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.