Выбор СОЖ для стали

Стали и сплавы легированной стали составляют большую группу металлов с различными свойствами и характеристиками. Процентное содержание в таких материалах железа, углерода, хрома, никеля, марганца, азота, фосфора и других элементов может менять качества и назначение стали в широком диапазоне.

В результате, стали объединяют по содержанию в них углерода, химическому составу, назначению и особым свойствам. В группу сталей и сплавов входят углеродистые и легированные, инструментальные и конструкционные, нержавеющие и электротехнические стали и некоторые другие.

Какими бы разными по составу и механическим свойствам не были стали, при их обработке возникают характерные трудности, которые требуют применения смазочно-охлаждающих жидкостей. 

Состав и свойства стали

Сталь занимает едва ли не первое место по распространению среди металлов, используемых человеком. Детали из стали широко применяются во всех производственных отраслях народного хозяйства. В машиностроении, авиастроении и пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, строительстве и архитектуре, в бытовых приборах и во многих других сферах деятельности человека. Диапазон возможностей ее использования беспредельно широк. 

Такое распространение стальные металлоизделия получили благодаря прочности, долговечности исходного материала и возможности вторичного использования.

Сталь относится к группе черных металлов и представляет собой сплав железа (Fe) и углерода (С), при этом содержание углерода, который обеспечивает стали твердость, не превышает 2,14%. Даже при незначительном превышении этого значения сталь превращается в чугун, который имеет уже другие характеристики прочности и теплопроводности. 

Присоединение к основным компонентам стали других металлов и элементов существенно меняют характеристики и свойства сталей и сплавов. 

От легирующих присадок зависят такие основные свойства сталей как:

• Прочность – определяет насколько сплав подвержен разрушению под воздействием приложенного усилия

• Хрупкость – разрушение металла под воздействием внешних сил без пластических деформаций

• Вязкость – свойство противоположное хрупкости, характеризуется способностью металла сопротивляться ударным нагрузкам за счет пластической деформации

Содержание всего лишь 1% легирующей добавки может существенно изменить характеристики стали, сделать ее ударо- или жаропрочной, нержавеющей или инструментальной. Так например, сталь марки ХВГ содержит 1% хрома (Х), 1% вольфрама (В) и 1% марганца (Г). Содержание этих легирующих добавок существенно повышает прочностные характеристики и делает сталь ХВГ инструментальной и быстрорежущей. 

Коррозионностойкими или нержавеющими называют металлы и сплавы, в которых процесс окисления развивается крайне медленно. Сейчас детали и узлы из нержавейки широко применяют для сборки оборудования и машин, которые используют в агрессивных средах, а также при производстве продуктов питания.

Нержавеющий сплав был впервые получен в 1913 году британским металлургом Гарри Брирли, который в результате исследований установил, что 11 % хрома в составе сплава делает сталь нержавеющей и не меняющей цвет. И это было новое слово в развитии металлургии. 

Содержание углерода и относительно большого количества легирующих добавок делает высоколегированные коррозионностойкие и жаропрочные стали сложными в обработке. Но и при обработке резанием простых углеродистых сталей происходят процессы, которые негативно влияют на качество и точность получаемых изделий и требуют применения смазочно-охлаждающих жидкостей. 

Трудности при обработке сталей

Спрос на разнообразную стальную продукцию повлек за собой и большой выбор предлагаемых видов и способов обработки стали. Это и точение, и фрезерование, и сверление, и развертывание, и волочение, и протяжка, и нарезание резьбы, и шлифование и другие операции. 

При обработке стали и сплавов резанием появляются проблемы от возникающего в рабочей зоне трения. В зоне контакта режущего инструмента и заготовки, в зависимости от режимов резания, в большей или меньшей степени возникает нагрев как обрабатываемого металла, так и инструмента.

Повышение температуры в зоне резания вызывает:

• Коробление

• Растрескивание

• Пористость

• Неровности обрабатываемой поверхности

• Быстрый износ инструмента

Все это происходит в связи с присущими стали свойствами, а особенно ярко эти проблемы проявляются при обработке легированных сталей. 

Источник изображения: narai chal / www.shutterstock.com/ru

Рассмотрим подробнее возникающие трудности на примере обработки нержавеющей стали. 

Основные проблемы при обработке нержавеющих сталей создаются из-за таких свойств нержавейки как:

• Вязкость. В области нагрева появляются пластические деформации, происходит налипание стружки на инструмент

• Низкая теплопроводность в сочетании с высокой температурой в зоне обработки приводит к перепаду температуры в теле заготовки, и появлению термотрещин и короблению детали

• Склонность к самоупрочнению в области воздействия инструмента ведет к быстрому износу последнего и требует применения для инструмента материалов с высокими прочностными характеристиками

• Абразивные характеристики карбидов, находящихся в составе нержавейки, активно влияют на режущую способность рабочей части инструмента, сокращая его срок службы.

Применение оптимальной СОЖ помогает избежать брака выпускаемой продукции и продлить срок службы инструмента.

Необходимые характеристики СОЖ, применяемой при обработке стали 

Для снижения негативного влияния трения и его последствий, возникающих при обработке сталей, необходимо использовать смазочно-охлаждающую жидкость, которая в равной степени будет:

• Смазывать

• Охлаждать

• Отводить стружку

Смазывающие компоненты, находящиеся в составе эмульсии создают устойчивую пленку, разделяющие поверхности режущей кромки инструмента и заготовки, снижая тем самым коэффициент трения в зоне контакта. Здесь важны и должны быть оптимальными вязкостные свойства СОЖ.

Вода, входящая в состав рабочих жидкостей, активно отводит тепло, благодаря своей теплопроводности постоянной циркуляции. В результате этого уменьшается вероятность брака от местного перегрева детали. 

Омывающее свойства смазочно-охлаждающих жидкостей позволяют смывать из зоны резания стружку и другие отходы обработки и уносить их в отстойник. 

Помимо основных свойств СОЖ при обработке сталей требуются и дополнительные функции. Для этого в состав смазочно-охлаждающих жидкостей вводят функциональные присадки. 

Антикоррозионная присадка в составе СОЖ защищает от ржавчины углеродистые стали, а также стали, которые не содержат хром в значении более 11% и подвержены коррозии. 

Противозадирные присадки составляют отдельную группу химических соединений, которые создают дополнительный барьер между трущимися поверхностями. Они предотвращают налипание металла заготовки на инструмент и предупреждают появление брака продукции.

Противоизносные замедляют стачивание рабочей кромки инструмента и уменьшают его износ. 

Выбор СОЖ

Подбор оптимальной СОЖ для конкретного технологического процесса и обеспечения стабильной работы оборудования проводят на основании нескольких факторов:

• Вид обработки

• Скоростной режим обработки

• Свойства обрабатываемого металла

• Способ подачи СОЖ

• Непрерывность процесса обработки

На предприятии решение о применении той или иной СОЖ принимает технолог, который сопоставляет требования технологического процесса с заявленными характеристиками смазочно-охлаждающей жидкости. 

Существуют универсальные СОЖ, которые благодаря своему сложному многокомпонентному составу могут быть применены сразу при нескольких видах обработки различных металлов.

Так, российский производитель специальных технических жидкостей и смазочных материалов для металлообработки, компания «Эффективный Элемент», разрабатывает продукцию с учетом не только общих требований рынка в условиях импортозамещения, но и принимая во внимание специфические пожелания отдельных предприятий. 

Водорастворимая СОЖ EFELE CF-640 

Для широкого круга металлов и сплавов, в том числе и для сложных в обработке высоколегированных и нержавеющих сталей, компания «Эффективный Элемент» предлагает универсальную водорастворимую СОЖ EFELE CF-640. 

Инновационный состав СОЖ EFELE CF-640 придает ей смазывающие, охлаждающие и омывающие свойства. В составе отсутствуют формальдегиды, хлор и вторичные амины, что делает ее безопасной для работников предприятия. 

При соблюдении рекомендованных значений концентрации для различного вида работ EFELE CF-640 обеспечивает стойкую антикоррозионную защиту производимой продукции и оборудования. 

Антизадирные присадки в составе обеспечивают высокое качество и точность поверхностей производимых изделий. Обладает высокой устойчивостью к биопоражению и хорошими антипенными характеристиками. 

СОЖ EFELE CF-640 может быть использована при обработке таких материалов как:

• Сталь

• Чугун

• Медь и ее сплавы

• Высоколегированная сталь

• Нержавеющая сталь

• Алюминий

• Возможно использовать при обработке титана

Для удобства покупателей выпускается в канистрах 18 кг, в бочках 180 кг и в пластиковых кубах в обрешетке на поддоне 900 кг.