Масло СОЖ для металлообработки

Ни один современный процесс металлообработки не обходится без смазочно-охлаждающих жидкостей. Если не использовать СОЖ при операциях с металлом, оборудование и инструменты не прослужат больше 2-3 минут.

Токарная и фрезерная обработка металлов, сверление, шлифование, процессы давления и проката всех видов металла сопровождаются высокими динамическими и статическими нагрузками, повышением температуры и негативным воздействием отходов обрабатываемого материала на рабочий инструмент.

Но по каким параметрам следует подбирать рабочую жидкость при конкретной операции металлообработки обработки, чтобы это было экономически и технологически целесообразно? Рассмотрим на примере масляных СОЖ.

Компоненты и рабочие свойства масляных СОЖ

Базовыми компонентами масляных СОЖ являются нефтяные (минеральные) масла, в которые при необходимости добавляются различные присадки с целью придания рабочим жидкостям требуемых свойств. 

На нефтяное (минеральное) масло приходится до 95% от общей массы масляных СОЖ. Чаще всего используют нафтеновые и парафиновые масла или смесь 2-3 минеральных масел. 

Все вышеперечисленные минеральные масла являются продуктами нефтепереработки, поэтому масляные СОЖ пожароопасны и требуют соответствующих условий транспортировки, хранения и эксплуатации. 

В масло вводят антифрикционные, противоизносные, противозадирные и другие присадки, которые служат для повышения износостойкости как инструмента, так и оборудования. 

Ингибиторы коррозии предотвращают разрушение металлических поверхностей, а антиоксиданты защищают от окисления. Противопенные гасят пенообразованием, а противотуманные присадки снижают вероятность образования масляного тумана. Такой комплексный подход позволяет создавать масла СОЖ с оптимальными характеристиками для различных условий обработки металлов.

При выборе базовых масел для учитывают в первую очередь их основные параметры, такие, например, как плотность, вязкость, температура воспламенения и другие показатели. Качество и свойства базовых масел напрямую влияют на качество и характеристики масляных СОЖ. 

Основные характеристики масляных СОЖ

Основные характеристики свойств масляных СОЖ включают следующие параметры:

• Плотность

• Вязкость

• Температура вспышки и воспламенения

• Температура замерзания

• Окисляемость

• Визуальные характеристики, которые и характеризуют их качественное состояние

Эти свойства описывают устойчивость СОЖ к воздействию химических веществ, изменениям температуры, условиям хранения и транспортировки, а также их способность вызывать коррозионные процессы, а также растворимость, окисляемость, смачиваемость и прочие характеристики. Каждое из этих свойств играет важную роль в поддержании работоспособности масла СОЖ.

Плотность СОЖ определяется частное от деления массы на объем и измеряется в кг/м³. Диапазон величин этого показателя масляных СОЖ для металлообработки обычно составляет от 850 до 1020 кг/м³ и служит важным фактором при расчете их массы. Показатель плотности дает представление о вязкости масляных СОЖ.

Вязкость является ключевым показателем масла, иногда этот термин подменяют понятием «густота». Высокая вязкость означает более густое масло, и температура оказывает существенное влияние на этот параметр. Увеличение температуры уменьшает вязкость, а ее понижение - увеличивает. Различные виды масляных СОЖ реагируют на колебания температуры неодинаково: у некоторых изменения происходят постепенно, у других - скачкообразно. Качество СОЖ выше, если оно меньше подвержено воздействию температуры, что характеризуется индексом вязкости.

Источник изображения: OlegDoroshin / www.shutterstock.com/ru

Давление также влияет на вязкость, хотя эта зависимость нелинейна. Небольшое давление обычно оказывает незначительное воздействие на значение вязкости, а увеличение давления приводит к быстрому росту этого параметра.

Масляные СОЖ с высокими значениями вязкости отличаются хорошими смазывающими характеристиками, снижая нагрузку на инструмент. Тем не менее высокая вязкость может ограничивать омывающие и охлаждающие характеристики СОЖ, затруднять быстрое фильтрование и очищение масла. Вот почему важно правильно подобрать СОЖ с целесообразным параметром вязкости, который будет соответствовать условиям применения.

Температура вспышки и воспламенения. Во время нагрева масла образуются испарения, которые, соединяясь с воздухом, дают огнеопасную смесь. Температурой вспышки называют температуру, при которой воспламеняется пары масла, сама же масляная смесь остается стабильной и не воспламеняется. Температура, при которой в процесс воспламенения включается и само масло, называют температурой воспламенения. Понятно, что чем выше этот показатель, тем стабильнее масло СОЖ.

Температура застывания – это температура при которой масляные СОЖ перестают быть текучими. Масляные СОЖ должны сохранять текучесть при t выше -10 °C и ограничена эта характеристика свойствами масла составляющего основу и вводимых функциональных присадок. Для повышения устойчивости к низким температурам добавляют особые вещества, которые называют депрессаторами.

Окисляемость – показатель, который определяет непосредственно срок применения масляных СОЖ. При вступлении в химическую реакцию масла с молекулами кислорода содержащихся в воздухе получаются оксиды, кислоты, смолы, которые меняют эксплуатационные свойства масляных СОЖ и приводят к преждевременному старению жидкости. Окисляться масло СОЖ способно и в период складирования, и из-за загрязнения во время применения. 

На показатель окисляемости негативно воздействуют:

• Контакты с некоторыми металлами (медь, железо, свинец, марганец)

• Влага

• Электрические поля

• Механические примеси

• Соли металлов

• Солнечные лучи

Ингибиторы окисления (антиоксиданты), добавляемые в масляные СОЖ замедляют деградацию и увеличивают сроки эксплуатации СОЖ на масляной основе.

Внешний вид и запах жидкости также содержит информацию о качестве и пригодности продукта к применению. При визуальном осмотре можно определить насколько жидкость однородна, прозрачна и какую имеет текстуру. 

Свежие масляные СОЖ имеют характерный запах нефтяного масла, но в во время использования загрязняются посторонними примесями, подвергаются биозаражению, в результате чего меняются запах и цвет. Потемневшая, неоднородная, с посторонним запахом СОЖ подлежит замене, несмотря на сохранившиеся в норме иные показатели. 

Как определиться с выбором масляной СОЖ

Для оптимального выбора рабочей СОЖ необходимо иметь представление обо всех этапах технологической цепочки, которая включает и подготовительные, и завершающие действия, с учетом специфики работы предприятия. 

Также следует учесть возможности предприятия по утилизации отработки, и множество тонкостей и деталей настройки технологического процесса, специфичных для данного предприятия. Поэтому решение о применении той или иной СОЖ нужно принимать с учетом всех этих факторов при активном взаимодействии с консультантом компании-изготовителя, чем она выше, тем масло более густое.

Источник изображения: Pixel B / www.shutterstock.com/ru

Области применения масла СОЖ

В противовес водосмешиваемым СОЖ, которые применяются там, где требуется преимущественно охлаждение, масло СОЖ для станков используют при тяжелых режимах металлообработки. Это процессы, требующие повышенных смазывающих и антизадирных свойств. 

Также масляные СОЖ незаменимы при выполнении глубокого реза на невысоких скоростях, например, при глубоком сверлении, хонинговании, развертывании, при зубонарезных операциях, протягивании и обработке давлением. 

Преимущества масляных СОЖ в этих случаях заключается в ее отличных смазывающих свойствах, в способности создать ту самую защитную пленку, которая уменьшает негативное воздействие трения на поверхности как заготовки, так и инструмента. 

Оптимальность применения масляных СОЖ ограничивается экономической целесообразностью, возможностями предприятия организовать соответствующее пожаробезопасное хранение продукта и обеспечить его утилизацию согласно требованиям Росприроднадзора.