Смазочно-охлаждающая жидкость (сож): классификация, применение

Решение проблем при охлаждении на ленточнопильном станке

Применение СОЖ настолько важно, что не может быть переоценено. Высококачественная СОЖ — один из наиболее важных факторов для эффективной резки и увеличения срока эксплуатации ленточнопильного станка

Обычно проблем с использованием СОЖ не возникает, но если проблемы действительно появились, то нижеуказанные советы могут помочь исправить их. Ржавчина на ленточнопильном станке или его рабочих частях. Соотношение воды к концентрату СОЖ может быть слишком высоким. Нужно проверить соотношение эмульсии СОЖ рефрактометром и перемешать её в правильное соотношение, рекомендуемое производителем СОЖ. Следует иметь в виду, что загрязнители (нежелательные примеси) в СОЖ, микроскопические организмы и мелкая металлическая пыль (или стружка) могут ускорить появление ржавчины в СОЖ. Нужно очистить всю систему СОЖ и залить новую эмульсию. Вспенивание СОЖ. У эмульсии СОЖ с высоким содержанием концентрата СОЖ может быть тенденция вспениваться. Нужно проверить соотношение эмульсии СОЖ рефрактометром и перемешать её в правильное соотношение. Мелкая металлическая пыль (или стружка) в баке для СОЖ могут отнять у эмульсии СОЖ свойства антипены. Может помочь очистка системы подачи СОЖ от этой стружки. Воздух, входящий через свободный шланг или проходящий через фитинги, может вызвать вспенивание, как может и уровень эмульсии СОЖ в баке для СОЖ, который ниже уровня потребления насоса. Нужно проверить все шланги системы подачи СОЖ и уровень эмульсии СОЖ в баке для СОЖ. Плохой запах или или поверхностная пена в баке для СОЖ обычно вызываются загрязнителями, такими как утечка масла в ленточнопильном станке, которые позволяют микроорганизмам расти в эмульсии СОЖ, нагретой во время операции резки или при тёплой температуре производственного помещения. Низкий уровень соотношения концентрации СОЖ будет способствовать этой проблеме. Нужно проверить и устранить все утечки масла. Нужно очистить всю систему СОЖ и залить новую эмульсию. Снижение производительности ленточнопильного станка. Нужно начать расследование этой проблемы с полной механической проверки ленточного полотна и его направляющих. Если они в хорошем состоянии, то нужно проверить соотношение эмульсии СОЖ и наличие на дне бака для СОЖ мелкой металлической стружки. Она может циркулировать и подаваться в зону резания, значительно затупливая ленточное полотно, вызывая грубую или волнистую поверхность на отрезаемой заготовке. Нужно очистить всю систему СОЖ и залить новую эмульсию. Горячая стружка или стружка синего цвета. Нужно проверить, чтобы соотношение эмульсии СОЖ не было слишком высоким (не было чрезмерно много воды). Это можно увидеть, визуально исследовав струю СОЖ на наличие достаточного количества концентрата СОЖ в зоне резания. Если после всего вышеуказанного проблемы всё ещё существуют, то они, вероятно, уже не связаны с эмульсией СОЖ. Вместо этого, они, скорее всего, были вызваны неправильным выбором ленточного полотна, неправильной установкой скорости резания или рабочей подачи.

Дополнительную техническую информацию можно прочитать в разделе «Статьи».

Классификация по составу

По составу СОЖ делят на несколько видов.

1. Масляные — составы из частиц, которые не нужно смешивать с водой. Основной масляных жидкостей считаются парафиновые, минеральные или другие масла (60−95%). Для улучшения эффективности во избежание износа, фрикционности и разрушения в состав вносятся разные присадки и ингибиторы. Масляные жидкости обладают прекрасными смазывающими свойствами. Применяются для мягких металлов при стандартных режимах работы.
2. Минеральные — основание делается из нефти способом специального гидрирования. Для улучшения качества в состав вносятся присадки из жиров, хлора, серы, соединений фосфора. Эти составы используются при определенных видах металлической обработки, таких как: нарезание стали, алюминия, латуни, нарезание резьбы, фрезерные работы по легированным сталям.
3. Водосмешиваемые — раствор из воды на минеральном основании. Эти составы обладают лучшими охлаждающими свойствами и небольшой токсичностью, но при этом слабыми смазочными характеристиками. Сфера использования — стандартный и средний режим заточки меди и бронзы, фрезерование и сверление всех разновидностей цветных металлов, шлифовка и штамповка материала.
4. Синтетические и средне-синтетические, это смесь воды, специальных активных веществ, растворимых полимеров, качественных и специальных присадок, ингибиторов коррозии. Для улучшения смазывающих характеристик в синтетические составы тоже вносятся специальные присадки.
5. Эмульсии — составы с огромной концентрацией дисперсных частиц. Уменьшают уровень износа приспособления и оборудования почти во всех операциях по металлической обработке.

Как сделать сож для станка своими руками

Приготовить масляную или водорастворимую СОЖ своими руками реально в домашних условиях. Для этого нужно немного свободного времени и простой набор компонентов.

СОЖ своими руками потенциально опасен для вашего оборудования и здоровья! Мы не отвечаем за негативные последствия. Используя рекомендации из этой статьи, вы действуете на свой страх и риск!

Популярность смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) объясняется их широким спектром действия.

Они продлевают срок службы станка за счет охлаждения режущего инструмента, улучшают качество обработки, повышают скорость и производительность, делают выполнение операций более безопасным и комфортным.

Не всегда покупка готовой жидкости — самый простой и очевидный способ получить эти выгоды. Иногда проще подготовить СОЖ для станков своими руками.

Имеет ли право на жизнь самодельная СОЖ? Вы можете заменить дорогостоящие компоненты более доступными, но не сможете гарантировать, что полученная в домашних условиях жидкость будет правильно «работать».

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.

Изготовление своими руками

Существуют различные виды жидкостей, особенно водянистых. Можно долго перечислять виды и составы жидкостей, но вряд ли это вместится в одну статью. В нашей статье мы продемонстрируем только один пример охладителя, на основе масла.

Эмульсию сложно приготовить, так как для создания используется большое количество компонентов.

В нашем примере будем рассматривать рецепт эмульсии на основе жидкого мыла. Кроме того, нам понадобится нерафинированное подсолнечное масло, керосин и кальцинированная сода, а также некоторые предметы бытовой химии.

Большинство перечисленных веществ имеется в каждом доме, за исключением керосина.

Рецепт

• Залить жидкое мыло в граненый стакан, смешать с подсолнечным маслом, керосином и кальцинированной водой. Желательно подготовить 3 таких стакана и вылить в 1 емкость от 10 л.
• В полученную смесь добавляем половину стопки отбеливателя и четверть стопки моющего средства для посуды, например Fairy.
• Залить раствор теплой водой. Использовать емкость объемом в 10л. Лить воду до тех пор, пока емкость не будет полностью заполнена.

• Нагреть жидкость до температуры 90 градусов. При нагревании жидкость необходимо непрерывно перемешивать.
• Выливаем полученную смесь в емкость, и смешиваем с водой. Соотношение раствора с водой должно быть равно 1:3.

Наш раствор готов, можете смело использовать его на рабочем месте.

Если же нет некоторых компонентов, то вот вам более простой раствор. Возьмите и смешайте индустриально масло, воду и поверхностно-активное вещество.

Правила эксплуатации СОЖ для станков

Недостаточно просто залить детали небольшим количеством раствора, это может плохо отразиться на его работе.

Для повышения эффективности при работе на токарных станках придерживайтесь следующих правил:

1. Расход жидкости не менее 10л на 1 минуту.
2. Вещество должно располагаться в месте, которое нагревается больше остальных, например стружка от заготовочного материала.
3. Подачу жидкости осуществлять после нагревания.

При работе со сложными металлами, большая часть жидкости должна уходить на заднюю поверхность резца.

Виды и применение смазочно-охлаждающих жидкостей

В процессе металлообработки всегда происходит сильное трение заготовки об инструмент. Особенно это является существенным для токарных станков, где резец сильно нагревается.

Интенсивное трение вызывает и преждевременный износ инструмента для холодной пластической деформации, особенно для таких операций, как скоростная многопозиционная высадка или холодное выдавливание.

Во всех этих случаях необходимо применение специальных смазочно-охлаждающих жидкостей.

Несмотря на то, что эта СОЖ является синтетической , она имеет минимальную стоимость, характерную для минеральных продуктов.

Эта СОЖ выпускается в форме концентрата. Она имеет янтарный цвет и приятный карамельных запах, не содержит формальдегидов, хлора и вторичных аминов, поэтому не оказывает вредного влияния на здоровье.

Изготовленная из синтетических компонентов с добавлением (до 15%) композиции минеральных масел, СОЖ EFELE CF-621 обладает хорошей биостойкостью и высокими эксплуатационными свойствами.

Это позволяет вести обработку металлов при меньшей концентрации раствора.

Присадки в составе СОЖ для станков

Присадки – важная составляющая СОЖ для металлообработки. Имея совсем небольшую концентрацию, они позволяют значительно улучшить качество и эффективность работы с металлом.

Присадки различного назначения выполняют несколько важных функций:

• повышают стойкость металлов к коррозии,
• противодействуют износу благодаря снижению износа рабочих поверхностей инструмента,
• не дают образовываться задирам на поверхности металлической заготовки в процессе обработки,
• предотвращают образование пены, снижающей качество СОЖ, и появление масляного тумана, который вредно действует на кожу и дыхательные органы рабочего персонала.

Разновидности и их характеристики

В СОЖ технические характеристики определяют их принадлежность к той или иной группе. Система классификации базируется на разности составов. Принято выделять две основные группы жидкостей: масляные и водосмешиваемые. Вторые, в свою очередь, могут быть синтетическими и полусинтетическими. Еще одно отличие — форма выпуска. В продаже представлены концентраты и эмульсии. Первые необходимо разводить перед применением в том соотношении, которое производитель указал на упаковке.

Масляные

В их состав входят чистые минеральные масла с добавками. Масла используются с определенными параметрами вязкости — в среднем это 2—40 мм2/с при 50 °С. Эти СОЖ горючие, так как в их составе присутствуют нефтепродукты. В качестве добавок — мы также будем называть их присадками — используются компоненты, которые отвечают за антикоррозийные, противотуманные, противозадирные, бактерицидные и другие свойства жидкости.

У масляных продуктов отличные смазочные характеристики, и это главное их достоинство. Недостатков больше: низкая охлаждающая способность, высокая способность к испарению, небезопасные условия применения, сложность и дороговизна утилизации отработанных масел.

В продаже представлены готовые масляные СОЖ, которые не требуют разведения. Можно сразу приступать к работе с ними на токарных станках или другом оборудовании для металлообработки.

Водосмешиваемые

В состав водосмешиваемых СОЖ входят органические и неорганические компоненты, в том числе спирт, эмульгатор, электролит и разнообразные присадки. От масляных их отличает доступная стоимость, простой принцип приготовления (даже в домашних условиях), низкая вероятность воспламенения, слабо выраженное влияние на организм рабочего, высокая способность к охлаждению режущих частей оборудования.

Недостатки

К недостаткам относят образование пены в месте контакта СОЖ с заготовкой и высокую вероятность поражения биологически активными организмами — из-за заражения или гниения жидкости она становится непригодной для дальнейшего использования. Когда биомасса накапливается, она может выводить из строя насосное оборудование, трубопроводы и другие механизмы подающей системы. А их очистка — процесс дорогостоящий и ресурсозатратный.

Трудно поддается регенерации масло, которое попадает из механических частей рабочего станка. Когда оно накапливается в специальных емкостях, возникает опасность задымления, ухудшаются технологические параметры жидкости и противокоррозийные характеристики. Щелочь в составе негативно воздействует воздействие на кожные покровы и слизистые человека.

Водосмешиваемые СОЖ поступают в продажу в концентрированном виде. Это позволяет готовить эмульсии на рабочем месте, непосредственно перед применением. Итоговые характеристики будут зависеть от содержания воды и активных компонентов.

Три разновидности водосмешиваемых СОЖ

В СОЖ технические характеристики зависят от дисперсности основной составляющей. По этому признаку продукцию делят на три категории.

• Эмульсионные представляют собой грубодисперсные СОЖ, получаемые при разведении эмульсолов водой. Содержание минерального масла в них достигает 85 %. После добавления воды (до 30 % итогового объема) на выходе получается белая эмульсия с отличной смазывающей способностью.
• Синтетические СОЖ (дисперсность на молекулярном уровне) не содержат масла и являются концентратами. В их составе преобладают ПАВ, вода, водорастворимые полимеры и присадки. Итоговая концентрация раствора (после разбавления) — до 10 %.
• Полусинтетические жидкости (дисперсность на коллоидном уровне) наполовину состоят из минеральных масел. При смешивании их с водой получают раствор с содержанием активных веществ до 10 %.

В полусинтетических СОЖ хорошо выражены и охлаждающие, и смазывающие свойства, у синтетических — только охлаждающие. Для улучшения эксплуатационных характеристик добавляют присадки: антикоррозийные, противоизносные, противозадирные, антитуманные, антипенные.

Охлаждение : Приоритет СОЖ № 3 для ЧПУ

Температура инструмента является самым большим фактором, влияющим на срок службы инструмента. Немного тепла — это хорошо, так как он размягчает рабочий материал, облегчая резку.  Много тепла — это плохо. Инструмент размягчается, что означает, что он изнашивается, тускнеет, а сила резания резко возрастает. От этого становится жарче, и вскоре у вас возникает порочный круг. Обратите внимание, что допустимое количество тепла зависит от материала инструмента и покрытия. Твердосплав выдерживает гораздо более высокие температуры, чем HSS. 

Некоторым покрытиям, таким как TiAlN, для правильного выполнения своей работы требуются более высокие температуры. Преимущества TiAlN даже не проявляются, пока не будет достаточно тепла, чтобы «активировать» его. Поэтому TiAlN часто используется без СОЖ для ЧПУ.  Фактически, отключение охлаждающей жидкости для ЧПУ часто может увеличить срок службы инструмента при правильных условиях, поскольку это позволяет избежать шокового охлаждения. Что такое шоковое охлаждение? Твердосплав образует микротрещины под воздействием термических ударов неравномерного нагрева и охлаждения. Представьте себе, что стекло, нагретое кипятком, погружается в ледяную воду. Он треснет. Такое «шоковое охлаждение» может повлиять на срок службы инструмента в высокопроизводительных задачах. 

Sandvik в своем учебном курсе по режущему инструменту рекомендует избегать заливной охлаждающей жидкости или ее большого количества, чтобы избежать этой проблемы . Слишком большое количество тепла вызывает тепловое расширение. Это не способствует точности, поскольку приводит к изменению размера вашей заготовки. Еще поговорим о типе охлаждающей жидкости. Существуют водорастворимые СОЖ для ЧПУ и СОЖ масляной основе. С точки зрения охлаждения, водорастворимые хладагенты выигрывают. Сколько? Рассмотрим эти данные:

Эффективность различных СОЖ для ЧПУ при отводе тепла соответствует удельной теплоемкости.

Следует обратить внимание, на то, что воздух примерно на 1/4 хуже воды отводит тепло. На самом деле это не так плохо, как кажется, поскольку вода переносит в 25 раз больше тепла, чем воздух. Причина разницы в том, что охлаждающая жидкость не везде обеспечивает эффективный контакт. Охлаждающие жидкости для ЧПУ на масляной основе примерно вдвое эффективнее, чем охлаждающие жидкости на водной основе. Помимо этого и соображений здоровья неудивительно, что многие производства перешли на водорастворимые охлаждающие жидкости — они лучше охлаждаются. . С другой стороны, масло лучше смазывает, и все еще есть некоторые области применения, в которых машинисты могут предпочесть масло водорастворимым СОЖ. И последнее об охлаждающих жидкостях. При превышении определенной критической поверхностной скорости все они начинают работать примерно одинаково. Чем быстрее вы едете, тем меньше у них охлаждающего эффекта. На более высоких скоростях большой поток охлаждающей жидкости не успевает пробиться во все укромные уголки и трещины. Охлаждение становится все менее и менее постоянным. Это также способствует эффектам ударного охлаждения, которые затрудняют работу СОЖ с ЧПУ на сроках службы твердосплава при превышении определенных скоростей. 

С другой стороны, масло лучше смазывает, и все еще есть некоторые области применения, в которых машинисты могут предпочесть масло водорастворимым СОЖ. И последнее об охлаждающих жидкостях. При превышении определенной критической поверхностной скорости все они начинают работать примерно одинаково. Чем быстрее вы едете, тем меньше у них охлаждающего эффекта. На более высоких скоростях большой поток охлаждающей жидкости не успевает пробиться во все укромные уголки и трещины. Охлаждение становится все менее и менее постоянным. Это также способствует эффектам ударного охлаждения, которые затрудняют работу СОЖ с ЧПУ на сроках службы твердосплава при превышении определенных скоростей. 

Кстати, на форумах постоянно спрашивают, какую охлаждающую жидкость любят и используют. Мы провели серьезное исследование, по результатам которого было составлено руководство для покупателей по охлаждающим жидкостям для ЧПУ.

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%.

Смазка : Приоритет СОЖ №2 для ЧПУ

Смазка помогает инструменту легче резать, поэтому он выделяет меньше тепла. Когда поверхность инструмента скользит по заготовке, она трется во время резки. По мере того как снимается стружка, она также трется об инструмент, выделяя больше тепла. Все это трение будет производить меньше тепла с небольшим количеством смазки. Уменьшение нагрева — важная роль для смазки, но не самая важная.  Гораздо более важную роль играет снижение вероятности образования наростов. Это большое дело, и любой, кто видел, как к их резаку приваривался большой кусок алюминия, подтвердит. Когда это происходит, все быстро перестает работать!  К счастью , засорение канавок зависит от материала. В основном это относится к алюминию и низкоуглеродистой или нелегированной стали. Титан — еще один материал, который имеет репутацию липкого материала.  Использование острых фрез с очень большим передним углом (положительный передний угол — ваш друг!) Может помочь снизить адгезию, но этого недостаточно.  Многие покрытия, используемые на инструментах, также могут обеспечивать смазку. 

Для алюминиевых и магниевых сплавов я обычно использую покрытие из диборида титана на керамической основе (TIB2 покрытие). Но, в общем, покрытия хрупкие. Они стираются или отслаиваются и не должны быть основным аргументом против засорения каналов фрезы. В конце концов, с этой проблемой может справиться немного тумана, а также охлаждающая жидкость, так что это не конец света.  К настоящему времени вы должны понять, что вам нужно что-то делать со смазкой, прежде чем кусок алюминия приварится во всех неправильных местах . Я слышал, как многие профессиональные станочники категорически заявляют, что нельзя обрабатывать алюминий без какой-либо смазки . Даже немного WD-40 имеет большое значение для алюминия.