Водные СОЖ

Водные СОЖ: где используются?

На предприятиях, где происходит обработка металлов, системы СОЖ включены в технологическую цепочку производства. Современные технологии, высокоточное скоростное оборудование позволяют обрабатывать детали резанием, фрезерованием, сверлением, давлением, шлифованием, штамповкой и другими способами металлообработки.

При этих процессах возникает трение, которое неизбежно приводит к появлению нежелательного нагрева по линии соприкосновения режущей поверхности и заготовки. 

С негативными последствиями этих процессов успешно справляются различные СОЖ. Уже само название СОЖ определяет ее основное назначение – смазывать и охлаждать. Для разных технологических задач, способов обработки, твердости инструмента и материала обрабатываемой детали применяют разные СОЖ.

Там, где в приоритете охлаждающие свойства рабочей жидкости, используют водные СОЖ.

Использование водных СОЖ нивелирует негативное действие трения и нагрева в зоне резания, увеличивает срок службы инструмента, снижает вероятность возникновения задиров и предотвращает брак продукции, продлевает срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.

Преимущества применения водных СОЖ

Смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые для процессов металлообработки по своему составу делятся на две группы:

• Масляные СОЖ 

• СОЖ на водной основе

Масляные СОЖ обладают хорошей смазывающей способностью, но при этом не обладают достаточными охлаждающими свойствами, стоят дорого, а стоимость утилизации отработки высока.

Там, где при обработке необходим интенсивный отвод тепла применяют СОЖ на водной основе. 

К их преимуществам относятся:

• Высокие охлаждающие свойства 

• Невысокая стоимость

• Пожаробезопасность

• Простота приготовления

• Низкая токсичность

• Умеренная стоимость утилизации

Какие бывают водосмешиваемые СОЖ

По своему составу и дисперсности исходной жидкости водосмешиваемые СОЖ делятся на три группы.

• Эмульсолы

Концентрированные водосмешиваемые составы, которые состоят до 85% из минеральных масел, парафиновых и нафтеновых. При добавлении в воду образуют непрозрачные грубодисперсные эмульсии белого цвета. Могут применяться там, где в важны смазывающие свойства эмульсии. Для приготовлении рабочей жидкости с водой смешивают в концентрации 1-5%

• Полусинтетические

Содержат минерального масла до 50% и при смешивании с водой образуют стабильную мелкодисперсную полупрозрачную эмульсию, обладающую одинаковыми смазывающими и охлаждающими свойствами. Перед применением разбавляют водой до 1-10% концентрации.

• Синтетические

Минеральные масла в их составе отсутствуют. Их основными составляющими, являются смеси водорастворимых полимеров, жирных спиртов, поверхностно-активных веществ (ПАВ). А также в состав входят присадки, борющиеся с коррозией и биопоражением.

С водой смешивают до концентрации 1-10%. Для улучшения смазывающих характеристик в состав вводят противозадирные и противоизносные присадки. Являются водорастворимыми и при смешивании с водой образуют истинные растворы.

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

Как из концентрата получить рабочую СОЖ

Компания-изготовитель производит и поставляет СОЖ потребителю в виде концентрата. Для получения рабочей жидкости нужно смешать концентрат с водой в определенных пропорциях. Для различных процессов обработки требуется СОЖ разной концентрации. Поэтому удобно готовить жидкость на месте перед применением.

Для определения необходимой концентрации СОЖ нужно воспользоваться рекомендациями компании-изготовителя СОЖ и инструкциями производителей станков.

При концентрации рабочей жидкости меньше рекомендованной для конкретной обработки упадет производительность, повысится риск биопоражения, усилится коррозия оборудования и ускорится износ инструмент.

При концентрации превышающей рабочий уровень усилится пенообразование, увеличится токсичность, расход СОЖ становится нерациональным,

Так, например, для обработки чугуна и цветного металла потребуется приготовить составы разной концентрации. При этом правила приготовления СОЖ являются одинаковыми для всех типов жидкости.

Количество воды и концентрата для получения определенной концентрации СОЖ можно рассчитать по формуле: Мк = (К x Мв)/(100-К), где Мк - масса концентрата (кг), К - требуемая концентрация (%), Мв – масса воды (кг).

Концентрат нужно вливать в воду, а не наоборот, при этом постоянно помешивая получающийся раствор. Если лить воду в концентрат, то это приведет к образованию гелеобразных сгустков и расслоению жидкости. В большей степени это касается маслосодержащих СОЖ, но лучше один раз запомнить правило смешивания и поступать одинаково при приготовлении рабочих растворов.

Концентрацию полученного раствора нужно определить рефрактометром – стационарным или портативным прибором для измерения концентрации.

Если в результате смешивания концентрация СОЖ превысила требуемый уровень, то разбавлять уже полученный раствор нужно также раствором СОЖ, но малой (0,5%) концентрации.

После добавления концентрата в воду следует перемешивать полученный состав в течение 10-15 минут.

Какую воду использовать для приготовления рабочей СОЖ

Требования в России к воде для приготовления рабочих СОЖ описаны ГОСТ 6709-72, то есть рекомендуется к применению для смешивания дистиллированная вода. Возможно, в производственных условиях не всегда экономически обосновано применение такой воды. Но необходимо учитывать ряд параметров используемой воды и, при необходимости, произвести корректировку этих параметров. Правильно подобранная вода продлит срок использования СОЖ без замены. 

• Соли жесткости

Слишком мягкая вода вызывает пенообразование, а вода повышенной жесткости содержит соли и минералы, которые вступают в с эмульгаторами СОЖ и провоцируют ее нестабильность. Оптимальный показатель жесткости 2-10 мг экв/л. Для снижения солей жесткости применяют комплексные соединения. Самым распространенным является этилендиаминтетраацетат натрия. Эта добавка позволяет привести жесткость воды к требуемому значению без химической обработки и очистительной установки.

• Уровень pH

Этим показателем характеризуется уровень кислотно-щелочного баланса водопроводной воды. Большинству составов СОЖ требуется слабощелочная среда с показателем pH 9-10, но водопроводная вода не соответствуют этой норме и требует добавления щелочного буфера.

Если вода характеризуется высоким показателем pH, то, при добавлении в нее концентрата, становится токсичной и небезопасной для обслуживающего персонала и требует снижения щелочного показателя.

• Проводимость воды

Если этот параметр выходит за пределы установленного диапазона, это означает присутствие в воде солей металлов и электролитов. Повышенная проводимость сказывается на стабильности смазочно-охлаждающей жидкости и, как следствие, вызвать расслоение. Нейтрализовать действие электролитов можно добавив в раствор дистиллированную воду.

• Уровень биопоражения

При использовании воды из природных источников в воду попадают микроорганизмы, споры грибов, различные бактерии. Для борьбы с этим фактором воду можно обработать термически и добавить в состав биоциды. 

• Механическое загрязнение

Также часто встречается при использовании воды из природных источников. Такую воду нужно фильтровать, чтобы исключить наличие ржавчины и абразивной взвеси. 

Источник изображения: Valdis Skudre / www.shutterstock.com/ru

Назначение присадок в водных СОЖ

Для обеспечения долговременной и стабильной эксплуатации смазочно-охлаждающей жидкости в ее состав вводят различные присадки. 

Назначение таких присадок может быть различным:

• Защита обрабатываемого металла. Соответствующая присадка создает защитную пленку, которая предотвращает воздействие находящихся в жидкости элементов на заготовку

• Защита оборудования. Антикоррозийные ингибиторы защищают станки и оборудование от ржавчины под воздействием водной составляющей СОЖ

• Биоциды. Замедляют процессы биозаражения и улучшают показатели стабильности СОЖ

• Противозадирные и антифрикционные присадки. Применяю для обеспечения лучших смазочных характеристик и улучшения качества обрабатываемых деталей

• Противопенные. Пенообразование возникает по разным причинам. Это может быть повышенное давление в системе СОЖ, перегрев жидкости, несоответствие воды по жесткости, остатки старой жидкости в системе после замены, низкий уровень рабочей жидкости в системе, повышение температуры. Если при проверке вышеперечисленные факторы устранены, а пенообразование продолжается, добавляют противопенные присадки. Они быстро вымываются из системы и требуют постоянного контроля за их содержанием в растворе

Приборы для обеспечения эксплуатации водных СОЖ

Контролировать рабочие характеристики и обслуживать смазочно-охлаждающие жидкости в процессе эксплуатации начиная с приготовления рабочего раствора из концентрата помогают предназначенные для этих целей приборы и оборудование.

Основное оборудование:

• Смеситель для приготовления эмульсий СОЖ. Представляет собой миксер для смешивания концентрата и воды. Крепится на емкости с концентратом и к нему же подводится вода.

• Портативный рефрактометр. Применяется для контроля значения концентрации в рабочей жидкости. 

• Кондуктометр. Определяет удельную электропроводность воды в зависимости от концентрации растворов солей, щелочей и кислот.

• pH-метр. Прибор для измерения водородного показателя (уровня pH) смазочно-охлаждающих жидкостей.

• Скиммер Bandskimmer. Предназначен для удаления попавших рабочую жидкость посторонних масел. Применяется после остановки системы СОЖ, когда посторонние включения всплывают на поверхность.

• Пневмосистема для перекачки жидкости. Может использоваться для перекачки воды, масел, СОЖ, антифриза, дизельного топлива и других жидкостей.

Как хранить СОЖ на водной основе

Хранить водные СОЖ нужно только в пределах обозначенного для них срока годности. Даже при выполнении всех условий хранения при значительном превышении рекомендованного срока концентрация присадок в составе снижается, а сама жидкость меняет свои рабочие характеристики.

Емкость для хранения должна быть чистой без посторонних включений. Тара должна быть герметичной и снабжена маркировкой.

Нельзя хранить СОЖ в оцинкованной таре – цинк вступает в реакцию с компонентами СОЖ . Изготавливается такая тара из устойчивых к коррозии материалов.

Температура в помещении, где хранятся СОЖ, поддерживается в диапазоне от +5ºC до +40ºC. Нарушение температурного режима может привести к расслоению составов. При длительном хранении необходимо перемешивать жидкость. Вентиляция в таком помещении должна соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям.

Не допускать замораживания. При длительном хранении при минусовой температурой смазочно-охлаждающая жидкость утрачивает свои свойства.

Выбор водных СОЖ для технологического процесса

Делать свой выбор нужно с учетом нескольких параметров, таких как материал обрабатываемых деталей, тип станка, скорости обработки, твердости инструмента и другим.

Существуют и универсальные водосмешиваемые СОЖ. К таким относится, например, полусинтетическая СОЖ EFELE CF-624.

Она легко смешивается с водой, образуя стабильные эмульсии, которые можно использовать для различных технологических процессов. Уникальная технология, используемая при создании этого концентрата позволяет применять его при точении, сверлении, фрезеровании, формовке и волочении цветных и черных металлов. 

Определиться с выбором типа и марки смазочно-охлаждающей жидкости можно на основании рекомендаций компании-изготовителя. 

Утилизация водосмешиваемых СОЖ

Цикличное использование СОЖ в технологической цепочке предполагает ее обслуживание для восстановления рабочих характеристик. В процессе работы СОЖ проходит механическую очистку, обеззараживание, нейтрализуются окислители, восстанавливается концентрация. Когда рабочие свойства смазочно-охлаждающей жидкости восстановить не удается, то жидкость в системе меняют полностью, а отработка утилизируется. 

Отработанные смазочно-охлаждающие жидкости на водной основе относятся к умеренно опасным отходам согласно Федеральному классификационному каталогу отходов и подлежат утилизации в установленном порядке.

Предприятие использующие СОЖ должны быть учтены в Роспотребнадзоре и вести отчетность об объемах отработанных растворов. Сокрытие объемов отработанной СОЖ, как и непостановка на учет, влекут за собой штрафы Роспотребнадзора.

При небольших объемах отработанных жидкостей экономически нецелесообразно заниматься утилизацией на производстве. Для этого существуют специализированные предприятия, оснащенные современным оборудованием, которые утилизируют отработанную жидкость в соответствии с законом.