Эмульсия станков по металлообработке

Одним из смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) или по-другому смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) - является эмульсия для обработки металла. Применение СОТС (СОЖ) необходимо для повышения эффективности работы металлообрабатывающего оборудования и повышения качества обрабатываемой поверхности.

Смазочно-охлаждающие жидкости применяются для облегчения лезвийной и абразивной обработки металлов - распространенных и трудоемких технологической операции в машиностроении. Процессы лезвийной обработки различаются скоростью (до 80 м/сек), температурой в рабочей зоне (до 1700 гр.) и давлением (до 4000 Мпа).

Функциональное назначение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при лезвийной обработке металла - это повышение износостойкости режущего инструмента, снижение силы трения и потребляемой мощности станка, удаление отходов из рабочей зоны, защита от коррозии.

Для выполнения данных функций СОЖ должна иметь:

• хорошие смазывающие свойства
• охлаждающие свойства
• моющие свойства

Условия применения СОЖ отличаются от условий, в которых работают смазочные материалы в узлах трения (подшипники, валы и пр.). На локальном участке, где происходит обработка, в результате силы трения возникает высокая температура. Поверхности трения в таких условиях имеют высокую химическую активность. В рабочей зоне под воздействием температуры происходит разрушение смазочно-охлаждающей жидкости. Её компоненты вступают в контакт со стружкой и режущей поверхностью резца, образуя прочные смазочные пленки. Кроме этого, ингредиенты СОЖ делают поверхностный слой обрабатываемого участка менее прочным, чем нижележащие слои металла, облегчая образование стружки.

Деформация металла сопровождается его нагревом. Чем выше прочность металла и скорость резания, тем больше теплоотдача в зоне обработки. Режущая кромка может нагреваться до 800 гр., что ведет к деформации инструмента, ухудшению качества обрабатываемой поверхности. При использовании СОЖ за счет отвода тепла температура снижается на 100-150 гр., что улучшает механические характеристики работы. Происходит понижение температуры трущихся поверхностей.

Моющее действие СОЖ заключается в удалении стружки и частиц инструмента из рабочей зоны, что особенно важно при шлифовании и хонинговании, так как улучшается качество обработки.

Помимо основных требований, СОЖ должна соответствовать следующим требованиям:

• не вызывать коррозии
• иметь длительный срок действия
• не иметь бактериального заражения
• не быть токсичной
• не пениться
• не разрушать резиновые уплотнители оборудования
• не разрушать лако-красочное покрытие оборудования
• быть пожаро- и взрывобезопасной

Классификация смазочно-охлаждающих средств, применяемых для металлорежущего оборудования:

• Минеральные масла; растительные масла; керосины; минеральные масла, активированные присадками ПАВ и химически активными веществами; растительные масла и жиры;
• водные растворы электролитов;
• водные растворы ПАВ;
• эмульсолы и пасты;
• активированные эмульсии.

При выборе СОЖ ориентируются на следующие параметры обработки:

• скорость и глубину резания
• требования к качеству поверхности
• способ подачи жидкости

Принцип работы металлообрабатывающих станков заключается в деформации металлических заготовок в заданном режиме. В результате трения рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой поверхности происходит нагрев соприкасающихся частей. Возникают термические напряжения, разрушающие режущую кромку инструмента (сверла, фрезы и др.), а также нарушающие физико-химические свойства поверхности обрабатываемого участка.

Дисперсная система (эмульсия) предназначена для уменьшения силы трения и понижения температуры в зоне соприкосновения. Применяемая эмульсия для металлообработки – это вода, в которой растворены минеральные масла. Для того, чтобы раствор не расслаивался, в его состав вводятся эмульгаторы. Эти водорастворимые соединения позволяют создавать устойчивые лиофильные смеси, обладающие охлаждающим и смазывающим действием.

В состав СОЖ могут входить также другие добавки и присадки: бактерицидные, антикоррозионные, противозадирные. Бактерицидная устойчивость особенно важна, так как срок действия раствора после его приготовления ограничен. Неприятный запах и расслоение означает, что эмульсия для металлообработки пришла в негодность.

Для получения устойчивой коллоидной жидкости нефтехимическая промышленность выпускает концентрированную смесь эмульсол, в состав которого входят нефтяные масла (до 85%), ПАВ, эмульгаторы и прочие добавки (спирт, бактерицидные, антикоррозийные средства). Процентное содержание концентрата в воде колеблется от 1 до 5%.

Преимуществом данного вида смазочно-охлаждающей жидкости является:

• высокая теплопроводность
• низкая пожароопасность
• низкая токсичность

Основные недостатки – это недостаточность охлаждения, низкая эффективность на высоких режимах обработки, требование частой замены.

Имеющиеся в продаже импортные смазочно-охлаждающие средства – это пасты, спреи, концентрированные растворы.

Область применения – сверление, точение, резание черных металлов, шлифование, хонингование, токарная обработка.