Состав и свойства СОТЖ

Смазочно-охлаждающие технологические средства представляют собой сложные многокомпонентные системы, предназначенные для обработки конструкционных материалов (здесь и далее речь идет о жидких масляных и водосмешиваемых смазочно-охлаждающих технологических средствах (СОТС), широко известных как смазочно-охлаждающие триботехнические жидкости (СОТЖ)).

Основное назначение СОТЖ – снижение температуры в зоне резания, снижение износа режущего инструмента, обеспечение необходимого качества обработанной поверхности и повышение производительности.

Функции СОТЖ при обычном резании:

• Охлаждение
• Cмазка
• Отвод стружки
• Удаление загрязнений

При исключении использования СОЖ, эти функции должны компенсироваться станком и инструментом. Но имеет место и обработка металлов без применения смазочно-охлаждающей жидкости, так называемая «сухая обработка».

Преимущества «сухой обработки»:

• Экономия затрат на приобретение СОЖ
• Экономия затрат на очистку СОЖ
• Повышение производительности

Однако недостаточно просто прекратить подачу СОЖ – для осуществления «сухой обработки» станок должен быть функционально доработан, а это требует немалых затрат.

Для различных процессов обработки приоритетными являются те или иные технологические свойства.

При этом все современные СОТЖ должны:

• Отвечать гигиеническим и экологическим требованиям
• Обладать моющими свойствами
• Отвечать требованиям утилизации и содержания вредных веществ
• Обладать стойкостью к микробопоражению и антикоррозионными свойствами

Виды СОТЖ по химическому составу

Масляные СОТЖ представляют собой минеральные масла с вязкостью 2-40 мм²/с при температуре +50 °С без присадок или с присадками различного функционального назначения: антифрикционными, противоизносными, противозадирными, антиокислительными, моющими, антипенными, противотуманными, антикоррозионными и другими.

Большинство масляных СОТЖ поставляются готовыми к применению и не требуют дополнительных мероприятий по приготовлению. Обладая хорошими смазочными свойствами, этот класс СОТЖ имеет ряд недостатков: низкую охлаждающую способность, повышенную испаряемость, пожароопасность и высокую стоимость.

Водосмешиваемые СОТЖ могут содержать минеральные масла, эмульгаторы, ингибиторы коррозии, биоциды, противоизносно-противозадирные присадки, антипенные добавки, электролиты, вещества-связки (вода, спирты, гликоли и др.) и другие органические и неорганические вещества.

В зависимости от химического состава все водосмешиваемые СОТЖ делятся на три типа: водоэмульсионные, полусинтетические и синтетические.

Все водосмешиваемые СОТЖ поставляются в виде концентрата для последующего приготовления водной эмульсии. Как правило, концентрация рабочей эмульсии СОТЖ составляет 2-15 %. СОТЖ этого типа обладают рядом преимуществ перед масляными: более высокой охлаждающей способностью, пожаробезопасностью и меньшей опасностью для здоровья персонала.

Общие рекомендации по выбору и использованию СОТЖ:

При выборе и эксплуатации СОТЖ специалисты обычно руководствуются рекомендациями по области применения, транспортированию, хранению, приготовлению рабочих эмульсий (для водоэмульсионных СОЖ), контролю и корректировке качества, утилизации, охране труда при работе.

Для конкретных процессов металлообработки СОЖ выбирают в соответствии с типом операций, способом подачи в зону обработки, характеристикой обрабатываемых материалов, оптимальным соотношением цены и качества и т. д.

Правильный выбор СОТЖ:

• Обеспечивает технологическую эффективность
• Дает экономию СОТЖ за счет увеличения срока службы
• Улучшает санитарно-гигиенические условия труда

Технологическая эффективность и срок службы СОТЖ в значительной мере определяются культурой использования смазочно-охлаждающих средств, что предполагает подготовку систем подачи СОТЖ перед заправкой (очистка, промывка, дезинфекция), контроль и своевременные корректировки качества в процессе эксплуатации. Наиболее эффективные мероприятия по очистке СОТЖ от механических примесей и инородных масел проводятся с помощью сепарирования.

При высоких технологических свойствах СОТЖ, соблюдении всех норм и правил эксплуатации и хорошем уходе можно добиться длительного срока службы.

Отрасли применения СОЖ:

• Деформационная
• Термическая
• Лезвийная (точение, фрезерование, сверление, резьбонарезание)
• Абразивная обработка (шлифование)
• Штамповка
• Волочение
• Прокатка общемашиностроительных металлов в металлообрабатывающей промышленности
• Смывание форм в строительной промышленности

Утилизация СОЖ

Попадание в СОЖ масел, смазок и спецжидкостей из гидравлических систем, станков и станов, повышение содержания солей жесткости в водной фазе (выпаривание воды из эмульсии и внесение солей жесткости при добавлении воды), микробиологическое поражение (загнивание) – все это приводит к разрушению СОЖ, и возникает необходимость в ее замене и последующей утилизации.

Реагентный метод разложения отработанных эмульсий – наиболее часто используемый метод с предварительной очисткой от механических примесей. Его основным достоинством является простота реализации технологического процесса, доступное оборудование и материалы.

Технологические системы утилизации СОЖ с применением реагентов-коагулянтов, флокулянтов, минеральных кислот и щелочей действуют на ряде крупных российских предприятий.

Сорбционный метод разрушения эмульсий – использует гидрофобизированные порошки (ГФП) на основе природных сорбентов (диатомита, опоки). Установлена возможность и эффективность их применения, как для разрушения отработанной эмульсии, так и для очистки водной и масляной фаз.

Рациональное применение СОЖ зачастую позволяет повысить стойкость режущего инструмента от 1,5 до 4 раз. Смазочно-охлаждающие жидкости и способы их применения, эффективные для одной группы обрабатываемых материалов и видов обработки, могут быть малоэффективными для других обрабатываемых материалов и видов обработки и даже оказывать вредное влияние.

Каждой комбинации: обрабатываемый материал-вид обработки-инструментальный материал-режим резания должна соответствовать определенная, наиболее эффективная для данных условий смазочно-охлаждающая жидкость.