Все что нужно знать про смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)

Хотя немногие машиностроительные предприятия полностью игнорируют добавление СОЖ для ЧПУ к своим дорогостоящим станкам, многие не рассматривают системы СОЖ как основной компонент своих операций по обработке. Тем не менее, тип используемой СОЖ и способ ее применения имеют большое значение для успеха металлообработки и эффективного процесса обработки.

В последнее время в процессах металлообработки все чаще и чаще стали применяться так называемые смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

В термине «смазочно-охлаждающие жидкости» уже кроется объяснение о предназначении этой продукции — смазывать и охлаждать. Для чего нужна такая функциональность СОЖ? Каждый, кому доводилось поработать дрелью или перфоратором, знает, что после пары дырок, проделанных в стене, температура сверла становится очень высокой — попытка его сменить заканчивается слегка ошпаренными пальцами. Теперь не сложно представить, какие нагрузки испытывают используемые в обработке материалов (особенно металлов) станки и инструменты.

Вот почему смазочно-охлаждающие жидкости являются обязательным элементом большинства технологических процессов обработки металлов и различных материалов резанием и давлением. Точение, фрезерование, сверление, шлифование и другие процессы обработки резанием сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов, неметаллических конструкционных материалов, штамповка и прокатка металлов характеризуются большими статическими и динамическими нагрузками, высокими температурами, воздействием обрабатываемого материала на режущий инструмент, штамповочное и прокатное оборудование.

Смазочно-охлаждающие жидкости можно подавать с помощью сжатого воздуха, заливки СОЖ, тумана или высокого давления. Некоторые машиностроительные предприятия выбирают фрезерные и токарные станки с ЧПУ с минимальным количеством смазки (MQL), чтобы минимизировать количество используемой СОЖ и избежать ее нерационального использования.

Основные функции СОЖ

Термины “охлаждающая жидкость” и “смазка” часто используются как взаимозаменяемые, но не все охлаждающие жидкости являются смазками. Например, сжатый воздух работает как охлаждающая жидкость, но не используется в качестве смазки.

Независимо от того, каким типом обработки с ЧПУ вы занимаетесь, охлаждающие жидкости для ЧПУ играют важную роль. Они помогают увеличить срок службы инструмента и обеспечивают более качественную обработку поверхности обрабатываемых деталей. Зная о существующих типах СОЖ, вы сможете выбрать СОЖ, подходящую для вашего станка и области применения. Поддержание правильной концентрации СОЖ также помогает продлить срок службы СОЖ, режущих инструментов и станка с ЧПУ.

Вот некоторые из способов, с помощью которых смазочно-охлаждающие жидкости помогают процессу обработки в вашем цехе:

  • Снижают или устраняют теплообразование между режущим инструментом и заготовкой, поскольку высокая температура может привести к короблению, плавлению, обесцвечиванию или преждевременному выходу инструмента из строя.
  • Снижение трения с помощью смазки для облегчения процесса удаления стружки
  • Удаляет стружку и абразивные материалы, очищая рабочую зону, предотвращая повторное срезание стружки и улучшая качество обработки поверхности детали
  • Защищает от коррозии

Помните, что тип СОЖ и сочетание охлаждения и смазки зависят от типа обработки с ЧПУ и материалов, которые вы режете. Также следует помнить, что охлаждающие жидкости могут быть дорогими, а потраченная впустую охлаждающая жидкость — это потраченные впустую деньги. Знание количества и типа, необходимой для работы, поможет избежать этого.

Все что нужно знать про смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)

Какая охлаждающая жидкость подходит для вашего станка с ЧПУ?

Использование в качестве охлаждающей жидкости только воды никогда не будет хорошей идеей, так как именно присадки в жидкости предотвращают появление ржавчины и коррозии. Как правило, в большинстве станков с ЧПУ используется один из следующих типов охлаждающей жидкости, которые классифицируются следующим образом:

  1. Растворимые масла

Растворимые масла являются наименее дорогими смазочно-охлаждающими жидкостями и наиболее распространенными в операциях механической обработки. Эти так называемые эмульсии обладают отличными охлаждающими и средними смазывающими свойствами. Растворимые масла образуются при добавлении минерального масла в воду в определенных пропорциях. В состав также входят эмульгаторы для поддержания раствора в смешанном состоянии, а добавление других компонентов улучшает коррозионную стойкость, предотвращает появление бактерий и улучшает смазывающие свойства. Растворимые масла лучше всего работают в операциях легкой резки.

  1. Синтетические жидкости

Синтетические жидкости — это охлаждающие жидкости на водной основе, содержащие органические и неорганические химические соединения, но без минерального масла. Присадки в жидкости включают смазочные материалы, ингибиторы ржавчины и ингибиторы коррозии, все они улучшают другие свойства, которые содержание воды могло бы ухудшить.

Одним из основных преимуществ синтетических охлаждающих жидкостей является отсутствие пенообразования, которое обычно наблюдается в жидкостях с высоким содержанием минерального масла. Поэтому, когда синтетическая охлаждающая жидкость начинает пениться, вы знаете, что она загрязнена.

Синтетические долговечны и более стабильны, чем другие типы жидкостей для металлообработки. Их химический состав помогает создавать растворы, которые отбрасывают все бродячие масла и лучше работают в отстойнике, позволяя получить более долговечное решение с более высокой эффективностью при рециркуляции.

Хотя синтетические СОЖ стоят дороже, затраты компенсируются снижением расхода, например, меньшим количеством концентрации для пополнения раствора.

  1. Полусинтетические жидкости

Полусинтетические жидкости представляют собой стабильную смесь минерального масла, ингибиторов коррозии и присадок для более чистой работы в высокоскоростных станках с ЧПУ и станках высокого давления. Они содержат смесь до 50% минерального масла, присадок и химических соединений, растворяющихся в воде. Другими словами, полусинтетические жидкости сочетают в себе свойства растворимого масла и синтетических жидкостей.

Хотя они содержат многие из тех же ингредиентов, что и растворимые масла, полусинтетические охлаждающие жидкости чище, чем растворимые масла, обеспечивая при этом превосходную смазку, снижение температуры, борьбу с ржавчиной и более длительный срок службы поддона.

  1. Прямые масла

Прямые масла не смешиваются с водой и изготавливаются на основе минерального или нефтяного масла. Эти жидкости содержат такие смазочные материалы, как растительные масла, жиры и эфиры, что делает их биоразлагаемыми и экологически чистыми. К сожалению, они дороги и быстро разлагаются. Поэтому они используются в основном в качестве добавок к нефтяным и минеральным маслам для улучшения их смазочных свойств.

Прямые масла часто содержат хлор, фосфор и серу – присадки для работы в условиях экстремального давления, которые помогают уменьшить износ инструмента. Тем не менее несмотря на то, что они обеспечивают наилучшую смазку, прямые масла обладают наихудшими характеристиками охлаждения.

Все что нужно знать про смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)

Как выбрать правильную концентрацию охлаждающей жидкости

Большинство производителей станков предоставляют четкие инструкции о том, какой тип СОЖ требуется для их станка. Например, производители большинства 3-осевых станков с ЧПУ предоставляют подробные данные о необходимом типе СОЖ и уровне ее концентрации. Обратите внимание на рекомендуемые ими пропорции и используйте деионизированную воду при смешивании раствора, поскольку деионизированная вода обычно не вызывает коррозии таких металлов, как алюминий и сталь.

Если концентрация охлаждающей жидкости ниже рекомендуемого уровня, может возникнуть несколько проблем, включая рост бактерий, снижение срока службы инструмента, коррозию станка и заготовки.

Однако если концентрация СОЖ слишком высока, может возникнуть одно из следующих явлений:

  • Пенообразование
  • Меньшая смазка
  • Нерациональное использование СОЖ
  • Образование остатков, снижающих срок службы инструмента
  • Окрашивание станка и обработанных деталей
  • Раздражение кожи (токсичность)

Машинисты должны проверять СОЖ в начале каждого дня и поддерживать приемлемый уровень концентрации. Ручные рефрактометры отлично подходят для проверки концентрации смазочно-охлаждающей жидкости и поддержания контроля. Помните, что концентрация СОЖ может изменяться на 20% ежедневно из-за испарения, разбрызгивания и запотевания. Поэтому ежедневный журнал уровней концентрации для каждого станка с ЧПУ позволит вам узнать, как работает система СОЖ и насколько сильно меняются уровни концентрации от одного дня к другому.

Очень важно выбрать правильную СОЖ для вашего станка и обрабатываемых металлов и поддерживать рекомендуемые уровни концентрации, чтобы продлить срок службы СОЖ, режущих инструментов и станка с ЧПУ.

Вариации смазочно-охлаждающих жидкостей в зависимости от обрабатываемого материала

Использование правильной СОЖ для материала и типа обработки приводит к повышению эффективности производства и сохранению высокого качества продукции. Рекомендации зависят от производителя, но для общего представления о различных СОЖ, используемых для других материалов и операций обработки, рассмотрите эту таблицу:

Материал

Фрезерование

Сверление

Нарезание резьбы

Токарная обработка

Алюминий

Растворимое масло (96% воды) или минеральное масло

Растворимое масло (70-90% воды)

25% масла на основе серы с минеральным маслом

Минеральное масло с 10% жира (или) растворимое масло

Латунь

Растворимое масло (96% воды)

Растворимое масло

10-20% смальца с минеральным маслом

Минеральное масло с 10% жира

Бронза

Растворимое масло

Растворимое масло

30% смальца с минеральным маслом

Растворимое масло

Легированная сталь

10% смальца с 90% минерального масла

Растворимое масло

30% с мальца с 70% минерального масла

25% серной основы с 75% минерального масла

Чугун

Сухой

Сухой

Сухой или 25% смальца с 80% минерального масла

Сухой

Ковкий чугун

Растворимое масло

Растворимое масло

Растворимое масло

Растворимое масло

Медь

Растворимое масло

Растворимое масло

Растворимое масло

Растворимое масло

Низкоуглеродистые и инструментальные стали

Растворимое масло

Растворимое масло

25-40% смальца с минеральным маслом

25% смальца с 75% минерального масла

Применение водорастворимых и охлаждающих жидкостей высокого давления при обработке на станках с ЧПУ

Применение водорастворимой смазочно-охлаждающей жидкости так же важно, как и ее тип. Большинство токарных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров поставляются с возможностью подачи СОЖ через инструмент, и имеет смысл использовать ее, даже если вам придется покупать новые держатели инструментов.

Если ваш станок может использовать СОЖ высокого давления (HPC), инвестируйте в систему, чтобы увеличить срок службы инструмента, повысить подачу и скорость и устранить проблемы с контролем стружки. Если вы не режете более мягкие материалы, такие как латунь, или большую часть времени занимаетесь свободной механической обработкой холоднокатаной стали, то использование системы HPC повысит ваши доходы. Давление может достигать 1 000 фунтов на квадратный дюйм, что идеально подходит для большинства операций, включая сверление глубоких отверстий и нарезание резьбы.

Большинство механических цехов отмечают увеличение срока службы инструмента после замены смазочно-охлаждающей жидкости, и это потому, что в чистой СОЖ меньше частиц грязи и металла, которые способствуют износу инструмента. Понятно, что вы не можете опорожнить бак СОЖ, очистить его и добавлять свежую смесь каждую неделю, но использование фильтра почти так же эффективно.

Хотя синтетические или полусинтетические жидкости стоят дороже, они окупаются за счет повышения производительности, увеличения срока службы инструмента и снижения расхода смазочно-охлаждающей жидкости. Следуйте лучшим рекомендациям, подбирайте смазочно-охлаждающую жидкость в соответствии с материалом и операцией, следите за чистотой СОЖ, эффективно применяйте СОЖ и убедитесь, что вы используете высококачественный насос-отстойник.

Все что нужно знать про смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)

Как правильно эксплуатировать СОЖ для станков?

  • 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.
  • Выбрать концентрацию. 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.
  • Следить за совместимостью смазки станка и СОЖ.
  • Контролировать расход эмульсии – он должен быть не меньше 10-15 литров в минуту (независимо от состава).
  • Использовать эмульсию сразу же, в начале работы, не дожидаясь, пока резец нагреется.
  • Подавать СОЖ в места максимально высокой температуры – туда, где идет процесс образования стружки.
  • 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 тщательно перемешивается с водой, при этом необходимо концентрат добавлять небольшими порциями в воду. Если добавлять в обратной последовательности – воду вливать в концентрат, – 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.

Все что нужно знать про смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)

Что следует учесть при использовании охлаждающей жидкости в металлообработке

Слишком много механиков и цехов воспринимают охлаждающую жидкость для станков с ЧПУ как должное, и в результате она стала одним из самых игнорируемых компонентов в процессе обработки. Успех обработки на станках с ЧПУ и максимальная эффективность цеха зависят от используемой СОЖ и давления.

Помните, что СОЖ можно подавать в виде сжатого воздуха, тумана, заливать ее или использовать систему высокого давления. Определенные станки поддерживают MQL, то есть они могут ограничивать количество подаваемой СОЖ только тем, что необходимо, что позволяет избежать потерь.

СОЖ играют важную роль в механической обработке, включая шлифование, фрезерование, сверление и точение, и они необходимы для продления срока службы инструмента и улучшения качества обработки поверхности. Знание типов и их правильного применения поможет вам выбрать правильную и наиболее выгодную СОЖ.

И, наконец, правильно поддерживая уровень концентрации СОЖ, вы продлите срок службы СОЖ, а также ваших режущих инструментов и станков.