Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) для металлообрабатывающих станков: виды и характеристики

► Во время фрезерной, токарной, а также при других видах металлообработки в зоне контакта заготовки и инструмента действуют силы трения. В результате этого выделяется большое количество тепла, что иллюстрируется на рисунке 1 – температура в зоне реза может достигать высоких значений, вплоть до 700 °С [1].

Рисунок 1. Температурное поле в инфракрасной части спектра
в отдельных точках боковой поверхности резца и зоны резания

► Такой нагрев приводит к ухудшению качества обработки поверхности, быстрому износу инструментов и оборудования, а также, из-за перегрева, происходит деформация обрабатываемого металла. Для того, чтобы избежать негативные последствия при механической обработке металлов, а также обеспечить смазывание и охлаждение инструмента, рекомендуется использовать специальные многокомпонентные составы – смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС). По классификации все СОТС по их агрегатному состоянию разделены на четыре типа: газообразные, жидкие, пластичные и твердые. Жидкие СОТС наиболее распространены. Их принято называть смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ).

► В зависимости от вида СОЖ, те или иные функции являются преобладающими. Основными функциями СОЖ являются: смазывание оснастки и обрабатываемых деталей для снижения избыточного трения, их охлаждение, мойка, отведение абразивной пыли, защита от коррозии и увеличение качества обработки поверхности заготовки. Как следствие, при использовании СОЖ, возрастает производительность оборудования, уменьшается количество брака, а также возможно снижение числа технологических операций.

► К ключевым техническим характеристикам СОЖ относятся: плотность, вязкость, теплоемкость и температура кипения, зависящие от состава и определяющие смазывающие и охлаждающие качества.

► В зависимости от потребностей производства и свойств обрабатываемого материала, на подбор смазочно-охлаждающих жидкостей оказывают влияние различные нюансы, например, тип обрабатываемого материала, характеристика оборудования, а также сам процесс обработки. С учетом всех этих факторов, проводится тщательный анализ, позволяющий подобрать наиболее походящий тип СОЖ.
 

Рисунок 2. Подача СОЖ высоконапорной струей
 

► В зависимости от состава, СОЖ можно поделить на две группы: водосмешиваемые и неводосмешиваемые (в частности, масляные).

► Масляные смазочно-охлаждающие жидкости – это чистые масла, производящиеся из нефтепродуктов, которые в своем составе имеют добавки разнообразных функциональных присадок: противозадирные, антитуманные, антифрикционные. В СОЖ этого типа минеральные масла занимают от 60 до 95 % общей массы.

► Масляные СОЖ обычно применяются для металлорежущих станков в тяжелых режимах, в условиях, когда оборудование работает с малой скоростью подачи, обеспечивая существенную глубину прорезания. Характерными преимуществами масляных СОЖ являются защита от коррозии и превосходная смазывающая способность, однако имеются и недостатки – относительно низкие охлаждающие свойства, токсичность и недостаточная очистка от стружки.

► Водосмешиваемые смазочно-охлаждающие жидкости представляют собой водные растворы концентратов, содержащих различные органические и неорганические вещества, такие как: вода, спирты, эмульгаторы, ингибиторы коррозии, биоциды, противозадирные присадки. Водорастворимые СОЖ характеризуются отличными охлаждающими свойствами и хорошо отводят абразивные частицы, именно поэтому подходят для высокоскоростных режимов обработки металлов. Также большим преимуществом данных СОЖ выступает возможность изменять концентрацию рабочего раствора, с целью адаптации под различные условия работы. Однако, водорастворимые СОЖ имеют свои недостатки, включая меньшие смазочные свойства, и недостаточную защиту от коррозии, по сравнению с масляными СОЖ [2].

► Подразделяются водосмешиваемые СОЖ на минеральные (эмульсолы), полусинтетические и синтетические.

• Минеральные СОЖ являются грубодисперсными продуктами, которые получают путем разбавления водой эмульсолов, содержащих до 85 % минеральных масел. При разведении рабочего раствора образуется эмульсия молочного цвета. Минеральные СОЖ имеют широкую область применения, однако стойкость к биопоражению у них низкая.
• Полусинтетические СОЖ – это концентрированные продукты с коллоидной степенью дисперсии, содержащие до 50 % минеральных масел. Разведенный концентрат дает стабильную, полупрозрачную эмульсию. Данные СОЖ отличаются высокой стойкостью к биопоражению, имеют широкую область применения и обладают очень хорошими моющими свойствами.
• Синтетические СОЖ совсем не содержат масел и имеют молекулярную степень дисперсности. При разведении концентрата образуется прозрачный рабочий раствор.
  

Рисунок 3. Подача СОЖ методом распыления
 

► Одной из наиболее распространенных проблем при использовании СОЖ является биопоражение – данные жидкости подвержены загрязнению бактериями, плесневыми грибами и дрожжами. Связано это с тем, что СОЖ содержат все питательные вещества, необходимые для развития и роста микроорганизмов. Для контроля биопоражения необходимо проводить мониторинг таких параметров, как pH и концентрация, а также использовать Dip Slide для выявления биопоражения. Для предотвращения роста всех типов бактерий, необходимо добавлять в концентраты и водные растворы смазочно-охлаждающих жидкостей бактерицидные присадки – биоциды (а в случае грибов – фунгициды), либо осуществлять полную замену СОЖ с предварительной очисткой и дезинфекцией системы с помощью специальных составов.

► Как было отмечено ранее, разные СОЖ имеют различные составы как по основным, так и по вспомогательным компонентам, которые определяют, в каких условиях СОЖ будет работать лучше, а в каких – хуже. Немаловажно не только влияние условий рабочего процесса на эффективность СОЖ, но также и влияние самой СОЖ на сохранность материалов, контактирующих с ней. Ввиду этого, всегда предпочтительно, чтобы СОЖ подбирались под условия технологического процесса конкретного предприятия.

► Наша компания обладает опытом в подборе смазочно-охлаждающих жидкостей под разные технологические процессы, с учетом условий и режимов работы. За помощью в подборе и тестировании смазочно-охлаждающих жидкостей Вы можете обратиться к нам: prom-a@ximiko.ru и tehno@ekoxim.ru – мы подберём продукцию под Ваш процесс.

► Данная статья – интеллектуальная собственность компании ООО "Экохим-Урал". Любое копирование информации – только с разрешения владельца сайта. Размещение активной индексируемой ссылки на https://ximiko.ru/ является обязательным.

Список использованной литературы

1. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием : справочник / Энтелис С. Г., Берлинер Э. М. [и др.] – Москва : Машиностроение, 1986. – 352 с.

2. Рекомендации по подбору, применению и уходу за СОЖ / ЗАО «Экохиммаш». – URL : https://ecochim.ru/publications/rekomendacii_po_podboru_primeneniyu_i_uxodu_za_sozh/ (дата обращения 24.07.2024).