Смазочно-охлаждающая жидкость: виды и правила применения

1. Состав СОЖ (СОТС)
2. Присадки в составе СОЖ для станков
3. Основные функции СОЖ
4. Классификация СОЖ
5. Смазочно-охлаждающие жидкости для операций резания
6. Как правильно эксплуатировать СОЖ для 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)

– 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 СОЖ (СОТС)

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

Характеристики ленточного полотна

В целом, низкая скорость резания и высокое давление рабочей подачи требуется для резки твёрдых или закалённых металлов, а также необходима значительная величина высокого давления СОЖ. С другой стороны, резка легкообрабатываемых металлов позволяет работать на высокой скорости резания и низком давлении рабочей подачи, требует большей степени подачи охлаждения. Смазывающе-охлаждающая жидкость поглощает и рассеивает тепло посредством испарения во время процесса резки. Поскольку выделение тепла растёт в процессе резки, ленточное полотно большего поперечного сечения станет более горячим намного медленнее, чем ленточное полотно меньшего поперечного сечения. Синтетическая СОЖ, подаваемая в зону резки свободным потоком является более эффективной, чем масляная СОЖ, и более подходит для резки заготовок с большими поперечными сечениями.

Присадки в составе СОЖ для станков

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

Характеристики ленточнопильного станка

Некоторые ленточнопильные станки оборудованы системой подачи СОЖ, которая засасывает и обратно сливает СОЖ в бак для СОЖ. Как правило, ленточнопильный станок без системы подачи СОЖ должен использоваться только для резки легкообрабатываемых материалов, таких как мягкая сталь и алюминий. На вертикальном или горизонтальном ленточнопильном станке может быть установлена и система масляного тумана, чтобы обеспечить смазку для уменьшения фрикционного тепла. Однако, система затуманивания не обеспечивает испаряющее охлаждение ленточного полотна или заготовки, поэтому, скорость резания должна быть уменьшена на 15%-20%. Сухая отрезка без использования СОЖ требует половину от обычно рекомендуемой скорости резания.

Основные функции СОЖ

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

Что лучше: приготовить СОЖ самому или купить фабричную

Хоббийщики-металлообработчики упорно разрабатывают собственные рецепты изготовления эмульсий для станков по разным причинам: кто-то хочет создать аналог импортной СОЖ, которая исчезла из продажи, кому-то просто нравится самому достигать желаемых результатов.
Сделанные своими руками СОЖ дешевле фабричных, но проигрывают им по эксплуатационным характеристикам и сроку службы, а некоторые самодельные составы еще и весьма опасны для здоровья.

Сегодня российские предприятия производят полные аналоги СОЖ мировых брендов и публикуют таблицы взаимозаменяемости, с помощью которых можно самому выбрать качественную и недорогую эмульсию для токарного станка. Поэтому не стоит проводить рискованные домашние эксперименты с изготовлением составов по рецептам из интернета.

Классификация СОЖ

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)

Решение проблем при охлаждении на ленточнопильном станке

Применение СОЖ настолько важно, что не может быть переоценено. Высококачественная СОЖ — один из наиболее важных факторов для эффективной резки и увеличения срока эксплуатации ленточнопильного станка. Обычно проблем с использованием СОЖ не возникает, но если проблемы действительно появились, то нижеуказанные советы могут помочь исправить их. Ржавчина на ленточнопильном станке или его рабочих частях. Соотношение воды к концентрату СОЖ может быть слишком высоким. Нужно проверить соотношение эмульсии СОЖ рефрактометром и перемешать её в правильное соотношение, рекомендуемое производителем СОЖ. Следует иметь в виду, что загрязнители (нежелательные примеси) в СОЖ, микроскопические организмы и мелкая металлическая пыль (или стружка) могут ускорить появление ржавчины в СОЖ. Нужно очистить всю систему СОЖ и залить новую эмульсию. Вспенивание СОЖ. У эмульсии СОЖ с высоким содержанием концентрата СОЖ может быть тенденция вспениваться. Нужно проверить соотношение эмульсии СОЖ рефрактометром и перемешать её в правильное соотношение. Мелкая металлическая пыль (или стружка) в баке для СОЖ могут отнять у эмульсии СОЖ свойства антипены. Может помочь очистка системы подачи СОЖ от этой стружки. Воздух, входящий через свободный шланг или проходящий через фитинги, может вызвать вспенивание, как может и уровень эмульсии СОЖ в баке для СОЖ, который ниже уровня потребления насоса. Нужно проверить все шланги системы подачи СОЖ и уровень эмульсии СОЖ в баке для СОЖ. Плохой запах или или поверхностная пена в баке для СОЖ обычно вызываются загрязнителями, такими как утечка масла в ленточнопильном станке, которые позволяют микроорганизмам расти в эмульсии СОЖ, нагретой во время операции резки или при тёплой температуре производственного помещения. Низкий уровень соотношения концентрации СОЖ будет способствовать этой проблеме. Нужно проверить и устранить все утечки масла. Нужно очистить всю систему СОЖ и залить новую эмульсию. Снижение производительности ленточнопильного станка. Нужно начать расследование этой проблемы с полной механической проверки ленточного полотна и его направляющих. Если они в хорошем состоянии, то нужно проверить соотношение эмульсии СОЖ и наличие на дне бака для СОЖ мелкой металлической стружки. Она может циркулировать и подаваться в зону резания, значительно затупливая ленточное полотно, вызывая грубую или волнистую поверхность на отрезаемой заготовке. Нужно очистить всю систему СОЖ и залить новую эмульсию. Горячая стружка или стружка синего цвета. Нужно проверить, чтобы соотношение эмульсии СОЖ не было слишком высоким (не было чрезмерно много воды). Это можно увидеть, визуально исследовав струю СОЖ на наличие достаточного количества концентрата СОЖ в зоне резания. Если после всего вышеуказанного проблемы всё ещё существуют, то они, вероятно, уже не связаны с эмульсией СОЖ. Вместо этого, они, скорее всего, были вызваны неправильным выбором ленточного полотна, неправильной установкой скорости резания или рабочей подачи.

Дополнительную техническую информацию можно прочитать в разделе «Статьи».

Смазочно-охлаждающие жидкости для операций резания

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

• 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.

Методы охлаждения ленточного полотна

Самым эффективным методом применения СОЖ для операции — высокопроизводительная резка металла на ленточнопильном станке — является система подачи СОЖ, текущей сверху через направляющие трубки со стороны входа ленточного полотна в отрезаемую заготовку и стороны выхода ленточного полотна из неё. Применение такого метода подачи СОЖ эффективно уменьшает фрикционное тепло и обеспечивает максимальную смазку, когда ленточное полотно проходит через направляющие по отрезаемой заготовке. Это гарантирует, что СОЖ эффективно поступает в зону резания. Для маленьких ленточнопильных станков, которые не оборудованы баком для СОЖ, маленькая и относительно недорогая система масляного тумана может окупить себя за короткий период времени. Конструктивная форма ленточного полотна часто приводит к высокой потере СОЖ при использовании метода подачи СОЖ через направляющие трубки. Угол подвода направляющей трубки и маленькая толщина канала могут перекрыть лишь ленточное полотно маленького поперечного сечения, таким образом, мало тепла уводится из зоны резания. Следовательно, система масляного тумана обычно эффективнее в обеспечении уменьшения фрикционного тепла от ленточного полотна. Ещё очень важно то, чтобы обе стороны ленточного полотна должны быть смазаны равномерно. Если одна сторона ленточного полотна будет смазано недостаточно, то ленточное полотно обычно будет уводить в сторону более смазанной стороны.