С этой целью Quaker Chemical Corp. провела серию испытаний по торцевой обработке алюминиевых заготовок для оценки воздействия различных охлаждающих жидкостей на мощность резания и износ режущего инструмента. При обработке новым режущим инструментом охлаждающая жидкость не как не влияла на силы обработки, создаваемые с одинаковой скоростью резания. Однако чем больше инструмент обрабатывал заготовку, тем больше была разница в мощности, необходимой для эффективной обработки с использованием различных СОЖ.
Эти результаты показывают следующее
Влияние металлической жидкости на мощность резания минимально при использовании новых режущих инструментов. Таким образом, разница между воздействием двух разных СОЖ на мощность резания может быть не заметна до тех пор, пока режущие края инструмента не начнут изнашиваться.
Увеличение мощности при фрезеровании алюминия является прямым результатом износа режущей кромки. На скорость этого износа непосредственно влияют как скорость резания, так и используемая жидкость при обработке металла. Соотношения между этими переменными являются линейными (скорость резания, износ режущей кромки и мощность резания все возрастают вместе). Вооруженные этими знаниями, производители могут потенциально предсказать состояние режущей кромки в любой точке процесса фрезерования, а также необходимую мощность на других, непроверенных скоростях резания.
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.
Использование СОЖ на водной основе при фрезеровании
Одной из последних отечественных разработок в области смазочно-охлаждающих жидкостей стала водорастворимая универсальная СОЖ EFELE CF-621. Несмотря на то, что эта СОЖ является синтетической , она имеет минимальную стоимость, характерную для минеральных продуктов. EFELE CF-621 предназначена для операций обработки резанием таких металлов, как сталь, в том числе нержавеющая и легированная, чугуны, титан, алюминиевые и медные сплавы. 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.
Попадание в лабораторию
Тестирование фокусировалось главным образом на двух видах СОЖ: микроэмульсии и макроэмульсии, каждая из которых разводилась с концентрацией в 5% в воде. Основное различие между ними заключается в размере взвешенных капель масла. В макроэмульсии частицы в диаметре более 0,4 мкм, которые придают непрозрачный белый вид СОЖ. У микроэмульсии меньший диаметр частиц и она имеет полупрозрачный вид.
Эксперимент ставился на трехосевом станке ЧПУ Bridgeport GX-710. Заготовка представляла собой блок из алюминиевого сплава 319-Т6 размером 203,2 на 228,6 мм на 38,1 мм, из литья, содержащий медь (Cu), магний (Mg), цинк (Zn) и кремний (Si). Обработка велась торцевой фрезой диаметром 18 мм с восемью вставками с 15-градусными передним углом и радиальными радиусами 1,2 мм. Он обрабатывал с осевой глубиной 2 мм и радиальной глубиной 50,8 мм. Каждый состав охлаждающей жидкости подавался в зону резания на протяжении 28 переходов при фрезеровании с двумя разными скоростями резания, 6 096 об / мин (1460 м / мин) и 8128 об / мин (1,946 м / мин), для удаления материала 1 321,6 см3. Скорости подачи на обеих скоростях составляли 0,5 мм на оборот (0,0625 мм на вставку на оборот).
СОЖ для волочения меди/проволоки
При работе с медной проволокой, используются эмульсии разного состава, в соответствии с этапом выполнения работы. Начальной стадией будет грубое волочение, в этом случае, первым делом используется состав на масляной основе. Он оптимально будет охлаждать изделие, и придаст первичной обработке нужные свойства.
Вторым этапом, необходимо использование исключительно СОЖ для мокрого волочения проволоки, в виде водной эмульсии. Это чистовой вариант обработки, и финальная стадия формирования детали.
Скорость, износ и мощность
Измерения мощности для этого исследования во время обработки были получены с помощью инструментальной системы контроля и адаптивного управления. Результаты испытаний показаны в диаграммах в этой статье. Как и ожидалось, более высокие скорости резания приводили к более высокой скорости обработки. Однако, как описано выше, различия в мощности резания между двумя жидкостями были минимальными при обработке новыми фрезами.
В начале процесса свойства материала заготовки и геометрия режущей кромки являются доминирующими факторами, влияющими на мощность резания. Различия между рабочими характеристиками металлической среды возникли только после того, как при изнашивании изменилась геометрия режущей кромки. Выбор металлообрабатывающей жидкости непосредственно влиял на скорость, с которой происходил этот износ, и, соответственно, требуемая мощность резания в любой заданной точке операции фрезерования.
Предполагая определенный базовый уровень производительности для двух сравниваемых жидкостей, испытания должны выполняться до тех пор, пока режущие вставки не начнут изнашиваться, чтобы определить, какая СОЖ позволяет поддерживать более высокие скорости резания в течение более длительного периода времени.
Построенные графики дали возможность сказать, что скорость увеличения мощности может быть использовано для прогнозирования состояния пластины в любой заданной точке операции фрезерования. Аналогично, измерения мощности, выполненные при нескольких скоростях резания, могут использоваться для получения требуемой мощности на других, непроверенных скоростях резания.
СОЖ для нержавеющей стали
Работа с нержавеющей сталью, также требует дополнительного использования СОЖ. Рекомендуется использовать эмульсию, с так называемыми антизадирными присадками, это позволит улучшить качество обработки, и поверхности детали на выходе в целом.
Такими свойствами обладают обычно масляные жидкости. Для того чтобы определить для себя одну смазку из множества аналогичных моделей, следуйте общим советам:
- Отсутствие в составе хлора.
- Наличие высоких смазываемых качеств.
- Более прозрачная жидкость, для лучшего обзора просматриваемой рабочей поверхности.
- Безопасность для работников, отсутствие масляного «тумана».
Это основные рекомендации, которых стоит держаться при выборе СОЖ для нержавеющей стали.
Доказательство
В то время как ось X на рисунке 1 состоит из необработанных данных по объему удаления материала, на рисунке 2 используется натуральный логарифм этой переменной. Построение объема материала, удаляемого таким образом, приводит к наклону, который представляет собой точную скорость, с которой мощность увеличивается с последующей обработкой. Эта измеряемая мера необходима для прогнозирования износа и режущей способности инструмента при различных скоростях резания. Однако эти данные свидетельствуют только о том, что мощность резания и объем удаления материала возрастают вместе. Подтверждение износа вставки особенно важно, поскольку движущая сила увеличения мощности требует дополнительных испытаний (в частности, для корреляции наклонов линий на рисунке 2 непосредственно с износом вставки, который возникает во время обработки).
Эти тесты добавили две дополнительные СОЖ : еще одну макроэмульсию и еще одну микроэмульсию. Каждая из четырех жидкостей применялась при скорости резания 1,946 м / мин. пока не удалили 660 см3 материала. Это обеспечило достаточное время для пояления абразивного износа и, в некоторых случаях, металлической адгезии. Затем были измерены измерения износа фланцев для четырех жидкостей по отношению к параметру, связывающему мощность резания с объемом металлического паза (в частности, наклон мощности по сравнению с естественным объема удаляемого металла). Как показано на рисунке 3, это подтвердило линейную зависимость между износом пластины и увеличенной мощностью резания во время обработки.
Классификация СОЖ
К каждому технологическому процессу нужна СОЖ, свойства которой максимально будут отвечать специфике материала и характеристикам станка. Обычно в металлообрабатывающем производстве используется несколько видов СОЖ для металлообработки:
- масляная СОЖ.
Ее основа – минеральное или синтетическое масло. Для получения особых свойств жидкости в состав вводят присадки. Такие СОЖ отлично смазывают поверхности, но плохо снижают температуру, поэтому используются для мягких металлов при несложных работах.
- водосмешиваемая СОЖ
– в составе этих жидкостей могут быть спирты, эмульгаторы, масла, электролиты, присадки и т. д. Хорошо охлаждает инструменты и металлы, но обладают скромными смазывающими характеристиками,
- минеральная СОЖ
– производится из нефтяных продуктов, используется преимущественно для работы фрезерных и токарных станков для резания стали,
- синтетическая и полусинтетическая СОЖ
– эти виды смазочно-охлаждающих жидкостей изготавливаются на основе смеси водорастворимых полмиров с добавлением поверхностно-активных веществ, ингибиторов, биоцидов и т.д.
- эмульсии СОЖ
– составы с большей, по сравнению с водосмешиваемыми, концентрацией дисперсных компонентов. Такие жидкости имеют отличные смазывающие и противоизносные характеристики.
Кроме состава, СОЖ можно классифицировать и по другим критериям, например:
- по способу приготовления или составления рабочей жидкости различают эмульсолы – готовые жидкости, в составе которых есть присадки, мешающие расслоению, – и концентраты СОЖ, смешиваемые с водой перед использованием для получения эмульсий СОЖ,
- масляные СОЖ могут различаться по вязкости, температуре вспышки, кислотному числу и т.д.
Другие выводы
Хотя результаты испытаний не обязательно могут быть экстраполированы за пределы алюминиевого фрезерования, исследование показывает, что микроэмульсия лучше работает, если целью является станок с максимально возможной скоростью. Это связано с тем, что более плотная микроэмульсия с масляными каплями меньшего диаметра имеет тенденцию удалять тепло более эффективно, чем макроэмульсия и ее относительно большие капельки. Однако операции, связанные с более медленными скоростями резания, могут способствовать макроэмульсии и ее сравнительно большей смазывающей способности.
Каким бы ни была деталь, лучший способ найти подходящую охлаждающую жидкость — это попробовать различные формулировки в действии. Понимание отношений между скоростью резания, износом инструмента и мощностью резания, а также тем, как металлообрабатывающие СОЖ могут влиять на эти факторы, имеет решающее значение для правильного выбора.
Приготовление, хранение и утилизация смазочно-охлаждающих жидкостей
В России выпускается и концентрат СОЖ, и компоненты для его приготовления для условий конкретного предприятия. Перед применением для металлообработки они проходят следующие процедуры:
- Перемешивания компонентов при нужных температурах (при 60 — 110 °С, что устанавливается по марке и составу).
- Отбор проб для анализа на соответствие (для России действует ГОСТ 2517-80).
- Хранение в специализированных ёмкостях, допускающих периодическое перемешивание, подогрев и пр.
- Заправку в устройства и аппараты для непрерывной подачи.
При подготовке к СОЖ могут добавляться присадки. Для этого на участках предприятий России часто предусматривают виброустановки тонкого эмульгирования.
Со временем рассматриваемые составы загрязняются, поэтому предусматриваются различные системы, которыми производится очистка СОЖ от остатков стружки, налипшего металла и т.д. Отработанные продукты, эффективная очистка которых уже невозможна, утилизируются.
Видео как сварить смазочно-охлаждающую жидкость своими руками
Смазка для сверления нержавейки
Для выполнения операции сверления, также требуется нанесение охлаждающей смазки. Делается это больше для сохранения инструмента. В процессе непрерывного сверления отверстия, в металлах прочного состава, зачастую начинается сильный перегрев сверла, и последующее его затупление.
Имеется два известных способа решения данного вопроса — это периодические остановки, в течении которых сверло будет остывать, либо использование эмульсии для охлаждения. Как правило, предпочтителен второй вариант, он сэкономит время, и деньги на новое сверло. Для этого используют смазку для сверления нержавейки на масляной основе, в качестве домашнего аналога, справедливо использование обычного машинного масла.
Немного просверлив отверстие, добавьте масло в него, или периодически смазывайте сверло средством с помощью кисточки.
Эмульсол для тротуарной плитки
В данном случае, смазка служит для облегчения процесса создания плитки. Специальная форма смазывается эмульсией, далее в неё закладывается раствор бетона. После высыхания, изделие легко и просто извлекается из формы благодаря тому, что форма была смазана, это значительно ускоряет процесс работы.
В качестве смазки можно использовать следующие составы: КСФ-1, Нометал, АГАТ-В9, Separen.
Но никто не отменяет и использование подручных средств, в виде машинного масла, или мыльного раствора. С их помощью, также можно приготовить эмульсол для тротуарной плитки своими руками.
