Témata
Reklama

PRODLOUŽENÍ ŽIVOTNOSTI ŘEZNÝCH KAPALIN

Cílem obráběcích operací je hospodárná výroba obrobků s bezvadným povrchem. Na chladicí a mazací kapaliny, které se při obrábění používají, je kladeno mnoho úkolů. Hlavními úkoly jsou mazání, chlazení a vyplachování. Kromě toho přistupují vedlejší úkoly, např. antikorozní ochrana, zdravotní nezávadnost, vyloučení nebezpečných složek atd.

Při řezném procesu se vyskytují v podstatě dvě třecí místa, která vyžadují dobré mazací vlastnosti - styková plocha mezi obrobkem a hřbetem nástroje a mezi třískou a čelem nástroje. Požadavek na zmenšení tření souvisí s mazivostí řezné kapaliny. Přísady obsažené v řezné kapalině adsorbují na povrchu obrobku i nástroje a vytvářejí tak vrstvy, které omezují přímý kovový kontakt povrchů a tím i tření a opotřebení nástroje. Znamená to zachování přesnosti nástroje a stálost rozměrů obrobku.
Reklama
Reklama
Reklama

Význam chlazení

Chladicí účinky mají značný význam, neboť převážná část příkonu obráběcího stroje se při obrábění přemění na teplo. To je odváděno převážně řeznou kapalinou a třískami (až 85 %), v menší míře obrobkem (do cca 15 %) a nástrojem (cca 5 - 10 %). Množství a rozdělení obráběcího tepla závisí na řadě faktorů. Obecně stoupají obráběcí teploty s rostoucí houževnatostí obráběného materiálu, řeznou rychlostí a řezným výkonem. Další důležité faktory představují geometrie nástroje, chlazení a mazání. Chladicí účinek závisí na řadě faktorů, především na množství řezné kapaliny přiváděné k řeznému nástroji za časovou jednotku, na rychlosti proudění, na tvaru a směru proudu řezné kapaliny vzhledem k místu řezu, na viskozitě, měrném teple a součiniteli tepelné vodivosti řezné kapaliny.
Největší chladicí a vyplachovací účinek mají chladicí a mazací látky mísitelné s vodou. Závisí na podmínkách obrábění, zda musí být kladen větší důraz na mazání, nebo chladicí účinek. Obecně platí, že mazání je v popředí u velkých průřezů třísek a nízkých řezných rychlostí a rovněž u prací, kde jsou vysoké požadavky na jakost povrchu. Vydatný odvod tepla je nezbytný především při vysokých řezných rychlostech a vysokých požadavcích na rozměrovou přesnost obrobků.

Vodou ředitelné látky

Jako chladicí a mazací látky mísitelné s vodou se ve velkém množství používají emulze typu oleje ve vodě (o/w). Tyto emulze používané jako technologická kapalina při třískovém obrábění kovů (řezná emulze) jsou v průmyslu velmi oblíbené zejména ze dvou důvodů. Ve srovnání s čistými řeznými oleji mají velmi dobré chladicí účinky a jsou levnější. Je tomu tak proto, že obsahují vodu, která má značně vyšší tepelnou kapacitu než oleje a je také samozřejmě mnohem levnější. Avšak voda, která tvoří 90 až 99 % objemu řezné emulze, představuje téměř ideální životní prostředí pro různé druhy mikroorganismů, které jsou při pomnožení zdrojem problémů a stává se tak slabým místem emulze.
Následkem toho je emulze méně stabilní než čistý řezný olej a vyžaduje tedy mnohem větší péči. Její životnost velmi závisí na způsobu péče, především na pravidelném sledování důležitých parametrů a jejich následném upravování na správné hodnoty. Během životnosti emulze jsou tři hlavní období, kterým je třeba věnovat velkou pozornost - příprava emulze, její používání ve stroji a výměna použité emulze. Dále jsou uvedena základní opatření, která mohou podstatně prodloužit životnost řezných kapalin a tím i hospodárnost jejich použití.

Příprava emulze

Platí čtyři jednoduchá pravidla, která by měla být dodržena. Jakost použité vody je pro přípravu optimální emulze velmi důležitá. Pro tento účel by měla být použita jen čistá a neutrální voda (s hodnotou pH cca 7). Měla by to být přednostně pitná voda a měla by mít pokud možno tvrdost 10 - 20 (N. Kvalita použité vody by měla být předem známa, aby se dalo předejít případným pozdějším problémům (bakterie, pH, pěnění).
K přípravě emulze se mají používat jen čisté, nepozinkované, dezinfikované a k tomu určené nádrže. Koncentrát se plynule a za stálého míchání přilévá do vody, nikdy ne naopak. Pro přípravu emulzí je výhodné používat míchací přístroje, ejektorové směšovací přístroje nebo dávkovací čerpadla, které zajistí stejnoměrnější rozptýlení koncentrátu a tím homogennější a hospodárnější emulzi. Pro míchání emulze není vhodné používat vzduch, protože to přináší nebezpečí bakteriální infekce.
Aby byl dodržen určený mísicí poměr, je nutno během míchání měřit koncentraci ručním refraktometrem - přitom je třeba dát pozor na korekční faktor, který je pro každý výrobek specifický. Posledním důležitým požadavkem, který souvisí s přípravou nové emulze, je její napouštění do čistého oběhového systému.

Používání emulze

Zatímco příprava emulze trvá jen krátce, doba používání se při dobré péči počítá na měsíce a roky. Často je vyžadováno, aby interval její výměny byl násobkem intervalu pravidelné údržby strojů. To je výhodné především proto, že nedochází k neplánovaným výpadkům ve výrobě. Aby bylo zajištěno optimální využití, musí být řezná kapalina pravidelně kontrolována. V případě jednotlivých strojů s vlastní náplní i u centrálních systémů by měly být každý týden prováděny a dokumentovány charakteristické vlastnosti emulze, například zaznamenáním na kartě stroje.
Velmi důležitým parametrem řezných emulzí je hodnota pH. Ta by obvykle neměla být u nízkých koncentrací (do 5 %) nižší než 8,8 a u vyšších koncentrací (10 %) by neměla překračovat hodnotu 9,3 (čerstvá emulze). Emulze v tomto rozsahu hodnot pH lze všeobecně označit jako "nedráždivé" (emulze s "ideální" hodnotou pH = 7,0 jsou dosud na trhu jen výjimkou). Hodnota pH může během používání emulzí klesat nebo růst. Příčinou zvýšené hodnoty pH jsou hlavně alkalické čisticí prostředky použité při čištění strojů a systému. Nejčastější příčinou poklesu hodnoty pH je napadení bakteriemi. Jako důsledek poklesu pH může docházet ke vzniku koroze na strojích a obrobcích. Při větším bakteriálním napadení může docházet k zápachu emulze, případně ke ztrátě její stability.
Dále je nutné dodržování určené koncentrace, neboť nízká koncentrace podporuje růst mikrobů, působí negativně na stabilitu emulze, snižuje řezný výkon a vyvolává problémy s korozí strojů a obrobků. Příliš vysoká koncentrace může způsobit problémy s pěněním a zhoršit tak obrábění tím, že se sníží chladicí účinky a nářadí pak nemůže pracovat optimálně.
Účinným opatřením k prodloužení životnosti emulze je i její provzdušňování, neboť bez přístupu vzduchu, např. při delší odstávce, se množí bakterie a například sírany se redukují na H2S. Tím vzniká nepříjemný zápach. Výhodné je nechat systém při provozní odstávce promíchat, aby mohlo dojít k provzdušnění.
Dalším důležitým opatřením je odstraňování cizích látek (olej, třísky, otěry apod.). Obsah cizích látek v emulzi podporuje její napadání bakteriemi a nepříznivě ovlivňuje stabilitu emulze. Navíc dochází ke znečištění oběhového systému úsadami. Zvláště se musí dbát na to, aby vhodnou filtrací byly dobře odstraňovány pevné nečistoty a odstřeďováním odlučován cizí olej, neboť jen čistá řezná kapalina umožňuje prodloužit životnost, zvýšit hospodárnost a snížit počet zmetků. Důležitá je také každodenní kontrola stavu tekutiny v nádržích.
Obsah dusitanů a dusičnanů v používaných emulzích by neměl překročit hodnotu 20 mg dusitanů/l a 50 mg dusičnanů/l. Pokud jsou tyto hodnoty překročeny, je nutná celková nebo částečná výměna kapaliny, protože sloučením nitrozujících látek (dusitanů a dusičnanů) a diethanolaminů (sekundární aminy), které mohou být v emulzi obsaženy nebo zavlečeny, může totiž dojít ke vzniku N-Nitrosodiethanolaminu, který je rakovinotvornou látkou. Jestliže dochází ke zhoršování stavových veličin emulze, je nutno provádět opatření vedoucí k jejich nápravě.

Výměna a čištění

K výměně řezné emulze zpravidla dochází v kratších intervalech než u řezných olejů. I při optimální péči o emulzi je po určité době nutná její výměna z důvodu vysokých nákladů, nestability, znečištění, snížení podílu přísad, napadení bakteriemi, kvasinkami a plísněmi. Výměna emulze je nutná i v případech, kdy ani po provedených nápravných opatřeních nedociluje požadovaných hodnot.
Pro zajištění dlouhé životnosti další náplně emulze je velmi důležité důkladné vyčištění oběhového systému (potrubí, nádrží, trysek a podobně). Proto se obvykle do použité emulze před vypuštěním přidává tzv. systémový čisticí prostředek, který zneškodní bakterie, kvasinky a plísně a rozpustí usazené nečistoty (zvláště v potrubním systému). Pro docílení optimálních účinků je účelné používat emulzi s přísadou tohoto prostředku po dobu 8 až 24 hodin (podle stupně znečištění).
Po vypuštění náplně musí být ověřena čistota systému a provedena jeho případná dodatečná dezinfekce. Jen tak lze zajistit, že nová náplň nebude kontaminována starými mikroorganismy a nečistotami.
Vypuštěná náplň by měla být odborně likvidována (rozrážením, ultrafiltrací, spalováním apod.) nebo předána firmě, která má oprávnění k nakládání s nebezpečnými odpady.
Přestože uvedená opatření, která mohou podstatně prodloužit životnost řezných kapalin a tím i hospodárnost jejich použití, jsou nenáročná na investice, mnoho uživatelů na ně zapomíná. Důvody pro to jsou různé, nejčastěji organizační. Jedním z možných řešení tohoto problému je externí zajištění péče o řezné kapaliny jako součásti systému komplexní péče o technologické kapaliny v podniku. Více informací o popisovaných problémech je možné získat u autora ve společnosti Fuchs Oil CZ, s. r. o.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 21189
Datum: 13. 11. 2002
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.

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.

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.

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.

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