие расслоению смазочно-охлаждающих жидкостей на фракции

• Антикоррозионные и износоснижающие компоненты

• Добавки, снижающие пенообразование и агрессивность по отношению к обрабатываемым металлам

Присадки – важная составляющая СОЖ для металлообработки. Имея совсем небольшую концентрацию, они позволяют значительно улучшить качество и эффективность работы с металлом.

Присадки различного назначения выполняют несколько важных функций:

• Повышают стойкость металлов к коррозии

• Противодействуют износу благодаря снижению износа рабочих поверхностей инструмента

• не дают образовываться задирам на поверхности металлической заготовки в процессе обработки,

• Предотвращают образование пены, снижающей качество СОЖ, и появление масляного тумана, который вредно действует на кожу и дыхательные органы рабочего персонала

Смазочно-охлаждающие жидкости для металлорежущих станков выполняют следующие основные функции:

• Охлаждение режущего инструмента, нагревающегося при работе, и увеличение его срока службы

• Повышение качества обработки поверхности металла

• Удаление с рабочих поверхностей пыли, грязи, металлической стружки и т. д.

• Смазывание зоны трения для повышения ресурса резцов, снижения коэффициента трения и выделения теплоты

• Повышение производительности станка за счет увеличения скорости, улучшения качества и точности обработки

К каждому технологическому процессу нужна СОЖ, свойства которой максимально будут отвечать специфике материала и характеристикам станка.

Обычно в металлообрабатывающем производстве используется несколько видов СОЖ для металлообработки:

• Масляные СОЖ. Их основа – минеральное или синтетическое масло. Для получения особых свойств жидкости в состав вводят присадки. Такие СОЖ отлично смазывают поверхности, но плохо снижают температуру, поэтому используются для мягких металлов при несложных работах.

• Водосмешиваемые СОЖ – в составе этих жидкостей могут быть спирты, эмульгаторы, масла, электролиты, присадки и т. д. Хорошо охлаждает инструменты и металлы, но обладают скромными смазывающими характеристиками,

• Минеральные СОЖ – производится из нефтяных продуктов, используется преимущественно для работы фрезерных и токарных станков для резания стали,

• Синтетические и полусинтетические СОЖ – эти виды смазочно-охлаждающих жидкостей изготавливаются на основе смеси водорастворимых полмиров с добавлением поверхностно-активных веществ, ингибиторов, биоцидов и т.д.

• Эмульсии СОЖ – составы с большей, по сравнению с водосмешиваемыми, концентрацией дисперсных компонентов. Такие жидкости имеют отличные смазывающие и противоизносные характеристики.

Кроме состава, СОЖ можно классифицировать и по другим критериям, например:

• По способу приготовления или составления рабочей жидкости различают эмульсолы – готовые жидкости, в составе которых есть присадки, мешающие расслоению, – и концентраты СОЖ, смешиваемые с водой перед использованием для получения эмульсий СОЖ

• По вязкости, температуре вспышки, кислотному числу и т.д. (масляные СОЖ)

Основными сферами применения смазывающе-охлаждающих жидкостей являются токарная и фрезерная обработка металлов. Эмульсол для металлообработки выбирается исходя из конкретных условий производства: типа оборудования, применяемого инструмента, выполняемых технологических операций, материала заготовки, способа подачи рабочей эмульсии и пр.

Отметим, какие смазочно-охлаждающие жидкости наиболее распространены при проведении различных операций резания:

• Полуторапроцентный раствор кальцинированной соды в кипяченой воде (для чернового обтачивания)

• Вода, тринатрийфосфат и тринит натрия – повышает антикоррозийную стойкость

• Вода, эмульсол и сода – обеспечивает обтачивание высокого качества

• Масло (индустриальное и льняное) и керосин – для высокоточной работы дорогостоящими резцами

• Сульфофрезол и керосин – для глубокого сверления металла

• Керосин – при работе с алюминием и его сплавами

Обработка металла давлением также требует применения СОЖ для металлообработки, но такие материалы должны обладать особыми свойствами. Металлообработка давлением характеризуется значительными усилиями и невысокой скоростью скольжения между деталью и инструментом, поэтому СОЖ должна быть достаточно вязкой, стойкой к расслоению при высоких температурах. Зачастую в составе таких жидкостей содержится тонкочешуйчатый графит, который минимизирует трение в зоне пластической деформации.

Особые смазочно-охлаждающие материалы применяются также при работе с алюминием и его сплавами. Этот металл имеет свойство налипать на поверхности режущего инструмента, с которыми соприкасается. По этой причине СОЖ для алюминия должны обеспечивать высокое качество чистовой обработки заготовки. При работе с алюминием обычно используются эмульсии СОЖ на основе жирных кислот и вещества с этиленгликолем или глицерином.

Однозначного ответа на вопрос, какая СОЖ лучше для токарной обработки, нет: ее нужно выбирать с учетом скоростного режима и свойств обрабатываемого металла.

При высокоскоростной токарной обработке лучше использовать жидкости с улучшенными теплоотводящими и антифрикционными характеристиками.

Даже при обработке нержавеющих металлов в составе концентрата СОЖ для токарных станков должны иметься специальные присадки для предотвращения коррозии инструмента и узлов оборудования.

В состав токарной эмульсии для обработки вязких металлов обязательно вводятся антизадирные компоненты.

Требования к СОЖ для фрезерных станков зависят от режима резания, материала инструмента и заготовки. К примеру, при использовании фрез с твердосплавными пластинами главное свойство, которым должна обладать смазочно-охлаждающая жидкость, это высокая смазочная способность. Охлаждающие свойства не важны и даже вредны: фрезерование является прерывистым процессом, интенсивное охлаждение зоны реза приводит к образованию термических трещин на режущих кромках инструмента из-за резких перепадов температур.

При работе с деталями из алюминия и нержавеющей стали для улучшения качества обработки поверхностей следует применять СОЖ с антизадирными присадками.

К СОЖ для шлифовки металлов предъявляются повышенные требования по пожаробезопасности, пено- и туманообразованию, содержанию опасных для здоровья персонала веществ.

Во время шлифования в рабочей зоне образуется большое количество мелкой стружки и абразивной пыли, что приводит к образованию царапин на обрабатываемых поверхностях. Именно поэтому для обеспечения высокого качества деталей необходимо выбирать СОЖ с улучшенными моющими свойствами.

Выбирая смазочно-охлаждающую жидкость для сверлильного станка, необходимо обязательно учитывать глубину отверстий: СОЖ для глубокого сверления должны обладать повышенными теплоотводящими и антифрикционными свойствами.

Для повышения качества обработки деталей из нержавеющей стали в состав СОЖ вводят компоненты, предотвращающие налипание металла на сверло.

Одним из важнейших требований к СОЖ при использовании твердосплавных сверл является содержание присадок, препятствующих выгоранию кобальта.

Подбор СОЖ для обработки металлов давлением осуществляется с учетом особенностей технологических режимов выполняемых процессов (прессование, горячая или холодная штамповка).

Для операций горячей штамповки, в основном, применяются пожаробезопасные смазочно-охлаждающие жидкости на водной основе с графитом и без него, а также масляные СОЖ с графитом. Эти продукты образуют термостойкую смазочную пленку с хорошими разделительными свойствами. Предотвращая жесткий контакт матрицы и заготовки, пни уменьшают износ оборудования.

Широкое применение получило также специальное испаряющееся масло для штамповки, в состав которого входят особые полярные присадки (эфиры). Оно отличается невысокой вязкостью, легко наносится на рабочие поверхности, испаряется при нагреве и не требует последующей очистки.

Для холодной обработки металлов давлением выпускаются СОЖ на масляной основе со значительным содержанием различных присадок и смазочных добавок, придающих нужные эксплуатационные свойства: коррозионную устойчивость, износостойкость, хорошие противозадирные качества. Защитная масляная пленка снижает трение, уменьшает дефекты и улучшает качество поверхности получаемых деталей.

Многие смазочно-охлаждающие жидкости обладают рядом существенных недостатков, в числе которых:

• Быстрое расслоение и бактерицидное заражение с последующей потерей рабочих свойств
• Вызывание коррозии и разрушения деталей станка, выполненных из цветных материалов
• Вспенивание и выпадение осадка при использовании с жесткой водой
• Токсичность и аллергичность, вызывающие проблемы со здоровьем у персонала

Производители СОЖ стараются минимизировать вышеперечисленные явления. При этом российские компании, выпускающие смазочно-охлаждающие жидкости, сегодня ни в чем не уступают зарубежным «конкурентам» и поставляют на рынок СОЖ, соответствующие международным стандартам.

Одной из таких компаний является «Эффективный Элемент». Полусинтетическая водорастворимая смазочно-охлаждающая жидкость EFELE CF-621 содержит не более 20 % минерального масла, поэтому по свойствам она близка к синтетической.

Универсальную СОЖ EFELE CF-621 рекомендуется применять при обработке различных видов сталей, в том числе нержавеющей и высоколегированной, чугуна, титана, алюминиевых сплавов. Кроме того, ее можно использовать в процессе операций шлифования, точения, сверления, развертывания, фрезерования, пиления, нарезания резьбы, хонингования и притирки.

EFELE CF-621 представляет собой концентрат, который перед применением разводится водой в нужных пропорциях (диапазон концентраций – от 5 до 10 %, в зависимости от типа операции). Для приготовления раствора используется вода жесткостью 100 — 350 ppm (10 — 35 °TH, 5 — 19 °DH). Готовая жидкость не содержит формальдегида, хлора и вторичных аминов, поэтому не выделяет вредных для людей испарений.

В ходе эксплуатации данная СОЖ демонстрирует отличную биостойкость, высокие смазывающие, антипенные и антикоррозионные свойства, отсутствие неприятного запаха. Использование этого материала гарантирует высокое качество обработки поверхностей.

1. Определить рабочий металл и его особенности. Каждый металл или сплав имеет свои специфические особенности в обработке, что влечет за собой тщательный подбор СОЖ. Жидкость, подходящая для стали, будет неэффективна при работе с алюминием и т. д.

2. Выбрать концентрацию СОЖ. Низкая концентрация ухудшит производительность станка, а слишком высокая может навредить здоровью работников и привести к вспениванию жидкости. Необходимая концентрация достигается путем добавления в воду небольшими порциями концентрата СОЖ при тщательном перемешивании.

3. Следить за совместимостью смазки станка и СОЖ.

4. Контролировать расход эмульсии СОЖ — он должен быть не меньше 10-15 литров в минуту (независимо от состава).

5. Использовать эмульсию СОЖ сразу же, в начале работы, не дожидаясь, пока резец нагреется.

6. Подавать СОЖ в места максимально высокой температуры – туда, где идет процесс образования стружки.

7. Не применять СОЖ для обработки хрупких металлов – мелкая крошка этих материалов, смешиваясь с СОЖ, забивается в узлы и агрегаты, тем самым портя дорогое оборудование.

Перед применением готовая жидкость или концентрат СОЖ тщательно перемешивается с водой, при этом необходимо концентрат СОЖ добавлять небольшими порциями в воду. Если добавлять в обратной последовательности – воду вливать в концентрат СОЖ, – то эмульсия может не получиться из-за расслоения жидкостей, образования крупных капель нерастворившегося концентрата.

Необходимо проанализировать состав (рецептура каждой СОЖ должна соответствовать ГОСТу), ввести присадки при необходимости и заправить в аппарат непрерывной подачи. Хранение возможно в специальных емкостях при установленных температуре и влажности. После работы эмульсию СОЖ нужно очищать от загрязнений, а жидкости, не подлежащие очистке, утилизируют по правилам производства.

Возврат к списку