Смазочно-охлаждающие жидкости

1 Смазочно-охлаждающие жидкости

 

         Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) – сложные многокомпонентные системы, предназначенные в основном для смазки и охлаждения металлообрабатывающих инструментов и деталей, что способствует снижению износа инструментов и повышению точности обработанных деталей. В процессе обработки материалов СОЖ выполняют, кроме того, ряд других функций: вымывают абразивную пыль и стружку, защищают обработанные детали, инструмент и оборудование от коррозии, улучшают санитарно-гигиенические условия работы.

         Кроме того, смазочно-охлаждающие жидкости (антифризы) применяются для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, радиоэлектронной аппаратуры, промышленных теплообменников и других установок (в том числе систем отопления), работающих при температурах ниже 0°С. Основные требования к антифризам: низкая температура замерзания, высокие теплоёмкость и теплопроводность, небольшая вязкость при низких температурах, малая вспениваемость, высокие температуры воспламенения.                    Кроме того, антифризы не должны вызывать разрушения конструкционных материалов, из которых изготовлены детали систем охлаждения.

         В зависимости от состава различают три основные группы СОЖ, используемых в металлообработке:

   1. Чистые минеральные масла и (или) масла с противоизносными и противозадирными присадками жиров, органических соединений серы, хлора, фосфор. К ним добавляют также антикоррозионные, антиокислительные и антипенные присадки в количестве 5-50%.

   2. Водные эмульсии минеральных масел, которые получают на месте потребления разбавлением водой эмульсолов, состоящих из 40-80% минерального масла и 20-60% эмульгаторов, связующих веществ, ингибиторов коррозии, антивспенивателей, бактерицидов.

   3. Водные растворы поверхностно-активных веществ и низкомолекулярных полимеров, которые, аналогично эмульсолам, получают из концентратов, содержащих 40-60% поверхностно-активных веществ, полимеров, ингибиторов коррозии, антивспенивателей, бактерицидов и 40-60% воды. Концентрация рабочих эмульсий и растворов зависит от условий применения и обычно составляет 2-10%.

         Смазочно-охлаждающие жидкости получают компаундированием (смешением) базовой основы с присадками. Применяются СОЖ главным образом при обработке металлов резанием, обработке металлов давлением, при обработке пластмассы и металлокерамики. В каждом отдельном случае выбор СОЖ определяется видом и режимом обработки, составом и свойствами инструментального и обрабатываемого материалов, требованиями к качеству обработанной поверхности, способом подачи жидкости и др. 

         Масляные СОЖ, благодаря их высоким смазочным свойствам, широко применяют при тяжёлых режимах обработки (низкие скорости, большие глубины резания); водные СОЖ с учётом их охлаждающих свойств используют главным образом для высокоскоростной обработки. 

         Эмульсолы – это многокомпонентные составы на основе минеральных масел и поверхностно-активных веществ. При смешении с водой эмульсолы образуют устойчивые коллоидно-дисперсные системы типа лиофильных эмульсий или мицеллярных растворов, содержащих водонерастворимые компоненты в солюбилизованном состоянии. На 40-80% эмульсолы чаще всего состоят из нефтяных масел, на 10-30% - из мыл или мылоподобных

поверхностно-активных веществ (сульфонатов, оксиэтилированных  алкилфенолов, алифатических кислот и др.), играющих роль эмульгаторов и солюбилизаторов. Кроме того, эмульсолы могут содержать спирты и полиэтиленгликоли, различного рода присадки, бактерициды, воду, иногда высокодисперсные твёрдые тела. Эмульсолы разных марок выпускаются промышленностью в виде концентратов, разбавлением которых водой получают смазочно-охлаждающие жидкости. 

         Антифризы - основным сырьём для производства антифризов является моноэтиленгликоль. Выпускают моноэтиленгликоль двух марок: волоконнный и антифризный. Для волоконного предъявляют очень жесткие требования к содержанию примесей альдегидов. 

Антифризы состоят  из следующих компонентов:

• основа;

• комплекс присадок.

   Основа антифриза — водно-гликолевая смесь, от которой зависит способность антифриза не замерзать при низких температурах, его удельная теплоемкость, вязкость и воздействие на резину. Наиболее распространены антифризы на основе этиленгликоля.

         Но его водный раствор агрессивен к материалам деталей системы охлаждения (стали, чугуну, алюминию, меди, латуни, припою). Поэтому в состав антифризов добавляют комплекс присадок. 

         Комплекс присадок - это набор противокоррозионных (ингибиторов), антивспенивающих, моющих и стабилизирующих компонентов. Кроме того, могут присутствовать ароматизирующие компоненты. Чистый этиленгликоль – это маслянистая жидкость, сладковатая на вкус, с температурой кипения 196°С и замерзания минус 12,3°С. Свойства воды как теплоносителя (теплопроводность, теплоемкость и вязкость) существенно лучше чем у этиленгликоля, что видно из таблицы 1. Однако использование гликолевых растворов позволяет существенно понизить температуру замерзания, в чем и заключается основной смысл использования антифризов. 

    Автомобильные антифризы – низкозамерзающие охлаждающие жидкости для системы охлаждения автомобиля. 

    К автомобильным антифризам предъявляются следующие требования:

1. Высокая теплоемкость  и теплопроводность.

2. Низкая температура  замерзания (безопасная эксплуатация  автомобиля практически при любых отрицательных температурах охлаждающего воздуха).

3. Высокая температура  кипения (нормальная работа двигателя  в летнее время).

4. Высокая температура  воспламенения (обеспечивает безопасность  при использовании).

5. Малая вязкость, особенно при низких температурах (высокая затрудняет циркуляцию и снижает теплопередачу).

6. Малая вспениваемость(при  большой снижается теплопередача,  возможет перегрев двигателя  и образование паровых пробок).

7. Низкая коррозионная  активность (этот показатель является  одним из решающих при оценке  качества антифриза).

8. Инертность  к резиновым шлангам и уплотнителям. Общепринятых классификаций (спецификаций) как, например, в области моторных  масел (API, ACEA) не существует. 

         Технология производства антифризов включает в себя стадии смешения основы, воды, пакета присадок и последующую фасовку.На первой стадии проводится приготовление концентрата из моноэтиленгликоля с применением присадок.

         После изготовления концентрат проходит многоступенчатую очистку. Далее проводится разбавление концентрата химически очищенной водой в строго определенной пропорции. Затем уже готовый антифриз через фильтры поступает на линию розлива, где упаковывается в полиэтиленовые канистры и ПЭТФ-бутылки, а так же закачивается в накопительные емкости, откуда заливается в бочки, авто- и железнодорожные цистерны. 

         Для производства качественной охлаждающей жидкости с определенных набором параметров необходим тщательный контроль за дозировкой и качеством смешения компонентов. Но особенностью производства охлаждающих жидкостей является тот факт, что этот процесс требует не столько дорогого и сложного оборудования, сколько определенного качества компонентов. Именно от исходного сырья зависит качество продукта. 

         Развитие технологий производства охлаждающих жидкостей связано с разработкой и совершенствованием присадок, препятствующих агрессивному влиянию водно-гликолевой смеси на систему охлаждения. В традиционной технологии производства охлаждающих жидкостей используются антикоррозийные присадки на основе силикатов, аминов и нитритов.

По мере совершенствования  автомобильных двигателей, появления  новых материалов, традиционные антифризы  стали устаревать. Стали разрабатываться новые виды присадок, которые содержат лишь соединения органических карбоновых кислот. 

2 Группы предъявляющие к смазочным охлаждающим материалом при обработке резанием.

     К смазочным охлаждающим материалом для обработки резанием предъявляют 3- и группы требование а именно:

     а)  Функциональное требование

     б)  Эксплатуционное требование

     в)  Санитарное  

      К функциональным свойствам (требованием) относятся:

1)Способность  обеспечивает смазывание узлах  граничного трения- заготовки инструмент (так называемая смазочная способность)

2) Способность  проникать в зону контактного  инструмента – стружка – обрабатываемой детали и отводить тепло из этой зоны (охлаждающая способность)

3)Способность  удалять с поверхности детали  не нужные компоненты (моющие способность).

К эксплатуционным (технологичноские) требования является:

1) Стабильность  при хранение эксплуатация это связано с тем что этот «СОЖ» чаще всего используют замкнутой системы;

2) Не должны способствовать коррозирующие действия на элементы станка и обрабатываемой детали;

3) Отсутствие  отложений и образование осадка  на детали;

4) СОЖ  должно  исключать образование спеновености;

5) Обладать устойчивости  к зарождению грибкам и бактериями;

6) Пожарная безопасность.

К санитарной требование является:

1) Отсутствие  вредного воздействия на человека;

2) Отсутствие  не приятного или резкого запаха;

3)  Простота  обеззараживание СОЖ;

4) Минимальное загрязнение станочных вод.

Два последующих  пункта позволяет решить замкнутая  система использование СОЖ на метало режущих станках.

         Основные технологическими функции «СОЖ» и теоретические представление о механизме их действиях стойкость режущих инструментах и сам процесс резание сводит к следующему: тела при соприкосновение с которыми в момент резания образуют внешную среду (заготовка, инструмент, стружка).

          Изменения свойства СОЖ тем самым изменяют внешную среду в которой процесс резание влияет внешней среды как на процесс резания так и на стойкость режущего инструмента весьма многогранна и разнообразна. Прежде всего внешняя среда признана поглощать (отбирать часть теплоты образующие в процессе резание) что в свою очередь изменяет температурные характеристики обрабатываемой заготовки и инструмента.

Способность обирать  теплоту зависит от многих параметров характеризующих СОЖ. Чем ниже вязкость и выше теплопроводность «СОЖ», тем охлаждающие свойства среды будут  больше.

         Чем больше теплоемкость и скрытая теплота парообразования, тем охлаждение больше. На степень охлаждения так же оказывает влияние скорость подвода и отвода «СОЖ», а так же значения разности температур охлаждающей среды и охлаждающих  тел. И тем указанные характеристики выше тем теплоотвод выше. Охлаждение зону резание на большинстве операции показывает, только полезные действия.

         На ряду с охлаждаемым действия внешней среды часто она выполняет роль смакующего действия и функцию удаления стружки из зоны резание. Смазывающая способность внешней среды обслуживается смазывающие и моющие свойствами последней заключается в том что молекулы охлаждающей жидкости обволакивают частицы стружки препятствует слипание и облегчает удаление частиц из зоны резание.

   Эффективность  применение смазочно-охлаждающие  жидкости так же зависит от  следующие параметров:

           1) Химический состав СОЖ;

           2) Форма струи подачи СОЖ;

           3) Направление подачи СОЖ;

          4) Скорости струи СОЖ;

          5) Размеры частиц жидкости образующую  струю;

          6) Температура жидкости.