Obniżyć temperaturę obróbki

chłodziwa © Pixabay

Udostępnij:

Właściwości fizyczne podlegających obróbce materiałów i używanych do tego celu narzędzi sprawiają, że w toku procesu znacząco wzrasta temperatura na styku narzędzie–materiał. To niekorzystne zjawisko prowadzić może do szybszego zużywania się narzędzia skrawającego oraz odkształcenia obrabianego materiału. I tu właśnie do akcji wkraczają chłodziwa.

W celu obniżenia temperatury obróbki stosuje się chłodziwa. Aby jednak ich działanie było optymalne, ważny jest dobór właściwej substancji chłodzącej i jej bieżąca kontrola. Ciecze chłodzące, a nierzadko również chłodząco-smarujące, mogą być stosowane do obniżenia temperatury zarówno noża tnącego, obrabianego materiału, jak i przestrzeni obróbki. Z reguły chłodziwo dozowane jest z zewnątrz w formie strugi cieczy na warstwę skrawaną bądź narzędzie, choć w niektórych przypadkach stosuje się też chłodzenie wewnętrzne, w którym substancja chłodząca podawana jest przez samo narzędzie skrawające. Najczęściej jest nią chłodziwo, które powstaje w wyniku zmieszania olejów emulgujących z wodą. W praktyce jednak do schłodzenia stosuje się też oleje obróbcze, mikroemulsje, ciecze syntetyczne, pasty obróbcze, a nawet niektóre gazy.



Dobór chłodziw
Choć w teorii do schładzania można stosować wiele różnych substancji, to jednak nie we wszystkich procesach każde chłodziwo spełni odpowiednio swoje funkcje. Wybór właściwego środka uzależniony powinien być przede wszystkim od typu obróbki, rodzaju obrabianego materiału oraz parametrów obróbki (prędkość obrotowa, prędkość posuwu).

Wybierając większość środków smarnych, można oprzeć się na określonych normach, specyfikacjach oraz zaleceniach dotyczących produktów zatwierdzonych przez producentów maszyn. Jednakże w przypadku środków obróbkowych rzadko podawane są informacje dotyczące norm czy zalecenia. Dlatego wybór środka obróbkowego zależy od materiału, który ma być poddany obróbce, oraz typu używanych maszyn – wyjaśnia Wacław Wyleżoł, główny specjalista ds. przemysłowych środków smarnych Fuchs Oil Corporation. – Większość maszyn wykonuje swoją pracę (obróbkę wiórową lub szlifierską) znakomicie zarówno przy użyciu wodorozcieńczalnych płynów chłodząco-smarujących, jak i olejów obróbkowych, do niektórych zaś nadają się wyłącznie produkty jednego rodzaju.

Sebastian Nowak, dyrektor techniczny w IS-Group, zwraca natomiast uwagę, że dobierając odpowiedni środek, musimy przede wszystkim znać twardość wody stosowanej przy sporządzaniu emulsji, rodzaj procesu produkcyjnego i gatunek obrabianych materiałów. Wykorzystywane produkty obróbkowe muszą być ponadto bezpieczne dla operatorów. Bezpieczne chłodziwa nie zawierają np. kwasu borowego, formaldehydu i biocydu.

Żywotność emulsji obróbczych jest silnie uzależniona od twardości wody. Większa jej twardość może np. powodować wytrącanie na maszynach różnego rodzaju kleistych osadów, co podnosi koszty czyszczenia maszyn. Ponadto nadmierna twardość wody w emulsji ma znacznie silniejszy wpływ na jej zdolność do ochrony antykorozyjnej, co szczególnie w przypadku cieczy o zbyt niskiej koncentracji powoduje występowanie korozji na obrabianych detalach i wzrost kosztów.

Wybierając chłodziwa, należy zwrócić uwagę na szereg istotnych parametrów – wyjaśnia Karol Matelski, kierownik sprzedaży przemysłowej w Platinum Oil. – Zawartość oleju mineralnego powie nam wstępnie, jak może zachować się chłodziwo podczas obróbki. Także rodzaj zastosowanych biocydów ma znaczenie, gdyż niektórzy klienci mogą nie tolerować tego typu substancji niebezpiecznych. Ważne jest również najniższe stężenie robocze, przy którym jest jeszcze zachowana ochrona antykorozyjna obrabianych detali oraz elementów obrabiarki.


TOP w kategorii




Istotna kontrola chłodziwa
Wykorzystywane przy obróbce chłodziwa tracą niestety z czasem swoje właściwości, co może prowadzić do zmniejszenia skuteczności chłodzenia, a w konsekwencji narazić przedsiębiorstwo na wydatki. Stąd tak istotnego znaczenia nabiera właściwa i regularna kontrola substancji chłodzącej.

Odpowiedni środek obróbkowy przyczynia się do zmniejszenia liczby nieplanowanych przestojów i wydłużenia okresu eksploatacji zarówno narzędzi, jak i samego produktu. To pozwala na zwiększenie stopnia wykorzystania technicznego, przez co jednostkowy koszt produkowanych elementów ulega zmniejszeniu – dodaje Wacław Wyleżoł. – Przeprowadzanie odpowiedniej kontroli oraz właściwa pielęgnacja prawidłowo dobranego środka umożliwiają utrzymanie produkcji na stabilnym, wysokim poziomie zarówno pod względem jakości, jak i efektywności. W niektórych przypadkach można również zredukować jeden lub więcej etapów procesu produkcji i w ten sposób zaoszczędzić czas i pieniądze.

Regularnie przeprowadzana kontrola stanu chłodziwa pozwala wydłużyć jego żywotność, zabezpiecza przed stratami, np. zniszczeniem obrabianych części, może wydłużyć czas pracy narzędzi, a także przyczynia się do prawidłowego procesu obróbki, czego wynikiem jest zgodnie z technologicznymi założeniami obrobiony detal – dodaje Karol Matelski.

Brak kontroli stanu chłodziwa może np. prowadzić do zakażenia go mikroorganizmami, które zmieniają pH cieczy chłodzącej i wywołują szereg reakcji chemicznych, co w konsekwencji sprawia, że chłodziwo zmienia swój skład chemiczny, a tym samym swoje właściwości. Mikroorganizmy mogą także być przyczyną podrażnień i alergii wśród operatorów. Zmienione pH prowadzi też do szybszego korodowania zarówno części narzędzi, jak i obrabianego materiału. Kolejnym częstym problemem jest zmiana zalecanego stężenia oleju w wodzie, co może prowadzić do niewystarczającego smarowania elementu obrabianego.

 

Co i jak kontrolować
Kontrola i monitoring stanu chłodziwa powinny być systematyczne i dokumentowane. Kontrolę należy przeprowadzać minimum raz w tygodniu, a w przypadku uzupełniania ubytków chłodziwa – również podczas dolewek.

Najważniejsze są dwa parametry: pomiar stężenia i pomiar wartości pH. Pomiary mogą uwzględniać również zawartość azotanów i azotynów, przewodność, zawartość bakterii, grzybów, drożdży, ilość oleju obcego – tłumaczy Konrad Parcia, szef Grupy Blaser, Abplanalp. I dodaje, że dzięki systematycznej kontroli możliwe jest podjęcie w odpowiednim momencie kroków, które pozwolą wyeliminować błędy podczas pracy z chłodziwem. Kontrola taka przyczynia się w pośredni sposób do wydłużenia żywotności chłodziwa, a tym samym prowadzi do oszczędności związanych z jego użytkowaniem.

Na etapie użytkowania chłodziw kontrolujemy kondycję cieczy obróbkowych. Najistotniejszymi parametrami pozwalającymi stwierdzić stopień zużycia środka obróbkowego są stężenie chłodziwa, wartość pH oraz zawartość bakterii i grzybów – wymienia ekspert z Fuchs Oil Corporation. – Dodatkowo monitorowane są takie parametry jak: ochrona antykorozyjna – poprzez testy korozyjne, kontrola ilości oleju przeciekowego (oleju obcego) – np. metodą statyczną, rozbicie chłodziwa w kolbie. Przewodność cieczy chłodząco-smarującej oraz poziom zasolenia to dodatkowe informacje dla użytkownika o kondycji produktu.

Jak dodaje Sebastian Nowak z IS-Group, stan chłodziwa można badać bezpośrednio przy obrabiarce z wykorzystaniem refraktometru optycznego lub cyfrowego i pH-metru. Dopiero szczegółowe badania chłodziwa wykonywane są w laboratorium.

Operatorzy powinni regularnie prowadzić monitoring emulsji obróbczych. Do podstawowych badań należą: sprawdzenie stężenia fazy olejowej, wspomniane badanie pH i twardości wody oraz oznaczanie obecności mikroorganizmów. Do przeprowadzenia powyższych badań potrzebne są odpowiednio: refraktometr, pH-metr, paski do oznaczania twardości
wody oraz testy mikrobiologiczne. – Niektóre z tych badań należy przeprowadzać codziennie, inne raz na kilka dni. Trzeba jednak pamiętać o systematyczności w wykonywaniu pomiarów, aby nie przeoczyć newralgicznego momentu w kondycji cieczy chłodzącej.

Niedopilnowanie właściwego stanu cieczy obróbczej może przynieść produkcji wiele strat – tłumaczy Katarzyna Borawska z działu technicznego Total Polska i dodaje, że w razie pojawienia się odstąpień od normy operatorzy prowadzący regularny monitoring mogą podjąć na czas działania mające na celu poprawę kondycji cieczy obróbczej. Zmiany badanych parametrów mogą nieść ze sobą szereg problemów, których każda produkcja chciałaby uniknąć.

Coraz ważniejsze aspekty ekologiczne
Kwestie związane z ochroną środowiska mają ogromny wpływ na sposób opracowywania wszystkich środków smarnych. Odnośnie do chłodziw szczególne znaczenie miało wprowadzenie zakazu stosowania formaldehydu i związków uwalniających formaldehyd. Związek ten był bowiem stosowany jako substancja zapobiegająca rozmnażaniu się mikroorganizmów – wyjaśnia Katarzyna Borawska.

Do innych związków, które zostały uznane za szkodliwe i nie powinny znajdować się w emulsjach chłodzących, należą bor, chlor oraz aminy drugorzędowe. W związku z tym producenci musieli podjąć odpowiednie działania w celu opracowywania nowych formulacji olejów obróbczych. Związki szkodliwe dla zdrowia operatorów i środowiska zaczęto zastępować bezpieczniejszymi substancjami.

Właściwy dobór chłodziwa i jego bieżąca kontrola nie są jedynie dodatkami, które mają usprawnić proces obróbczy. Są jego integralną częścią, bez której uzyskany produkt końcowy może nie spełniać określonych standardów, co w dłuższym okresie przyczynia się do zwiększenia kosztów funkcjonowania przedsiębiorstw.

Udostępnij:

Drukuj





Wojciech Traczyk



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również