Главные виды смазочно-охлаждающих жидкостей для металлообработки

Введение в СОЖ

В процессе обработки металла на разных станках — токарных, фрезерных, шлифовальных и прочих — между инструментом и заготовкой всегда возникает трение, что приводит к выделению большого количества тепла.

Эти два фактора негативно влияют на качество обработки и способствуют быстрому износу оборудования. Более того, перегрев может повредить структуру металла. Чтобы избежать таких проблем, используются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

Как видно из названия, эти многофункциональные составы служат для смазки и охлаждения как инструментов, так и деталей из черных и цветных металлов. СОЖ уменьшают трение, защищают оборудование и заготовки от перегрева, предупреждают коррозию и помогают очищать рабочую зону от абразивных частиц.

Рассмотрим, какие виды СОЖ существуют, их преимущества и недостатки, а также, где каждая из них лучше всего применяется.

Основные виды СОЖ

Основной критерий для классификации смазочно-охлаждающих жидкостей — их состав.

По составу выделяют:

• Масляные СОЖ
• Водосмешиваемые СОЖ (эмульсионные, синтетические, полусинтетические)

СОЖ также могут различаться по форме выпуска. Чаще всего они представлены в виде концентратов, которые нужно разбавлять, хотя встречаются и готовые к применению эмульсии. Мы также выделим аэрозоли для нестационарного оборудования.

Главные технические характеристики любой СОЖ — это плотность и вязкость, которые определяют ее смазывающие и охлаждающие способности. Ещё одним важным показателем является температура замерзания, она определяет возможность использования продукта в различных условиях.

Масляные жидкости

Масляные СОЖ — это минеральные масла с вязкостью от 2 до 40 мм2/с при +50 °С. Они могут быть как чистыми, так и с различными присадками (антифрикционными, противозадирными, антикоррозионными и др.).

Главный плюс масляных СОЖ — это отличные смазывающие свойства. К тому же, такие жидкости доступны в готовом виде.

Однако у них есть и недостатки:

• Низкие охлаждающие способности
• Высокая испаряемость
• Пожароопасность (поскольку производятся из нефтепродуктов)

Масляные СОЖ обычно применяются для защиты металлообрабатывающих станков, которые работают на низких скоростях, но с большой глубиной резания. Жидкости на основе чистого минерального масла без добавок широко используют при сверлении, развертывании и хонинговании углеродистых сталей, чугуна и цветных металлов (бронзы, латуни, меди).

Труднообрабатываемые материалы требуют применения более сложных по составу СОЖ.

Чем более прозрачна масляная жидкость, тем лучше — это обеспечивает лучший обзор рабочей зоны. В целях безопасности персонала рекомендуется отдавать предпочтение продуктам, не содержащим хлора и не образующим масляного тумана.

Источник изображения: Pixel B / www.shutterstock.com/ru

Водосмешиваемые жидкости

Водосмешиваемые СОЖ обычно доступны в виде концентратов. Рабочие эмульсии готовятся непосредственно перед использованием. Для получения качественного продукта необходимо соблюдать правильное соотношение воды и концентрата. Жидкость добавляется в воду в определенных пропорциях и тщательно перемешивается.

В рецептуру водорастворимых СОЖ входят компоненты как органического, так и неорганического происхождения: эмульгаторы, спирты, вода, электролиты, биоциды, антикоррозионные и противоизносные препараты.

Основные преимущества водосмешиваемых жидкостей — это невысокая стоимость, низкая пожарная опасность и хорошие охлаждающие свойства.

Из недостатков можно отметить склонность к образованию пены, высокую биопоражимость микроорганизмами и особые правила утилизации, требующие затрат.

Существует несколько типов СОЖ, разбавляемых водой: эмульсионные, полусинтетические и синтетические.

Эмульсионные СОЖ

Эмульсионные СОЖ являются грубодисперсными продуктами, получаемыми из масла, воды (5-30%) и эмульгаторов, которые стабилизируют диспергированные частицы масла. Иногда данные жидкости содержат также связующие вещества, ингибиторы коррозии, бактерициды и различные добавки.

Эмульсионные СОЖ отличаются белым цветом и высокими смазочными способностями.

Полусинтетические СОЖ

Полусинтетические СОЖ — это концентрированные жидкости с коллоидной степенью дисперсии. Рабочий раствор полупрозрачный и может содержать до 50% минеральных масел.

Полусинтетические жидкости обладают отличными смазывающими, охлаждающими и антикоррозионными свойствами. К недостаткам можно отнести низкую стабильность в жесткой воде, вероятность загрязнения другими маслами и некоторую токсичность.

Компания «Эффективный Элемент» предлагает широкий ассортимент полусинтетических СОЖ с высокими эксплуатационными характеристиками.

Смазочно-охлаждающая жидкость EFELE CF-621 предназначена для различных операций металлообработки. Оригинальная рецептура основана на синтетических продуктах с добавлением композиции минеральных масел (не более 20%), что обеспечивает эффективную комбинацию смазывающих, моющих и чистящих свойств СОЖ.

Обрабатываемые материалы:

• Чугун
• Сталь
• Высоколегированная сталь
• Нержавеющая сталь
• Алюминиевые сплавы
• Титан

Синтетические СОЖ

Синтетические СОЖ — это концентраты, не содержащие масел и обладающие молекулярной степенью дисперсности. В состав таких жидкостей входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), вода, водорастворимые полимеры и добавки.

Рабочий раствор в концентрации 1-10% демонстрирует превосходные охлаждающие, смазывающие и противоизносные качества. Минусы синтетических СОЖ такие же, как у полусинтетических, дополнительно можно отметить и высокую стоимость.

Все водосмешиваемые типы СОЖ подходят для высокоскоростной обработки металлов. Возможность получения раствора различной концентрации делает их сферу применения очень широкой.

Одну и ту же марку водорастворимой СОЖ можно использовать как при черновой механической обработке (в концентрации 2-5%), так и для трудных операций глубокого зенкования, сверления и пр. (в концентрации до 8%).

Рекомендуемые пропорции смешивания с водой и применение СОЖ указывает производитель в технической документации. Четкое соблюдение дозировок гарантирует стабильность раствора и обеспечивает эффективность процесса обработки металлов.

Как выбрать СОЖ для металлообработки?

Смазочно-охлаждающие жидкости применяются в основном при токарной и фрезерной обработке металлов.

Выбор конкретной СОЖ осуществляется с учетом условий производства:

• Типа станка
• Вида инструмента
• Особенностей проводимой операции
• Разновидности металла
• Способа подачи рабочей эмульсии

Рассмотрим, какие жидкости лучше использовать для каждого типа оборудования.

СОЖ для токарных станков

Нельзя однозначно сказать, какая СОЖ лучше всего подходит для токарной обработки. Выбор зависит от скоростей работы станка и характеристик обрабатываемого металла.

При высокоскоростных токарных операциях предпочтительнее использование водосмешиваемых СОЖ — благодаря отличным теплоотводящим и антифрикционным свойствам они успешно справляются со своими задачами.

В состав концентрата СОЖ для токарных станков обязательно должны входить добавки, предотвращающие коррозию деталей — даже в случае работы с нержавеющими металлами. В эмульсии для защиты от вязких металлов, склонных к пластической деформации, вводятся противозадирные компоненты.

СОЖ для фрезерных станков

Требования к СОЖ для фрезерных станков зависят от режима резания, материалов инструмента и заготовки. Нужно помнить, что фрезерование — это прерывистый процесс, поэтому резкое охлаждение зоны реза может привести к появлению трещин на кромках инструмента из-за резких температурных перепадов.

Именно поэтому СОЖ для фрез с пластинами из твердых сплавов должны обладать высокими смазывающими и низкими охлаждающими свойствами.

При обработке нержавеющей стали и алюминия рекомендуется использовать жидкости с противозадирными добавками — это улучшит качество обработки поверхностей.

СОЖ для шлифовальных станков

СОЖ для шлифовальных станков не должны образовывать туман и пену, а также содержать горючие вещества и опасные для здоровья компоненты.

Поскольку в процессе шлифования образуется много абразивной пыли, СОЖ должна обладать хорошими моющими свойствами. Это предотвратит повреждения шлифуемых поверхностей и обеспечит высокое качество обработки деталей.

СОЖ для сверлильных станков

На выбор смазочно-охлаждающей жидкости для сверлильного станка влияют различные факторы — режим резания, глубина сверления и требуемая чистота обработки.

Например, СОЖ для глубокого сверления должны содержать антифрикционные и противозадирные добавки, а также обладать высокой теплоотводящей способностью.

Источник изображения: Pixel B / www.shutterstock.com/ru

Жидкости для сверления деталей из нержавеющей стали должны предотвращать налипание металла на инструмент — за это отвечают специальные добавки.

Для смазывания и охлаждения сверл из твердых сплавов используют СОЖ с добавками, предотвращающими выгорание кобальта.

СОЖ для станков обработки металлов давлением

Выбор СОЖ для обработки металлов давлением зависит от конкретной операции — например, штамповки (горячей или холодной), прессования.

Для горячей штамповки используют негорючие водосмешиваемые СОЖ с графитовыми компонентами (можно и без них). Применение масляных жидкостей также возможно — лишь бы они содержали графит.

Это вещество образует смазочную пленку на поверхностях оснастки и деталей, обеспечивая хорошие разделительные свойства и уменьшая износ оборудования.

В последнее время все популярнее становятся СОЖ со специальными полярными добавками — эфирами. Они имеют низкую вязкость, легко наносятся и, нагреваясь, испаряются, не требуя последующей очистки.

Для холодной обработки металлов давлением подходят масляные СОЖ с добавками, придающими им нужные свойства: устойчивость к коррозии, износу и образованию задиров. Защитная пленка от таких жидкостей снижает трение между инструментом и заготовками, уменьшая риск дефектов на деталях.

Сроки замены смазочно-охлаждающей жидкости

Замена СОЖ производится по истечении срока годности, указанного производителем в документации. В некоторых случаях может потребоваться досрочная замена, если внешний вид жидкости и ее характеристики существенно ухудшились.

Практика показывает, что масляные жидкости служат дольше водосмешиваемых. Это объясняется тем, что вода является хорошей средой для роста ненужных микроорганизмов, в результате чего снижается уровень кислотности Рн, появляется неприятный запах.

Негативное влияние на водорастворимые СОЖ оказывают также повышенные температуры, а также попадание в них смазочных материалов и абразивов. Это приводит к потере стабильности и токсичности эмульсии.

Ежемесячный контроль состояния СОЖ поможет выявить ее непригодность для дальнейшего использования.

Периодичность контроля следующая (определена стандартом):

• Для масляных СОЖ — 1 раз в месяц
• Для эмульсионных СОЖ — 1 раз в неделю
• Для полусинтетических и синтетических СОЖ — 1 раз в 2 недели

Тенденции российского рынка СОЖ

До недавнего времени лидирующие позиции на рынке СОЖ для металлообработки занимали зарубежные бренды — такие как Henkel, Blaser, BECHEM и др. Эти компании специализируются на выпуске смазочно-охлаждающих жидкостей.

Однако в последнее время российские предприятия всё чаще отдают предпочтение отечественным продуктам.

Прежде всего, это объясняется ценовой политикой. Импортные СОЖ имеют высокую стоимость, включая затраты на доставку и растаможивание. Во-вторых, наблюдаются перебои с поставками из-за границы. В-третьих, существует риск приобрести некачественный продукт под видом оригинала, что может нанести ущерб как оборудованию, так и работникам.

Российские производители СОЖ ориентируются на внутренний рынок. Они выпускают большие объемы продукции, экспортируя лишь незначительную часть. Поэтому поставки происходят оперативно.

С развитием химической промышленности в России возросло количество передовых разработок в области смазочно-охлаждающих жидкостей. Масляные СОЖ, используемые в сложных процессах резания, теперь включают маслорастворимые гликоли и фосфоэфиры. Эти компоненты способствуют образованию плотной сорбционной пленки, значительно снижающей трение в контактной зоне. Таким образом, срок службы инструмента возрастает на 50-70%, а ресурс самой жидкости — на 70-80%.

На российском рынке всё активнее представлены многофункциональные СОЖ типа HLP. Они характеризуются высокой концентрацией антикоррозионных добавок и подходят для использования в гидросистемах. Сверхразветвленные полимеры в таких жидкостях увеличивают индекс вязкости (за счёт чего они лучше удерживаются на поверхностях) и обеспечивают улучшенные противоизносные свойства.