Технические характеристики СОЖ., концентрация. Водосмешиваемые СОЖ

Где применяется СОЖ. Функции СОЖ

В процессе обработки металла обычно выделяется большое количество тепловой энергии. При этом обрабатываемая деталь и обрабатывающий инструмент могут нагреваться до высоких температур, которые негативно влияют как на деталь, так и на инструмент. Выделение тепловой энергии приводит к быстрому перегреву в области обработки, а в результате к изнашиванию и выходу из строя рабочего инструмента и к снижению качества обрабатываемой поверхности. Снизить трение в процессе обработки металла, а, следовательно, понизить температуру обрабатываемой детали и инструмента помогает применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) – это жидкий состав, который применяется при обработке различных материалов, позволяя снизить нагрузку и температурное воздействие на инструмент и на обрабатываемый материал.

СОЖ может применяться в процессе точения, сверления, проката, штамповки, фрезерования, резания, абразивной обработки различных металлов, сплавов, чугуна, цветных металлов а также различных неметаллических материалов.

Функции СОЖ в процессе работы сложны и многообразны. Это не только функция смазывания и охлаждения. Это также функции измельчение и удаления стружки, снижение нагрузок на инструмент и оборудование, защита оборудования от коррозии, снижение вероятности задира и повреждения поверхностей обрабатываемых деталей и инструмента, увеличение скорости обработки материала и другие.

Видео

Виды и применение смазочно-охлаждающих жидкостей

В процессе металлообработки всегда происходит сильное трение заготовки об инструмент. Особенно это является существенным для токарных станков, где резец сильно нагревается. Интенсивное трение вызывает и преждевременный износ инструмента для холодной пластической деформации, особенно для таких операций, как скоростная многопозиционная высадка или холодное выдавливание. Во всех этих случаях необходимо применение специальных смазочно-охлаждающих жидкостей.

Одной из последних отечественных разработок в области смазочно-охлаждающих жидкостей стала водорастворимая универсальная СОЖ EFELE CF-621. Несмотря на то, что эта СОЖ является синтетической , она имеет минимальную стоимость, характерную для минеральных продуктов. EFELE CF-621 предназначена для операций обработки резанием таких металлов, как сталь, в том числе нержавеющая и легированная, чугуны, титан, алюминиевые и медные сплавы. Эта СОЖ выпускается в форме концентрата. Она имеет янтарный цвет и приятный карамельных запах, не содержит формальдегидов, хлора и вторичных аминов, поэтому не оказывает вредного влияния на здоровье. Изготовленная из синтетических компонентов с добавлением (до 15%) композиции минеральных масел, СОЖ EFELE CF-621 обладает хорошей биостойкостью и высокими эксплуатационными свойствами. Это позволяет вести обработку металлов при меньшей концентрации раствора.

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)

Как приготовить СОЖ на водной основе

Состав СОЖ для станков своими руками может быть разным. Наряду с масляными популярны смазочные водорастворимые жидкости. У них простой состав, а приготовление заключается в том, чтобы растворить основные компоненты в теплой воде. В состав такой СОЖ могут входить:

СОЖ для токарных станков необходимая составляющая работы токаря. Существуют разные виды охладителей, которые отличаются теми или иными свойствами

В этой статье вы узнаете о том, какие виды жидкостей бывают, а также их подробное описание.

Отличие синтетической от полусинтетической СОЖ

К синтетическим СОЖ можно отнести концентраты СОЖ, которые не содержат минерального масла в своём составе. Базовыми компонентами синтетических СОЖ чаще всего являются синтезированные или прошедшие химобработку продукты. В состав концентратов могут входить различные компоненты, в том числе эмульгаторы, различные присадки и добавки.

Концентраты водосмешиваемых СОЖ, содержащие в своём составе 10 – 50% минерального масла обычно образуют при смешивании с водой полупрозрачные стабильные микроэмульсии. Такие концентраты СОЖ часто называют «полусинтетическими».

Полусинтетические СОЖ получили широкое распространение в металлообрабатывающем производстве. Они обладают хорошими смазывающими и высокими охлаждающими свойствами. К основным недостаткам полусинтетических смазочно-охлаждающих жидкостей относятся недостаточная стабильность эмульсии, недостаточная биостабильность, пониженная экологичность состава, высокие затраты на утилизацию.

В отличие от полусинтетических синтетические СОЖ не содержат минеральное масло. У каждого синтетического состава может быть свой особый базовый компонент. Это основное отличие синтетических и полусинтетических СОЖ. Базовые компоненты синтетических СОЖ могут иметь различные свойства и это определяет основные свойства рабочих СОЖ, полученных из таких концентратов. Синтетические СОЖ в отличие от полусинтетических имеют повышенную биостабильность, облегчённую утилизацию отработанных составов. Рабочие жидкости синтетических СОЖ обычно имеют высокую стабильность и широкий диапазон рабочих возможностей.

Виды и особенности

Все выпускаемые смазочно-охлаждающие жидкости классифицируются по физико-химическому состоянию.

Индустриальные масла, обогащенные присадками

Обладают высокой смазывающей способностью, удовлетворительной моющей и низкой охлаждающей. Их, как правило, применяют для холодной деформации металлов, где охлаждающие качества не играют основной роли. При этом в последнее время появилась новая технология, позволяющая использовать масла для эффективного охлаждения – это охлаждение в масляном тумане. Методика предусматривает подачу воздушно-масляного аэрозоля под высоким давлением, где поток воздуха усиливает охлаждающую функцию.  

Эмульсолы

Это самые распространенные и недорогие продукты, поставляемые в виде водоразбавляемых концентратов. В составе продукта содержится до 85% минерального, синтетического или полусинтетического масла. Остальную часть составляют ПАВы (поверхностно-активные вещества) и биоциды.  

Непосредственно перед применением (заправкой бачка станка), продукт разбавляется водой и перемешивается. При этом получается грубодисперсная эмульсия молочного цвета. Преимуществом такого продукта стала возможность регулировки смазывающих и охлаждающих свойств путем концентрации. Например, для глубокого сверления на низких оборотах концентрацию повышают, а для скоростного сверления − снижают. Жидкость сочетает охлаждающие и моющие способности воды и смазывающие − масла.

Входящие в состав ПАВы формируют противоизносные, противозадирные и антифрикционные свойства. Биоциды препятствуют развитию в жидкости микроорганизмов. Также в составе применяются антиокислительные и противокоррозионные ингибиторы.   

Синтетические и полусинтетические микроэмульсии

Готовый к применению продукт, не требующий разведения водой. В его основе уже готовая водно-масляная эмульсия с высокой коллоидной стабильностью. Несмотря на двухфазное состояние, такая жидкость прозрачная, так как дисперсность масла доведена до молекулярного состояния.

Синтетические микроэмульсии характеризуются повышенными смазывающими, охлаждающими и моющими свойствами, за счет чего имеют более широкий диапазон применения по сравнению с эмульсолами. Кроме того, они характеризуются повышенным сроком эксплуатации и высокой способностью к фильтрации. Их часто применяют в высокоточных станках с ЧПУ.

Водные растворы углеводородов с добавками

Это продукт современных технологий – смазочно-охлаждающие жидкости, не содержащие масла. Представляют собой однофазную структуру водного раствора углеводородов, спиртов, кислот, минералов и др. Их состав может сильно различаться в зависимости от назначения. Наиболее распространенным компонентом является гликоль, который применяется в производстве антифриза и тормозной жидкости.  

Преимущественными характеристиками, кроме самой высокой охлаждающей способности, стали сверхвысокая проницаемость. Благодаря этой способности жидкость используется в точных процессах обработки – калибровке, зенкованною и др. Применяется практически для любых материалов. В состав не входят биоциды так как вещество само по себе устойчиво к развитию грибков и бактерий, не вызывает аллергию, нетоксично. В отличие от масляных, такие СОЖ могут применяться в кислородной среде.

Очистка от стружки: приоритет охлаждающей жидкости для ЧПУ

Очистка стружки — безусловно, самая важная функция. Я содрогаюсь каждый раз, когда вижу рез, на котором скапливается стружка. Стружка очень серьезно сказываются на жизни вашего режущего инструмента и даже могут привести к поломке.

У вас гораздо больше шансов столкнуться с наростом кромки, когда стружка приваривается к фрезе. Обычно это происходит если фрезе приходится резать одни и те же стружки снова и снова. Если в вашей операции обработки не удаляется вся стружка, вы можете израсходовать весь доступный зазор канавок, имеющийся у фрезы. Уже отрезанная стружка должна конкурировать с недавно отрезанной стружкой, что может привести к поломке фрезы. По крайней мере, это означает, что вы не можете резать так быстро.

Если в вашей машине нет охлаждающей жидкости, создайте воздушный поток или туман, чтобы удалить стружку. Станьте параноиком из-за того, что вокруг слишком много опилок.

Подумайте об одной вещи: большинство производителей инструментов рекомендуют отключать охлаждающую жидкость, когда поверхностная скорость превысит определенное значение, и вы увеличите срок службы инструмента. Если бы все дело в тепле, этого не должно было быть, так как чем больше скорость на поверхности, тем больше тепла.

Полусинтетические масляные СОЖ

В настоящее время наибольшую популярность приобрели концентрированные полусинтетические смазочно-охлаждающие жидкости.

Современные водорастворимые полусинтетические СОЖ пожаробезопасны, экологичны, нетоксичны и экономичны: при переходе на полусинтетические жидкости потребность в их объемах снижается в несколько раз.

Концентраты могут использоваться как в разбавленном, так и в неразбавленном виде. Например, для лезвийной и абразивной обработки применяется раствор, а для нарезания резьбы может быть использована концентрированная жидкость.

Многие полусинтетические СОЖ обладают антибактерицидными свойствами, легко смываются и не оставляют следов на обработанной поверхности. Они расходуются только за счет разбрызгивания или испарения, могут уноситься вместе со стружкой материала при операциях резания или абразивной обработке.

Изготовление своими руками

Существуют различные виды жидкостей, особенно водянистых. Можно долго перечислять виды и составы жидкостей, но вряд ли это вместится в одну статью. В нашей статье мы продемонстрируем только один пример охладителя, на основе масла.

Эмульсию сложно приготовить, так как для создания используется большое количество компонентов.

В нашем примере будем рассматривать рецепт эмульсии на основе жидкого мыла. Кроме того, нам понадобится нерафинированное подсолнечное масло, керосин и кальцинированная сода, а также некоторые предметы бытовой химии.

Большинство перечисленных веществ имеется в каждом доме, за исключением керосина.

Рецепт

  • Залить жидкое мыло в граненый стакан, смешать с подсолнечным маслом, керосином и кальцинированной водой. Желательно подготовить 3 таких стакана и вылить в 1 емкость от 10 л.
  • В полученную смесь добавляем половину стопки отбеливателя и четверть стопки моющего средства для посуды, например Fairy.
  • Залить раствор теплой водой. Использовать емкость объемом в 10л. Лить воду до тех пор, пока емкость не будет полностью заполнена.

  • Нагреть жидкость до температуры 90 градусов. При нагревании жидкость необходимо непрерывно перемешивать.
  • Выливаем полученную смесь в емкость, и смешиваем с водой. Соотношение раствора с водой должно быть равно 1:3.

Наш раствор готов, можете смело использовать его на рабочем месте.

Если же нет некоторых компонентов, то вот вам более простой раствор. Возьмите и смешайте индустриально масло, воду и поверхностно-активное вещество.

Структура и механизм действия СОЖ

Повсеместное использование СОЖ в процессах металлообработки обусловлено эффективным разделением трущихся поверхностей заготовки и инструмента и снижению их температуры. Наиболее эффективная смазочно-охлаждающая жидкость может включать в свой состав следующие компоненты:

  • Основу из синтетических масел или животных жиров.
  • Присадки, повышающие антифрикционные и противозадирные показатели.
  • Компоненты, препятствующие расслоению состава при хранении.
  • Присадки, препятствующие коррозии и разрушению.
  • Компоненты, уменьшающие пенообразование и улучшающие смачиваемость поверхностей при металлообработке.

Резание без СОЖ

 Как уже отмечалось, черновое фрезерование со значительным объёмом удаляемого материала сопровождается интенсивным выделением тепла, и подача СОЖ может выступать здесь в роли разрушающего фактора, создавая стрессовую термическую нагрузку.

 

При сухой обработке температура твёрдосплавной режущей кромки тоже высокая, но при правильно установленных параметрах режима резания не превышает допустимых значений. Температура изменяется в достаточно узких пределах и не приводит к термическому шоку материала.

 

Другой пример – высокоскоростное фрезерование, в первую очередь, закалённых сталей твёрдостью HRC 45 и выше. Резание в этом случае отличается снятием тонкой стружки, и в качестве СОЖ  настоятельно рекомендуется использовать только воздух. В обоих приведенных случаях отказ от СОЖ кардинально повышает стойкость инструмента.

 

 

Станки, предназначенные для сухого фрезерования, при прочих равных условиях конструктивно проще, а следовательно, и дешевле: отсутствуют насос для подачи СОЖ, система её переработки и т.п. Указанные факторы совсем не второстепенны при поиске ответа на наш вопрос о необходимости использования СОЖ.

Фрезерование с минимальным количеством смазки

В соответствии с этим методом обработка осуществляется в окружении масляного тумана, аэрозоля, образуемого подачей сжатого воздуха и малого количества СОЖ непосредственно на режущий инструмент. В зависимости от конструктивных особенностей станка и фрезы подвод аэрозоля бывает внешним и внутренним (через корпус инструмента). Основная задача метода – обеспечить надёжное смазывание режущей кромки фрезы. Так как потребляется лишь минимально необходимое количество СОЖ, эффективность использования смазочноохлаждающей жидкости резко возрастает.

 

Заготовка и образуемая стружка остаются практически сухими, что помогает предотвратить слипание стружки и значительно облегчает её переработку.

Этот метод повышает стойкость режущего инструмента. Сухим остаётся также и рабочее пространство станка. Следовательно, его различные части находятся в более благоприятных условиях эксплуатации, и срок их службы увеличивается. Новые решения предлагает также криогенное охлаждение. Создание окружающей среды очень низкой температуры исключает перегрев инструмента и приводит к повышению его стойкости. Комбинируя криогенное охлаждение с этими принципами метода, можно организовать более действенную минимальную подачу хладоагента (например, жидкого азота) в зону резания через внутренние каналы в корпусе фрезы.

 

Некоторые криогенные системы рассчитаны на использование углекислого газа (CO2 ) низкой температуры, подаваемого под давлением. В любом случае частицы хладоагента, попадая на режущую кромку, эффективно отводят образующееся тепло. Принципиальные преимущества очевидны, но криогенное охлаждение – дорогостоящая технология, требующая особой конструкции станка.

 

Во многих случаях не только повышается смазочно-охлаждающий эффект, но также и улучшается процесс удаления стружки. Конструкция инструмента, предназначенного для фрезерования с подачей СОЖ под высоким давлением и криогенного охлаждения, требует особого внимания: профиль внутренних каналов, их размеры, уплотняющие элементы – все эти, на первый взгляд, второстепенные детали приобретают важное значение для обеспечения нормального режима течения СОЖ. Важным звеном являются специальные сопла, устанавливаемые на выходе каналов. С их помощью удаётся оптимизировать скорость СОЖ и направить его на необходимый участок.

Теги

Adblock
detector