Мастильно-охолоджувальна рідина (МОР): класифікація, застосування

Процес металообробки невід'ємно пов'язаний з сильним тертям, що виникає між заготівлею і інструментом. Особливо це проявляється при токарних і фрезерних роботах, коли різець сильно нагрівається, при холодному видавлюванні, швидкісний багатопозиційної висадці. Інтенсивне тертя сприяє передчасному зносу інструменту, пластичної деформації заготовки, зміни властивостей металу внаслідок перегріву. Для зменшення сили тертя і зниження температури необхідна спеціальна мастильно-охолоджувальна рідина (МОР).

Параметри класифікації мастильно-охолоджувальних рідин

Загальна класифікація мастильно-охолоджувальних рідин здійснюється за декількома основними параметрами:

За походженням компонентів. Випускаються масляні МОР, основу яких складають нафтові олії, тваринні або рослинні жири.

За способом компонування. Емульсол – готовий продукт з тривалим терміном зберігання або технічні СОЖ, що готуються безпосередньо перед застосуванням з концентрату згідно з ГОСТ.

По галузі застосування. Проводиться різні види СОЖ для різних робочих умов застосування. Синтетична мастильно-охолоджуюча рідина для операцій пластичного деформування, СОЖ для токарних або фрезерних верстатів.

За фізико-механічними показниками в'язкості, кислотного числа, температурі спалаху. Остання характеристика обумовлює застосування масляних МОР для гарячого штампування.

Класифікація СОЖ за складом

За складом розрізняють СОЖ наступних видів:

Масляні – склади з компонентів, які не змішуються з водою. Базою масляних МОР є парафінові, мінеральні або нафтові масла (60-95%). Для посилення ефективності проти зносу, фрикционности, корозії в склад включаються різні присадки і інгібітори. Масляні МОР мають відмінні змащувальні властивості. Використовуються для м'яких металів при простих режимах роботи.

Мінеральні – основа виробляється з нафти методом каталітичного гідрування. Для підвищення ефективності в склад включаються присадки з жирів, хлору, сірки, сполук фосфору. Ці суміші застосовуються при таких видах металообробки, як: різання сталі, алюмінію, латуні, різьбонарізні роботи, фрезерні роботи по легованих сталей.

Водосмешиваемие – водний розчин на мінеральній основі. Ці склади володіють відмінними змащувальними властивостями і низькою токсичністю, але при цьому невисокими мастильними характеристиками. Сфера застосування – легкий та середній режим точіння міді і бронзи, фрезерування і свердління всіх видів кольорових металів, шліфування і штампування сталі.

Синтетичні і напівсинтетичні – суміш води, поверхнево-активних речовин, водорозчинних полімерів, антипінних і антибактеріальних присадок, інгібіторів корозії. Для збільшення змащувальних властивостей синтетичні сполуки також вводять протизносні присадки.

Емульсії – склади з підвищеною концентрацією дисперсних частинок. Знижують ступінь зносу інструменту та обладнання практично у всіх операціях по металообробці.

Структура і механізм дії ЗОР

Повсюдне використання МОР в процесах металообробки обумовлено ефективним розподілом тертьових поверхонь заготовки та інструменту і зниження їх температури. Найбільш ефективна мастильно-охолоджуюча рідина може включати в свій склад наступні компоненти:

Основу із синтетичних олій або тваринних жирів.

Присадки, що підвищують антифрикційні і протизадирні показники.

Компоненти, що перешкоджають розшарування складу при зберіганні.

Присадки, що запобігають корозії і руйнування.

Компоненти, що зменшують піноутворення і поліпшують змочуваність поверхонь при металообробці.

Застосування ЗОР

Мастильно-охолоджувальні рідини, що застосовуються для змащення й охолодження робочої зони при металообробці. Властивості МОР дають можливість знизити тертя в зоні обробки, тим самим знижуючи знос інструменту, збільшуючи якість продукції, покращуючи інтенсивність технологічного процесу і, як наслідок, загальну продуктивність праці.
Завдяки своїм змащувальні властивості МОР добре знижують силу тертя між поверхнею заготовки і кромкою ріжучого інструменту, внутрішнє тертя в срезаемом шарі металу. Окремі технічні мастила мають хімічними властивостями, які сприяють зменшенню не тільки сили тертя, а й сили різання. Більшість МОР – поверхнево-активні речовини з високими адсорбційними властивостями. Вони здатні утворювати стійку плівку на поверхні металу, яка істотно знижує тертя. Деякі спеціальні поверхнево-активні присадки надають на метал "розклинюючий" дію. Подовжені молекули таких добавок потрапляють в мікротріщини на поверхні металу, подібно клину, тим самим послаблюючи зв'язок між частинками матеріалу. Таким чином, МОР «допомагає» робочого інструменту зрізати шар від основного металу.

Найбільш поширені склади СОЖ для верстатів

Для металообробки на токарних і фрезерних верстатах проводяться наступні види рідин:

Емульсоли на основі мінеральних та нафтових масел.

Емульгатори з синтетичними жирними кислотами.

Токарні і фрезерні роботи, що передбачають бистрорежущую обробку нержавіючих і легованих сталей, здійснюються за ГОСТ 3801445-88. Для цих цілей передбачені синтетичні сполуки, основу яких складають талловие масла, високоатомние спирти, триетаноламін.

Сульфофрезоли – суміші високоочищеного масла і сірковмісних сполук. Не містять води, лугів, кислот. Такі СОЖ для верстатів ефективно знижують тертя, не викликають корозії.

Застосування ЗОР для обробки металу тиском

Даний спосіб металообробки супроводжується значними питомими зусиллями і відносним прослизанням між заготовкою та інструментом. СОЖ, використовувані в таких технологічних процесах, повинні володіти значно більшою в'язкістю. Характерними особливостями складів для металообробки тиском є:

Достатня в'язкість.

Стійкість проти руйнування і розшарування при високотемпературних режимах.

Застосовуються воднографитовие склади з включенням тонкочешуйчатого графіту на основі масляної суспензії.

Особливості застосування мастильно-охолоджуючих рідин

Для більш ефективного використання МОР слід враховувати кілька простих правил.

Мінімальний витрата рідини, незалежно від того, водний розчин це або емульсія – 10-15 л/хв.

Дуже важливо, щоб подача СОЖ здійснювалася місце утворення максимальної кількості тепла. При токарній обробці – це ділянка, на якій стружка відокремлюється від заготовки.

Подачу змащувально-охолоджувальної рідини слід здійснювати відразу. При подачі СОЖ через деякий час сильно нагріте різець буде різко охолоджуватися, що призведе до утворення в ньому тріщин.

Мастильно-охолоджуюча рідина не застосовується при токарній обробці крихких металів (бронза, чавун, ін). При точінні таких матеріалів утворюється дрібна стружка, яка, змішуючись з СОЖ, може забивати робочі вузли верстата (каретка, супорт, напрямна станина), що призводить до передчасного зносу і поломки цих вузлів.

Виробництво та зберігання мастильно-охолоджувальних рідин

Крім готових складів довгого зберігання, випускаються концентрати і компоненти для приготування рідин, адаптованих до умов конкретного підприємства. СОЖ, СОЖ, ціна якого в основному залежить від складу, що відповідає певному виду робіт, на сучасному ринку реалізується за 70-160 руб/літр для готових складів вітчизняних виробників і 105-290 руб/літр зарубіжного виробництва. Середня вартість концентрату становить 240 р/літр. Перед застосуванням рідини проходять наступні процедури:

Перемішування компонентів здійснюється при встановлених по складу і марці температурах (60-110 0С).

Аналіз складу на відповідність ГОСТу.

Приготовлені склади зберігаються у спеціалізованих ємностях, що дозволяють проводити періодичний підігрів, перемішування.

При підготовці СОЖ можливо введення присадок, яке здійснюється на виброустановках тонкого емульгування.

Заправка апаратів безперервної подачі.

У процесі використання склади забруднюються. Передбачаються системи очистки МОР від залишків металу. Відпрацьовані продукти, що не підлягають ефективному очищенню, підлягають утилізації.