Сож (смазочно-охлаждающие жидкости) для токарных станков

Эмульсия станков по металлообработке

Одним из смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) или по-другому смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) – является эмульсия для обработки металла. Применение СОТС (СОЖ) необходимо для повышения эффективности работы металлообрабатывающего оборудования и повышения качества обрабатываемой поверхности.

Смазочно-охлаждающие жидкости применяются для облегчения лезвийной и абразивной обработки металлов – распространенных и трудоемких технологической операции в машиностроении. Процессы лезвийной обработки различаются скоростью (до 80 м/сек), температурой в рабочей зоне (до 1700 гр.) и давлением (до 4000 Мпа).

Функциональное назначение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при лезвийной обработке металла – это повышение износостойкости режущего инструмента, снижение силы трения и потребляемой мощности станка, удаление отходов из рабочей зоны, защита от коррозии.

Для выполнения данных функций СОЖ должна иметь:

• хорошие смазывающие свойства
• охлаждающие свойства
• моющие свойства

Условия применения СОЖ отличаются от условий, в которых работают смазочные материалы в узлах трения (подшипники, валы и пр.). На локальном участке, где происходит обработка, в результате силы трения возникает высокая температура. Поверхности трения в таких условиях имеют высокую химическую активность. В рабочей зоне под воздействием температуры происходит разрушение смазочно-охлаждающей жидкости. Её компоненты вступают в контакт со стружкой и режущей поверхностью резца, образуя прочные смазочные пленки. Кроме этого, ингредиенты СОЖ делают поверхностный слой обрабатываемого участка менее прочным, чем нижележащие слои металла, облегчая образование стружки.

Деформация металла сопровождается его нагревом. Чем выше прочность металла и скорость резания, тем больше теплоотдача в зоне обработки. Режущая кромка может нагреваться до 800 гр., что ведет к деформации инструмента, ухудшению качества обрабатываемой поверхности. При использовании СОЖ за счет отвода тепла температура снижается на 100-150 гр., что улучшает механические характеристики работы. Происходит понижение температуры трущихся поверхностей.

Моющее действие СОЖ заключается в удалении стружки и частиц инструмента из рабочей зоны, что особенно важно при шлифовании и хонинговании, так как улучшается качество обработки

Помимо основных требований, СОЖ должна соответствовать следующим требованиям:

• не вызывать коррозии
• иметь длительный срок действия
• не иметь бактериального заражения
• не быть токсичной
• не пениться
• не разрушать резиновые уплотнители оборудования
• не разрушать лако-красочное покрытие оборудования
• быть пожаро- и взрывобезопасной

При выборе СОЖ ориентируются на следующие параметры обработки:

• скорость и глубину резания
• требования к качеству поверхности
• способ подачи жидкости

Принцип работы металлообрабатывающих станков заключается в деформации металлических заготовок в заданном режиме. В результате трения рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой поверхности происходит нагрев соприкасающихся частей. Возникают термические напряжения, разрушающие режущую кромку инструмента (сверла, фрезы и др.), а также нарушающие физико-химические свойства поверхности обрабатываемого участка.

Дисперсная система (эмульсия) предназначена для уменьшения силы трения и понижения температуры в зоне соприкосновения. Применяемая эмульсия для металлообработки – это вода, в которой растворены минеральные масла. Для того, чтобы раствор не расслаивался, в его состав вводятся эмульгаторы. Эти водорастворимые соединения позволяют создавать устойчивые лиофильные смеси, обладающие охлаждающим и смазывающим действием.

В состав СОЖ могут входить также другие добавки и присадки: бактерицидные, антикоррозионные, противозадирные. Бактерицидная устойчивость особенно важна, так как срок действия раствора после его приготовления ограничен. Неприятный запах и расслоение означает, что эмульсия для металлообработки пришла в негодность.

Для получения устойчивой коллоидной жидкости нефтехимическая промышленность выпускает концентрированную смесь эмульсол, в состав которого входят нефтяные масла (до 85%), ПАВ, эмульгаторы и прочие добавки (спирт, бактерицидные, антикоррозийные средства). Процентное содержание концентрата в воде колеблется от 1 до 5%.

Эмульсолы в строительстве

Постоянно расширяющиеся объёмы монолитного строительства предусматривают широкий объём монтажных работ, в ходе которых бетон заливается в опалубку прямо на стройплощадке. Кроме этого, сменная опалубка применяется и при заливке фундаментов.

Производительность заливки зависит от трудоёмкости подготовительных работ, связанных с переустановкой элементов опалубки. Демонтаж её частей затруднён, поскольку остатки бетона прочно сцепляются с металлическими элементами опалубки. Ранее для снижения трения применяли обычный мазут. Однако данный нефтепродукт отличается высокой вязкостью, огнеопасен, оставляет трудносмываемые пятна. Именно эмульсолы оказались теми составами, которые эффективно можно использовать для опалубки.

После смазки опалубки эмульсолами (например, марок ЭГТ, ЭКС-А) на поверхности металлических деталей опалубки формируется тонкая плёнка, которая образована диспергированными в воде или в синтетических составах частичками масел пониженной вязкости. Применение эмульсолов облегчает демонтаж опалубки из бетонного массива и препятствует развитию коррозионных процессов.

Особенность строительных марок эмульсолов – их устойчивое действие при отрицательных температурах внешнего воздуха.

Применение СОЖ

Смазочно-охлаждающие жидкости применяются для смазки и охлаждения рабочей зоны при металлообработке. Свойства СОЖ дают возможность снизить трение в зоне обработки, тем самым снижая износ инструмента, увеличивая качество продукции, улучшая интенсивность технологического процесса и, как следствие, общую производительность труда.

Благодаря своим смазывающим свойствам СОЖ хорошо снижают силу трения между поверхностью заготовки и кромкой режущего инструмента, внутреннее трение в срезаемом слое металла. Отдельные технические смазки обладают химическими свойствами, которые способствуют уменьшению не только силы трения, но и силы резания. Большинство СОЖ – поверхностно-активные вещества с высокими адсорбционными свойствами. Они способны образовывать устойчивую пленку на поверхности металла, которая существенно снижает трение. Некоторые специальные поверхностно-активные присадки оказывают на металл «расклинивающее» действие. Удлиненные молекулы таких добавок попадают в микротрещины на поверхности металла, подобно клину, тем самым ослабляя связь между частицами материала. Таким образом, СОЖ «помогает» рабочему инструменту срезать слой от основного металла.

Виды, состав и характеристики

Существует десятки видов СОЖ, которые различаются по составу и характеристикам. Выполняемые функции для одинаковы, но каждый по-разному вид повышает эффективность того или иного действия при работе со станком.

Масляные

Главным компонентом охладителя является минеральное масло, которое смешивается с минеральными элементами. В составе сож находятся такие вещества: антиизносные, антифрикционные и антизадирные присадки. Также присутствуют ингибиторы и средства против оксидаций и появления туманностей.

Характеристики веществ:

1. Антиизносные присадки – уменьшают износ рабочих инструментов.
2. Антифрикционные присадки – технические масла.
3. Антизадирные – защищает инструменты от перегревания и износа при тяжелых условиях.
4. Ингибиторы – используются для защиты инструментов от коррозийных реакций.
5. Противотуманные присадки – снижают риск возникновения маслянистых туманов.

Эмульсол – маслянистая жидкость, которая изготавливается из веретенного масла и нескольких присадок. Главное преимущество – отличная защита от коррозии. В сочетании с водой становится универсальной жидкостью, которая прекрасно справляется с защитой и охлаждением.

Но также, маслянистый раствор имеет недостатки – низкая степень охлаждения, в сравнении с остальными видами жидкостей.

Синтетические

Средство используется для абразивной обработки металлических заготовок. Состоит из нескольких присадок, которые обладают сбалансированным составом. Если смешать синтетическую жидкость с водой вы получите прозрачную микроэмульсию.

Синтетическая СОЖ – отличный охладитель для токарных станков, так как охлаждение её главное преимущество.

Синтетический охладитель снижает риск дымообразования на рабочем месте. Используется в различных составах воды.

Состав образован из устойчивых минералов, которые справляются с пенообразованием.

Эта жидкость применяется не всегда. Ей пользуются при работе с определенными металлами: сталь, чугун, сплавы из стекла и алюминия, нержавеющая сталь.

Полусинтетические

В отличие от предыдущего вида жидкости, он не только отлично охлаждает станок, но ещё и смазывает детали.

В составе имеет небольшое количество минеральных масел, которые смешаны с небольшим количеством других минеральных добавок.

Эмульсол, который является главным компонентом, позволяет эффективно смазывать и охлаждать детали оборудования.

Эмульсол лучше подходит для токарных станков, которые специализируются по работе с тяжелыми металлами.

Эмульсия используется для некоторых видов работ, лучше всего для абразивной обработки чугуна. Но это не единственный вид работы, сюда относится лезвийная и точильная обработка сложных металлов.

На водной основе

Жидкости на основе воды имеют одну функцию – смазывание деталей. Хоть они не являются охладителями, но лучше всех смазывают заготовленные материалы и оборудование.

Существует множество водянистых растворов, но расскажем об одном из основных:

1. Водный раствор с небольшим содержанием соды (0.8%) и нитрата натрия (0.25%). Защищает заготовки и инструменты от коррозии.
2. Кипяченая вода с содержанием тринатрийфосфата – 1.5%. Используется для обтачивания заготовок.
3. Раствор воды с 2-3% эмульсола и небольшим количеством кальцинированной соли (1.5%). Используется для ускоренной обработки, но имеет низкое качество очистки.

Подача водянистых сож на токарном станке помогает ускорить работу по обработке материалов.

Выбор СОЖ

Оборудование для обработки металла всегда востребовано и требует серьёзного подхода к техническому обслуживанию и обеспечению рабочего процесса. Выбирая охлаждающую жидкость, технолог должен знать, что для каждого способа обработки металла необходимо чаще всего использовать ту, которая предназначена именно для этой операции. Другими словами для точения титана может быть подобрано одно масло, а для точения стали 09Г2С другое. То же самое касается гибочных, фрезерных, сверлильных и многих других операций.

Для повышения эффективности обработки заготовок применяют:

• средства для промывки системы подачи СОЖ;
• масла для консервации, их применяют для подготовки металлических деталей к хранению и многие другие.

Правильно подобранная смазочная жидкость обеспечит снижение трения между режущей кромкой и заготовкой, повысит точность обработки. Кроме того, под напором жидкости из зоны резания удаляется стружка. Применение средства позволяет не превышать температурных режимов, которые могут оказать негативное влияние на деталь и инструмент.

Но, применение жидкостей этого класса не ограничивается их использованием в операциях резания металла. Существует множество методов обработки стали и других металлов. В том числе – штамповка, прокат, вытяжка и многие другие. Для выполнения операций этого класса применяют так называемые формовочные СОЖ.

Масляные СОЖ

В основу масляных СОЖ входят минеральные масла, усиленные противоизносными, антифрикционными, противозадирными, противотуманными и антипенными наполнителями; антиоксидантами и ингибиторами коррозии. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости отличаются друг от друга наборами эксплуатационных характеристик и физико-химических параметров. Причиной этому является применение разных базовых масел в составе СОЖ.

Илл. 1. Применение масляной СОЖ

Масляные смазочно-охлаждающие жидкости в качестве основы могут включать в себя:

• маловязкие экстракты селективной очистки;
• минеральные нафтеновые или парафиновые масла высокой степени очистки;
• композиции из нескольких минеральных масел.

Доля масла в составе жидкостей этого вида, как правило, варьируется от 60 % до 95 % от всей массы. Однако в масляных СОЖ могут также использоваться синтетические масла. Из-за высокой стоимости они чаще всего применяются там в качестве наполнителей.

К противоизносным присадкам в масляных смазочно-охлаждающих жидкостя относятся полимерные жирные кислоты, осерненные жиры или диалкилфосфаты. В зависимости от назначения жидкости их доля в составе материала колеблется от 0,5 % до 5 %.

Антифрикционные присадки в масляных смазочно-озхлаждающих жидкостях могут быть в виде органических или полимерных ненасыщенных жирных кислот, их эфиров, жиров и растительных масел. Концентрация таких добавок обычно составляет 5…25 %.

К противозадирным присадкам в масляных СОЖ можно отнести хлорированный парафин, сульфиды, осерненные жиры, полисульфиды и иные вещества, которые содержат фосфор, серу или хлор. Доля таких присадок в составе смазочно-охлаждающих жидкостей в зависимости от условий их применения и назначения составляет 0,5…20 %.  

Противотуманные присадки – атактический полипропилен или полиолефины – используются в СОЖ данного типа с целью снизить интенсивность образования масляного тумана. Их концентрация в материале колеблется от 0,5 % до 3 % 

Среди антипенных присадок наиболее распространены диметилселиконовые полимеры. В масляных СОЖ их доля составляет 0,0005…0,001 %.

Продукты окисления некоторых ингредиентов СОЖ способствуют образованию коррозии на обрабатываемых деталях и узлах оборудования. Предотвратить ее появление помогают ингибиторы коррозии в составе материала. Эти добавки выбираются исходя из области применения СОЖ. Дело в том, что различные конструкционные материалы имеют разную устойчивость к коррозии. Иногда весьма неплохие результаты показывают присадки, улучшающие смазочные характеристики (дисульфиды, ненасыщенные жирные кислоты, аминофосфаты).

В сравнении с другими видами СОТС масляные СОЖ имеют следующие преимущества:

• имеют высокие смазывающие характеристики
• обеспечивают улучшенную защиту рабочего инструмента и обрабатываемого металла от коррозии
• увеличивают эксплуатационный ресурс режущего инструмента
• более тщательно и эффективно смывают продукты износа инструмента и стружку
• подходят для централизованных систем смазки
• приспособлены для рециркуляции, очистки и повторного применения

Однако у масляных СОЖ есть свои недостатки, среди которых относительно низкие охлаждающие свойства, высокая пожароопасность, низкая термическая стабильность, повышенная испаряемость, а также довольно большая стоимость. Эти моменты значительно сужают область применения масляных смазочно-охлаждающих жидкостей. 

Что такое СОЖ?

Аббревиатура СОЖ расшифровывается как Смазочно-охладительные жидкости. Охладители необходимы для постоянной эксплуатации оборудования. Использование в работе облегчает работу и позволяет выполнять несколько задач:

1. Жидкость дает охлаждение резцу. Таким образом, деталь в полной безопасности, так как интенсивная нагрузка повышает вероятность перегрева. Охладительная жидкость способна продлить срок службы.
2. Во время обработки заготовка нагревается, что повышает риск загрязнения. СОЖ необходим для создания конструкций из чистого металла, так как удаляет загрязнения.
3. Смазка повышает производительность токарного станка.
4. Кроме охлаждения СОЖ смазывает площадь соприкосновения с изделием. Снижается нагрузка на аппарат, что продлевает срок его жизни.

Читать также: Ресанта какой лучше выбрать

СОЖ применяется во всех видах изготовки металлоконструкций сверления, проката, точения, штамповки, резания и других видах обработки. Отличное повышение эффективности, качества и безопасности деталей главные достоинства СОЖ.

Когда использовать дополнительный фильтр

Давайте подробнее рассмотрим, как СОЖ сливается в бак и когда необходимо использовать этот дополнительный фильтр.

Отверстия впускной панели очень малы, они отлично удерживают даже мелкую стружку или «мелкие частицы», как их обычно называют. Вы можете видеть, что даже эти мелкие частицы, расположенные над входной зоной, почти не попадают с охлаждающей жидкостью в ёмкость ниже. Через решетку проходят только самые маленькие частицы. Несмотря на это, если в течение многих месяцев вы имеете дело с очень мелкой стружкой, или, например, вы обрабатываете чугун и получаете зернистую субстанцию, то большое количество стружки может попасть в бак с охлаждающей жидкостью. Количество стружки будет постепенно увеличиваться. В этом случае, вам следует подумать об использовании этого дополнительного комплекта для фильтрации СОЖ.

Сетка-фильтр растягивается на металлической корзине и располагается над входной панелью бака. Она позволяет СОЖ проходить через неё, но предотвращает попадание в бак мелкой стружки.

Когда требуется замена СОЖ

Замена эмульсола производится по истечению срока годности продукта, а также в тех случаях, когда в процессе использования его качество, внешний вид и эксплуатационные характеристики значительно ухудшились.

Как показывает практика, масляные эмульсолы имеют более длительный срок годности по сравнению с СОЖ на водной основе. Это объясняется тем, что вода является хорошей средой для развития всевозможных микроорганизмов, что приводит к снижению уровня кислотности рН и появлению неприятного запаха. Вредными факторами для водосмешиваемых СОЖ являются также повышенные температуры, загрязнение смазочными материалами и абразивами. Такая эмульсия теряет стабильность и свои свойства, становится более токсичной. Текущий контроль состояния СОЖ дает возможность своевременно выявить несоответствия и внести корректировки. Периодичность контроля устанавливается стандартами:

• для масляных СОЖ: 1 раз в месяц
• для полусинтетических и синтетических СОЖ: 1 раз в 2 недели
• для эмульсионных СОЖ: 1 раз в неделю

Какие существуют виды?

С учетом того, в какой концентрации представлены полимерные наполнители в общей смеси, различают такие классы полимербетона:

• особо тяжелый;
• тяжелый;
• легкий;
• облегченный.

С учетом технических характеристик и метода изготовления, различают такие виды:

Пластобетон обладает устойчивостью к различным агрессивным химическим соединениям.

• Полимерцементный. Отличается повышенной прочностью. Используется для отделки поверхностей, на которые оказывается максимальная нагрузка.
• Пластобетон. Устойчив к кислотным и щелочным реакциям, выдерживает критические плюсовые и минусовые температуры.
• Бетонополимер. Технология производства отличается от других тем, что готовый блок пропитывается мономерами. Полимер заполняет микроотверстия материала, придавая ему повышенную прочность и устойчивость к воздействию негативных механических факторов.

Применение материала

Добавляемые по технологии полимерные добавки в бетон придают материалу особую надежность и прочность, поэтому сфера применения полимербетона в строительстве обширна. Смесь используется для оформления дорожек, террас, бордюр, лестниц, заборов, бассейнов, цоколей здания. Кроме этого, растворы и полимерные наполнители подходят для внутренней и наружной отделки стеновой поверхности, а еще из полимербетона делают прочный и долговечный наливной пол. Материал отличается гибкостью и пластичностью, поэтому из него получится изготовить различные декоративные фигуры и элементы. После высыхания готовое изделие можно раскрасить с помощью акриловых красок.

Выбор и применение СОЖ

Основными сферами применения смазывающе-охлаждающих жидкостей являются токарная и фрезерная обработка металлов. Эмульсол для металлообработки выбирается, исходя из конкретных условий производства: типа оборудования, применяемого инструмента, выполняемых технологических операций, материала заготовки, способа подачи рабочей эмульсии и пр.

СОЖ для токарных станков — какую выбрать?

Однозначного ответа на вопрос, какая СОЖ лучше для токарной обработки, нет: ее нужно выбирать с учетом скоростного режима и свойств обрабатываемого металла.

При высокоскоростной токарной обработке необходимо использовать СОЖ
с улучшенными теплоотводящими и антифрикционными характеристиками.

Даже при обработке нержавеющих металлов в составе концентрата СОЖ, эмульсола или эмульсии для токарных станков
должны быть специальные присадки для предотвращения коррозии инструмента и узлов оборудования.

В составтокарной эмульсии для обработки вязких металлов обязательно вводят антизадирные компоненты.

Как выбрать СОЖ для фрезерования?

Требования к СОЖ для фрезерных станков зависят от режима резания, материала инструмента и заготовки. Например:

• при использовании фрез с твердосплавными пластинами они должны сочетать высокие смазочные и низкие охлаждающие свойства (фрезерование является прерывистым процессом, поэтому интенсивное охлаждение зоны реза приводит к образованию термических трещин на режущих кромках инструмента из-за резких перепадов температуры);

• при обработке деталей из алюминия и нержавейки необходимо для улучшения качества обработки поверхностей следует применять СОЖ с антизадирными присадками.

Особенности выбора СОЖ для шлифовальных станков

К СОЖ для шлифовки металлов предъявляются повышенные требования по пожаробезопасности, пено- и туманообразованию, содержанию опасных для здоровья персонала веществ.

Во время шлифования в рабочей зоне образуется большое количество мелкой стружки и абразивной пыли, что приводит к образованию царапин на обрабатываемых поверхностях. Поэтому для обеспечения высокого качества деталей необходимо выбирать СОЖ с улучшенными моющими свойствами.

СОЖ для сверления

Выбирая смазочно-охлаждающую жидкость для сверлильного станка, необходимо обязательно учитывать глубину отверстий: СОЖ для глубокого сверления должны обладать повышенными теплоотводящими и антифрикционными свойствами.

Для повышения качества обработки поверхностей отверстий в деталях из нержавеющей стали в состав СОЖ вводят компоненты, предотвращающие налипание металла на сверло.

Одним из важнейших требований к СОЖ при использовании твердосплавных сверл является содержание присадок, препятствующих выгоранию кобальта.

СОЖ для обработки металлов давлением

Подбор СОЖ для обработки металлов давлением осуществляют с учетом особенностей технологических режимов выполняемых процессов (прессование, горячая или холодная штамповка).

В основном для операций горячей штамповки применяются пожаробезопасные смазочно-охлаждающие жидкости на водной основе с графитом и без графита, а также масляные СОЖ с графитом. Эти продукты образуют термостойкую смазочную пленку с хорошими разделительными свойствами. Они уменьшают износ оборудования, предотвращая жесткий контакт матрицы и заготовки.

Широкое применение получило также специальное испаряющееся масло для штамповки, в состав которого входят особые полярные присадки (эфиры). Оно отличается невысокой вязкостью, легко наносится на рабочие поверхности, испаряется при нагреве и не требует последующей очистки.

Для холодной обработки металлов давлением выпускаются СОЖ на масляной основе со значительным содержанием различных присадок и смазочных добавок, придающих нужные эксплуатационные свойства — коррозионную устойчивость и износостойкость, хорошие противозадирные качества. Создаваемая защитная масляная пленка снижает трение, уменьшает дефекты и улучшает качество поверхности получаемой детали.