Chłodziwo (chłodziwo): klasyfikacja, zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Proces obróbki metalu jest nieodłącznie związany z silnym tarciem, które występuje między przedmiotem obrabianym a narzędziem. Jest to szczególnie widoczne w operacjach toczenia i frezowania, gdy frez jest bardzo gorący, podczas wyciskania na zimno i przy szybkim kursowaniu wielopozycyjnym. Intensywne tarcie przyczynia się do przedwczesnego zużycia narzędzia, odkształcenia plastycznego przedmiotu obrabianego oraz zmian właściwości metalu na skutek przegrzania. Wymagany jest specjalny płyn chłodząco-smarujący (chłodziwo) w celu zmniejszenia tarcia i niższych temperatur.

Parametry klasyfikacyjne płynów obróbkowych

Ogólna klasyfikacja płynów obróbkowych opiera się na kilku podstawowych parametrach:

• Zgodnie z pochodzeniem komponentów. Produkowane są chłodziwa olejowe na bazie olejów naftowych, tłuszczów zwierzęcych lub roślinnych.
• Zgodnie z metodą układu. Emulsol to gotowy produkt o długim okresie trwałości lub techniczne chłodziwa przygotowywane bezpośrednio przed użyciem z koncentratu zgodnie z GOST.
• Pobranże zastosowania. Dla różnych warunków pracy produkowane są różne rodzaje chłodziw. Syntetyczny płyn obróbkowy do operacji odkształcania plastycznego, chłodziwo do tokarek lub frezarek.
• Zgodnie z parametrami fizycznymi i mechanicznymi - lepkość, liczba kwasowa, temperatura zapłonu. Ta ostatnia cecha determinuje stosowanie chłodziw olejowych do tłoczenia na gorąco.

Klasyfikacja płynów obróbkowych według składu

Następujące rodzaje chłodziw wyróżniają się składem:

• Tłusta - kompozycje składników, które nie mieszają się z wodą. Podstawą chłodziw olejowych są oleje parafinowe, mineralne lub naftowe (60-95%). Aby zwiększyć skuteczność przeciwko zużyciu, tarciu, korozji, w skład wchodzą różne dodatki i inhibitory. Chłodziwa olejowe mają doskonałe właściwości smarne. Używany do metali miękkich w prostych zastosowaniach.
• Mineralny - baza jest wykonana z oleju poprzez katalityczne uwodornienie. Aby zwiększyć wydajność, w składzie znajdują się dodatki z tłuszczów, chloru, siarki, związków fosforu. Kompozycje te znajdują zastosowanie w takich rodzajach obróbki metali jak: cięcie stali, aluminium, mosiądzu, gwintowanie, frezowanie stali stopowych.
• Mieszalny z wodą - roztwór wodny na bazie mineralnej. Związki te mają doskonałe właściwości chłodzące i niską toksyczność, ale jednocześnie słabe właściwości smarne. Zakres zastosowania - lekkie i średnie toczenie miedzi i brązu, frezowanie i wiercenie wszystkich rodzajów metali nieżelaznychmetale, szlifowanie i tłoczenie stali.
• Syntetyczny i półsyntetyczny - mieszanina wody, środków powierzchniowo czynnych, polimerów rozpuszczalnych w wodzie, dodatków przeciwpieniących i antybakteryjnych, inhibitorów korozji. Dodatki przeciwzużyciowe są również dodawane do formuł syntetycznych w celu zwiększenia smarowności.
• Emulsje to kompozycje o wysokim stężeniu rozproszonych cząstek. Zmniejszenie zużycia narzędzi i sprzętu w praktycznie wszystkich operacjach obróbki metali.

Struktura i mechanizm działania chłodziwa

Powszechne stosowanie chłodziwa w procesach obróbki metali wynika z efektywnego oddzielenia powierzchni trących przedmiotu obrabianego i narzędzia oraz obniżenia ich temperatury. Najbardziej efektywny płyn obróbkowy może zawierać następujące składniki:

• Na bazie olejów syntetycznych lub tłuszczów zwierzęcych.
• Dodatki zwiększające odporność na tarcie i ekstremalne ciśnienie.
• Komponenty zapobiegające rozdzielaniu się kompozycji podczas przechowywania.
• Dodatki zapobiegające korozji i zniszczeniu.
• Komponenty zmniejszające pienienie i poprawiające zwilżalność powierzchni w obróbce metali.

Zastosowanie chłodziwa

Płyny chłodzące służą do smarowania i chłodzenia obszaru roboczego podczas obróbki metali. Właściwości chłodziwa pozwalają na zmniejszenie tarcia w strefie obróbki, zmniejszając tym samym zużycie narzędzi, podnosząc jakość produktu, poprawiając intensywność procesów technologicznychproces, a co za tym idzie, ogólna produktywność.

Ze względu na swoje właściwości smarne, chłodziwa dobrze zmniejszają siłę tarcia pomiędzy powierzchnią przedmiotu obrabianego a krawędzią narzędzia skrawającego, tarcie wewnętrzne w warstwie ciętego metalu. Oddzielne smary techniczne mają właściwości chemiczne, które pomagają zmniejszyć nie tylko siłę tarcia, ale także siłę skrawania. Większość chłodziw to środki powierzchniowo czynne o wysokich właściwościach adsorpcyjnych. Są w stanie tworzyć stabilny film na powierzchni metalu, co znacznie zmniejsza tarcie. Niektóre specjalne dodatki powierzchniowo czynne mają na metal efekt „klinowania”. Wydłużone cząsteczki takich dodatków wpadają w mikropęknięcia na powierzchni metalu, jak klin, osłabiając w ten sposób wiązanie między cząsteczkami materiału. W ten sposób chłodziwo „pomaga” narzędziu roboczemu w odcięciu warstwy od podłoża.

Najpopularniejsze chłodziwa do obrabiarek

Następujące rodzaje płynów są produkowane do obróbki metali na tokarkach i frezarkach:

• Emulsole na bazie olejów mineralnych i ropy naftowej.
• Emulgatory z syntetycznymi kwasami tłuszczowymi.
• Operacje toczenia i frezowania obejmujące obróbkę szybkobieżną stali nierdzewnych i stopowych są wykonywane zgodnie z GOST 38.01445-88. Do tych celów dostarczane są związki syntetyczne, które są oparte na olejach talowych, alkoholach wysokoatomowych, trietanoloaminie.
• Sulfofrezole to mieszaniny wysoko oczyszczonych olejów i związków zawierających siarkę. Niezawierają wodę, zasady, kwasy. Takie chłodziwa do obrabiarek skutecznie zmniejszają tarcie i nie powodują korozji.

Użycie chłodziwa do formowania metalu

Tej metodzie obróbki metali towarzyszą znaczne siły właściwe i względny poślizg między przedmiotem obrabianym a narzędziem. Chłodziwa stosowane w takich procesach technologicznych muszą mieć znacznie wyższą lepkość. Istotnymi cechami związków tworzących metal są:

• Wystarczająca lepkość.
• Odporny na pękanie i rozwarstwianie w warunkach wysokiej temperatury.
• Wykorzystywane są kompozycje grafitu wodnego z dodatkiem grafitu drobnopłatkowego na bazie zawiesiny olejowej.

Cechy zastosowania płynów obróbkowych

Aby efektywniej używać chłodziwa, należy pamiętać o kilku prostych zasadach.

• Minimalne natężenie przepływu, niezależnie od tego, czy jest to roztwór wodny czy emulsja, wynosi 10-15 l/min.
• Bardzo ważne jest, aby doprowadzenie chłodziwa odbywało się w miejscu, w którym wytwarzana jest maksymalna ilość ciepła. Podczas toczenia jest to obszar, w którym wióry oddzielają się od przedmiotu obrabianego.
• Chłodziwo musi być dostarczone natychmiast. Gdy po pewnym czasie zostanie doprowadzone chłodziwo, bardzo gorący frez szybko się ochłodzi, co doprowadzi do powstania w nim pęknięć.
• Chłodziwo nie nadaje się do toczenia kruchych metali (brązu, żeliwa itp.). Podczas toczenia takich materiałów,małe wióry, które zmieszane z chłodziwem mogą zatykać zespoły robocze maszyny (wózek, zacisk, łoże prowadzące), co prowadzi do przedwczesnego zużycia i pękania tych zespołów.

Produkcja i przechowywanie chłodziw

Oprócz gotowych kompozycji do długotrwałego przechowywania produkowane są koncentraty i komponenty do przygotowania płynów dostosowane do warunków konkretnego przedsiębiorstwa. Płyn chłodzący, płyn chłodzący, którego cena zależy głównie od składu spełniającego określony rodzaj pracy, jest sprzedawany na współczesnym rynku za 70-160 rubli / litr za gotowe preparaty producentów krajowych i 105-290 rubli / litr produkcji zagranicznej. Średni koszt koncentratu to 240 rubli / litr. Przed nałożeniem płynu wykonywane są następujące procedury:

• Mieszanie składników odbywa się w temperaturach określonych dla składu i marki (60-110 0С).
• Analiza składu pod kątem zgodności z GOST.
• Przygotowane kompozycje są przechowywane w specjalistycznych pojemnikach, które umożliwiają okresowe podgrzewanie, mieszanie.
• Podczas przygotowywania płynu chłodzącego możliwe jest wprowadzenie dodatków, co odbywa się na wibratorach z drobną emulsją.
• Ponowne napełnianie podajników ciągłych.
• W trakcie użytkowania kompozycje ulegają zanieczyszczeniu. Zapewnione są systemy czyszczenia chłodziwa z pozostałości metalu. Odpady, których nie można skutecznie wyczyścić, należy usunąć.