Témata
Reklama

Multifunkční kapaliny pro obrábění

Při obrábění kovů v průmyslu jsou používány řezné oleje nebo emulze. Při tom často dochází k jejich kontaminaci jinými kapalinami použitými pro náplň obráběcího stroje. Řešení, které vyloučí možnost jejich smíchání, je drahé a složité. Alternativou je taková kapalina, která dokáže splnit funkce všech kapalin použitých v obráběcím stroji, tedy multifunkční kapalina.

Obráběcí stroj obsahuje různé funkční uzly, které mají na mazání specifické nároky. Jejich společnými požadavky jsou především mazání, přenos sil, ochrana proti opotřebení a ochrana proti korozi. Ty vyplývají z klíčových požadavků na obráběcí stroje, jako je dlouhá životnost, trvalá vysoká přesnost, výkonnost a spolehlivost. Převodovky, hydraulické systémy, kluzná nebo valivá vedení a vřetena mají tak rozdílné požadavky, že je obvykle nelze splnit použitím jediného oleje. Proto se využívají hydraulický, převodový, vřetenový a ložiskový olej i olej na kluzná vedení. K těmto "náplním" přistupuje obvykle ještě tzv. technologická kapalina, tj. obráběcí emulze nebo olej.
Reklama
Reklama
Reklama

Obráběcí emulze a řezné oleje

Největší podíl mezi technologickými kapalinami mají obráběcí emulze, které jsou velmi oblíbené pro velmi dobré chladicí i mazací vlastnosti a také díky nízkým pořizovacím nákladům. Všechny tyto výhody přináší do emulze voda, která představuje kolem 95 % objemu emulze. Voda je však také slabinou emulze - jako přirozené životní prostředí mikroorganizmů umožňuje jejich život a množení -, což vede k jejímu rychlému zničení a zprostředkovaně tedy k jejímu prodražení. Proto je nutné o řezné emulze trvale pečovat a při přípravě emulze, v průběhu jejího používání a i při její likvidaci dodržovat několik jednoduchých pravidel. Správná péče o emulzi sice pomáhá dosáhnout překvapivě dlouhé životnosti, ale znamená současně položku v provozních nákladech.
Řezné oleje jsou především v moderních výkonných strojích stále častější alternativou k řezným emulzím. Mají výborné mazací vlastnosti a při nízké viskozitě také velmi dobře odvádějí teplo vznikající při opracování materiálu. Jejich pořizovací cena je sice vyšší, ale velmi střídmé požadavky na provozní péči značně snižují celkové provozní náklady a několikanásobně vyšší životnost ve srovnání s emulzemi snižuje i pořizovací náklady. Proto jsou v posledních letech a v moderních výkonných strojích stále častěji místo emulzí používány nízkoviskózní řezné oleje.
Velmi často se stává, že jednotlivé systémy nelze od sebe oddělit, a tak se maziva mohou navzájem smíchat - náplně se obvykle dostávají do technologické kapaliny a znečistí ji tzv. úkapy. Ekonomické důsledky tohoto pronikání cizích olejů do technologické kapaliny jsou dosud jen odhadovány. Ve všech případech, ať se jedná o emulzi nebo olej, je žádoucí, aby všechny náplně i technologické kapaliny ve stroji měly co nevíce vzájemně sladěné složení, neboť jen tak lze zaručit, že nedojde k nepříznivým reakcím v případě jejich smíchání, jako jsou zvýšené napadání bakteriemi a plísněmi v případě emulzí, problémy s korozí, horší přesnost výroby a vyšší opotřebení nářadí, lepivé úsady, dermatologické problémy a obtížnější likvidace.

Konvenční multifunkční kapaliny

Přirozeným směrem řešení problému znečištění řezné kapaliny je vzájemně sladěné složení všech olejů v obráběcím stroji. Možným řešením je zavedení takového oleje, který pokrývá požadavky širokého spektra obráběcích operací a současně splňuje nároky na moderní mazací oleje pro obráběcí stroje, tedy univerzální kapaliny pro všechna mazací místa v obráběcím stroji.
Proti tomu působí fakt, že konvenční obráběcí stroje vyžadují hydraulický olej s viskozitou VG 32 nebo 46, protože ovládací prvky, ventily a čerpadla jsou navrženy pro tyto viskozitní třídy. Na druhé straně dnešní trend u obráběcích kapalin směřuje k nižším viskozitám s cílem snížení ztrát oleje vyneseného na třískách nebo v brusném kalu. Dalším významným argumentem pro nízkoviskózní olej je moderní trend vysokorychlostního obrábění, které pro dosažení dobrého výsledku vyžaduje dobrý odvod tepla. Při obrábění s řezným olejem jsou tedy ve stroji použity pouze oleje, které obsahují stejný soubor přísad a liší se jen viskozitou - tak jak to vyžaduje jejich funkce - tzv. rodina kapalin. Při pronikání olejů z náplní stroje do řezného oleje pak téměř nedochází ke změně jeho složení a jediným problémem zůstává nárůst jeho viskozity spojený s horší filtrovatelností, horším odvodem tepla a většími ztrátami oleje na třískách. Vzhledem k tomu, že nejčastěji se do řezného oleje dostává olej z hydraulického okruhu (který má nejnižší viskozitu ze všech náplní stroje), je nárůst viskozity řezného oleje pomalý a je dobře řešitelný řízeným doplňováním řezného oleje o nižší viskozitě.
Toto řešení má řadu výhod: Nevyhnutelné úkapy hydraulického oleje nebo oleje na kluzná vedení nemají negativní vliv na výkonnost řezné kapaliny. Kvalita výroby zůstává zachována bez nutnosti používání složitých analýz. Úkapový olej v řezné kapalině nezpůsobuje dodatečné náklady. Vyšší spolehlivost výrobního procesu, dobré obrábění a nižší opotřebení nářadí slouží ke snížení výrobních nákladů. Navržené řešení je univerzálně použitelné. Uživatel tedy může využít veliký racionalizační potenciál tohoto řešení, protože "rodina kapalin" splňuje nejen všechny požadavky na mazání obráběcího stroje, ale i požadavky nejrůznějších operací a obráběných materiálů.
Poněkud složitější situace je při obrábění s řeznou emulzí. Zde přicházejí v úvahu dvě možná řešení. Jestliže je hlavním požadavkem velmi dobré odlučování olejů od emulze, budou pro náplně použity deemulgující oleje. Současně je také vyžadováno sladěné složení emulze i náplní, aby nedocházelo k antagonistickému působení přísad. Pokud naopak připustíme možnost bezproblémového smísení náplní stroje s emulzí, musí oleje použité pro náplně stroje nejen dobře emulgovat, ale také se svým složením musí podobat koncentrátu emulze. Přítomnost emulgátoru může mít i příznivý vliv na čisticí schopnost oleje v okruhu. To se týká v podstatě jen hydraulického oleje proniklého do emulze, neboť u oleje v systému by jeho zemulgování vedlo ke ztrátě funkce. Vzhledem k možným komplikacím je toto řešení používáno jen málo.

Nekonvenční multifunkční univerzální kapaliny

Dalším významným krokem k jediné multifunkční kapalině je použití nízkoviskózního syntetického esterového oleje. Řezné oleje mají horší odvod tepla než kapaliny obsahující vodu. Proto při obráběcích operacích s vysokým vývinem tepla (typicky vysokorychlostní obrábění, výkonnostní broušení) musí být viskozita oleje minimalizována. V případě konvenčních olejů však snížení viskozity znamená současně téměř exponenciální růst odpařivosti oleje a také snížení jeho bodu vzplanutí, což představuje významný zdravotní a bezpečnostní problém. Naproti tomu, esterové oleje, přírodní i syntetické, mají ve srovnání s konvenčními oleji velmi nízkou odpařivost, značně vyšší bod vzplanutí a velmi vysoký viskozitní index. Zatímco přírodní esterové oleje mají horší hydrolytickou i oxidační stabilitu, syntetické esterové oleje jsou v tomto směru také lepší než ropné oleje. Současně mají esterové oleje i výhodné tribologické charakteristiky čili lepší tření a velmi dobrou ochranu proti opotřebení, a to i bez použití přísad. Tyto výhody, spolu s dobrou biologickou odbouratelností a dobrou snášenlivostí s pokožkou, je předurčují pro použití v obráběcích strojích jako řezné i mazací oleje.
Uvedené možnosti a předpoklady vedly k zahájení společného výzkumného projektu za účasti RWTH Aachen, významného výrobce maziv, výrobce obráběcích strojů a velké automobilky. Projekt byl podporován německým spolkovým ministerstvem pro vědu a výzkum a ministerstvem zemědělství.
Výsledkem projektu je Unifluid 10 - "univerzální" nízkoviskózní kapalina o kinematické viskozitě 10 mm2.s-1 při 40 °C, která je použitelná jako hydraulický a mazací olej i jako univerzální obráběcí olej. Kapalina byla úspěšně provozně ověřena spolupracující automobilkou na kompletní výrobní lince v závodě na výrobu motorů a je nadále používána. Přestože pořizovací cena je značně vyšší než u běžných obráběcích kapalin, její výhodné provozní vlastnosti umožňují dosáhnout snížení celkových provozních nákladů.
Díky velmi nízké viskozitě je kapalina vhodná pro většinu operací. Ve srovnání s konvenční multifunkční kapalinou to navíc umožňuje širší spektrum operací - např. při obrábění bloku motoru jeden olej vyhovuje operacím od hrubování až po honování válců. Ve výrobní lince lze jejím použitím také zcela odstranit vodné prací kapaliny, a tak vyloučit nejen riziko vzájemného znečištění kapalin, ale zcela odstranit náklady na pračky a jejich provoz. Nízká viskozita umožňuje také získat zpět mnohem větší množství oleje z třísek a brusných kalů.
Přes velmi nízkou viskozitu oleje bylo úspěšně ověřeno i jeho použití v hydraulickém systému. Dlouhodobé zkoušky prováděné v hydraulické laboratoři IFAS na RWTH Aachen, které tento olej porovnávaly s hydraulickými oleji třídy HEES 32 a HLP 46, ukázaly v hydraulickém systému výbornou stabilitu vůči stárnutí a hydrolýze, přesné polohování a nízké opotřebení. Ve spojení s axiálním pístovým čerpadlem A 10VSO71DR, které je mimořádně vhodné pro nízkoviskózní kapaliny, byla vyvinutá kapalina firmou Mannesmann-Rexroth schválena pro použití v jejích hydraulických systémech.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 30563
Datum: 21. 05. 2003
Rubrika: Trendy / Průmyslové kapaliny
Autor:
Firmy
Související články
Nanoaditivace lubrikantů

Využití nanomaziv v moderních technologiích zaznamenává výrazný pokrok. Nanomazivo je nový prostředek skládající se z částic o velikosti nanometrů rozptýlených v základním mazivu. Použití nanoaditiv ve formě nanočástic má vysokou účinnost z důvodu jejich vysoké chemické a biologické aktivity. Aditivace maziv nanočásticemi je jednou z možných cest k řešení problémů s likvidací bakterií a tím zlepšení biologické, chemické a technologické stability procesních kapalin. V článku je sledován vliv aditivace lubrikantů nanočásticemi oxidu křemičitého (SiO2) na součinitel tření a opotřebení.

Maziva pro potravinářský průmysl

Společnost Fuchs vyrábí oleje a maziva už více než 85 let – pro téměř všechny aplikace a odvětví. S více než sto tisíci zákazníky a padesáti společnostmi po celém světě je Fuchs předním světovým nezávislým výrobcem olejů a maziv.

Výzvy při lisování hliníku

Vzhledem k neustále se zvyšujícím požadavkům na snižování spotřeby paliv automobilovém průmyslu, musí výrobci hledat cesty ke snižování hmotnosti automobilů všech produktových řad. Vedle používání ocelí AHSS a UHSS jsou hliníkové slitiny velmi atraktivní a životaschopnou možností pro výrobce. Novější typy oceli mohou být zpracovány podobným způsobem původně používaným po generace. Hliníkové materiály mají mnoho výhod i nevýhod oproti oceli, které musí být pečlivě zváženy.

Související články
Vlastnosti moderních plastických maziv

Průmyslová odvětví neustále vyhledávají plastická maziva, jež nabízejí nejkvalitnější technické parametry mazání – lepší mechanickou stabilitu, zvýšenou odolnost vůči smyku a vodě, účinnější ochranu proti korozi a stálý výkon jak při vysokých, tak nízkých teplotách.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vynález bezolejového technologického maziva

Před 35 lety v klidné ulici v Evanstonu (USA) vyvinul Art Dampts vůbec první vysoce výkonné bezolejové mazivo pro lisování kovů. Pan Dampts strávil většinu své kariéry ve výzkumném centru IRMCO, které nyní nese jeho jméno.

Čistící síla pro hydraulické systémy

Majitelé podniků a provozovatelé strojů neustále hledají nové způsoby, jak zefektivnit produktivitu výroby a zvýšit svou konkurenceschopnost. Údržba hydraulických zařízení se však stále více potýká se znečištěním hydraulického systému kaly a usazeninami. Tyto usazeniny snižují efektivitu práce strojů, způsobují zbytečné prostoje a snižují celkovou produktivitu práce a navyšují celkové náklady.

MKU_Maziva pro obrábění ozubených kol

Ještě před několika lety se musela k dosažení optimálního obrobení ozubených kol použít velká paleta různých obráběcích kapalin, situaci navíc komplikovaly různorodé povrchy a tepelné zatížení. Dnes je situace přehlednější. Vhodným výběrem pokročilých obráběcích kapalin lze výrobu ozubených kol významně zefektivnit.

Plastické mazivo pro vysoce zatížená ložiska

Plastická maziva typu Total Ceran využívají moderní typ zpevňovadla na bázi modifikovaného kalciumsulfonátového komplexu.

Filtrace kapalin odstředivou silou

Firma technology-support, s. r. o., výhradní zástupce renomovaného výrobce vysokotlakých chladicích systémů ChipBlaster, nyní nabízí pod obchodním názvem CentraBlast filtrační čerpadla na bázi odstředivky.

Servisní zásah zabránil odstávce kulového mlýnu

I při poruše klíčového zařízení pro zpracování suroviny lze díky použití opravného mazání zabránit přerušení výroby a s tím spojeným ztrátám.

Oleje pro operace lisování

Lze i dnes výrazně snížit náklady a zvýšit produktivitu při tváření kovů za studena? Proces tváření za studena je doprovázen třením, proto je nutné použít mazivo, které zabraňuje zadírání nástrojů. Tím se sníží deformační odpor a zvýší kvalita povrchu tvářeného dílu. Srovnáme-li spotřebu klasických olejů při lisování s ekologickými oleji, pak oleje řady Luba a Solester na bázi rostlinných esterů a polymerů, vyvinuté společností Molydal, vykazují nižší množství spotřebovaného oleje na vylisování stejného výlisku, prodlužují životnost lisovacích nástrojů, neobsahují žádné nebezpečné látky a jsou snadno odstranitelné. Při jejich výrobě se používají látky z obnovitelných přírodních zdrojů.

Mycí stůl pro biologické čištění součástí

Pro ekologické čištění strojních dílů jsou nabízeny mycí stoly, které čistí na biologické bázi. V jakých případech jsou tyto stoly na mytí součástek vhodné? Co dokážou? A co nedokážou?

Elektroizolační oleje

Elektroizolační oleje nebo též transformátorové oleje se používají do výkonných transformátorů, kde plní chladicí a izolační funkci. Můžeme se tedy setkat s transformátory, které jsou chlazeny vzduchem (malé transformátory), s velkými transformátory chlazenými olejem nebo s transformátory bez olejové náplně (vinutí je zalito v izolační pryskyřici).

Kompaktní trubkový výměník tepla s lamelami

Trubkový výměník s lamelami na straně oleje je optimální pro chlazení oleje v mazacích nebo hydraulických agregátech. Je velmi kompaktní, vysoce účinný, spolehlivý a s výborným poměrem výkonu a ceny.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit