Tribotechnické listy

 

 

Požadavky na obráběcí kapaliny z hlediska typů obráběcích operací, materiálů a provozních podmínek

Cílem příspěvku je podat základní technické informace týkající se problematiky kovoobrábění, zejména z pohledu obráběcích kapalin. Jedná se hlavně o požadavky na obráběcí kapaliny z hlediska typů obráběcích operací, obráběných materiálů a obráběcích provozních podmínek. S tím pak velmi úzce souvisí správný výběr a aplikace obráběcí kapaliny v závislosti na požadovaném obrábění, a to ať už se jedná o řezný olej či řeznou emulzi.

 

Proces obrábění je tvořen velmi širokým spektrem obráběcích operací, jejichž cílem je ekonomická výroba součástí s požadovaným tvarem a bezvadnou kvalitou povrchu výrobků. Při vlastním kontaktu obrobků o obráběcího nástroje hraje tedy velmi důležitou roli médium, jež zajišťuje základní požadavky kvalitního obrábění (mazání, chlazení, vyplachování, antikorozní ochrana, zdravotní nezávadnost kapaliny).

Zejména první dvě výše jmenované funkce - mazání a chlazení - představují velmi důležité vlastnosti vyžadované ve styčné ploše mezi obráběnou součástí a hřbetem nástroje a mezi odebíraným materiálem a čelem nástroje. Je zřejmé, že právě z hlediska požadovaného mazání jsou vhodnými kapalinami pro obrábění produkty s velmi dobrou mazivostí (řezné oleje), jež pomocí obsažených přísad omezují přímý kovový kontakt styčných povrchů, čímž dochází k minimalizaci tření a následného minimálního opotřebení nástroje se zachováním požadované přesnosti obrábění. Naopak v případě převažujícího požadavku chlazení nástroje a obrobku lze doporučit pro obrábění speciální kapaliny - vodou ředitelné obráběcí emulze.

 

Požadavky na obráběcí kapaliny z hlediska obráběných materiálů
V procesu kovoobrábění se jedná zejména o obrábění tzv. železných materiálů (průmyslové železo - s obsahem uhlíku až do 0,05 %, ocelí - s obsahem uhlíku 0,05 až 2 %, litiny - s obsahem uhlíku 2 - 6,7 % uhlíku). Tyto materiály pak mohou dále obsahovat za účelem dosažení speciálních vlastností speciální aditiva - legury ( např. chrom pro dosažení vysoké tvrdosti a odolnosti vůři korozi, nikl - vysoká pevnost bez vlivu na pokles tvrdosti, molybden a vanad - teplotní odolnost a vysokoteplotni pevnost atd.)

Z neželezných materiálů se pak dále jedná o slitiny mědi (bronzy, mosazi), slitiny hliníku, materiály na bázi titanu apod. S tím pak souvisí i požadavky na obráběcí kapaliny z hlediska náročnosti kovoobrábění příslušného materiálu.
Na obr. 1 je znázorněna obtížnost kovoobrábění v závislosti na typu obráběného materiálu.

 

Požadavky na obráběcí kapaliny z hlediska obráběcích operací
Jak již bylo uvedeno je cílem kovoobrábění zajistit výrobu součástí s požadovaným tvarem a bezvadnou kvalitou povrchu výrobků. Za tím účelem se v rámci technologického postupu výroby volí odpovídající typ obráběcí operace s příslušnými obráběcími nástroji a obráběcími kapalinami.

Z obráběcích operací se jedná zejména o:
- soustružení
- frézování
- drážkování
- upichování
- řezání
- rýhování
- vrtání, vyvrtávání, hluboké vrtání
- výroba vnějších a vnitřních závitů
- obrábění ozubených kol
- protahování
- broušení
- honování, superfinishing a další
Na obr. 2 je znázorněna obtížnost kovoobrábění v závislosti na typu obráběcí operace.

 

total

total2

 

total3

 

Požadavky na obráběcí kapaliny z hlediska obráběcích pro-vozních podmínek
Volba správného typu obráběcí kapaliny rovněž závisí na obráběcích podmínkách, daných zejména relativní rychlostí a změnou polohy nástroje vůči obrobku, tzv. řeznou rychlostí resp. posuvem a dále pak i tloušťkou vrstvy odebíraného materiálu ve formě třísek, špon, pilin. V procesu kovoobrábění, kde dochází k přenosu vysokého zatížení (nízká rychlost obrábění, vysoké zatížení) je nutné volit řezné oleje, a to zpravidla s vyšší kinematickou viskozitou oleje, na druhé straně při velkém vývinu tepla (vysoká rychlost obrábění, nízké zatížení) pak obráběcí emulze, kde se využívá chladícího účinku vody obsažené v obráběcí kapalině. Při průměrných hodnotách rychlosti obrábění, zatížení a teplot, lze pak zvolit na základě dalších kriterií (obráběcí operace, materiál, náklady, systém údržby...) vhodný řezný olej či vodou ředitelnou obráběcí emulzi.

 

Typy obráběcích kapalin řezné oleje
Jak již bylo uvedeno řezné oleje představují obráběcí kapaliny, jež musí zajistit zejména díky svým mazacím vlastnostem minimální tření mezi nástrojem a obrobkem a dosáhnout tak odpovídající kvalitní povrch obrobku a přijatelnou životnost obráběcího nástroje. Za tímto účelem obsahují formulace řezných olejů soubor příslušných aditiv - přísad, jež znázorňuje obr.3.

Moderní formulace řezných olejů neobsahují chlór a vykazují na jedné straně nižší hodnoty kinematické viskozity (5 - 10 mm2/s) pro operace broušení, honování a na straně druhé vyšší hodnoty 20 - 40 mm2/pro operace protahování, obrábění ozubených kol..., s příslušnými vysokotlakými a protioděrovými aditivy.

 

Typy obráběcích kapalin - řezné emulze
V současné době dosažitelné vodou ředitelné obráběcí emulze lze dle typu struktury emulze olejového koncentrátu ředitelného vodou rozdělit na 3 základní skupiny:
- Makroemulze
- Mikroemulze
- Syntetické koncentráty

Makroemulze představují v podstatě hrubší disperzní emulze v doporučené koncentraci oleje dle obráběcí operace 5 - 10 %. Koncentrát je zpravidla tvořen až 80 % minerálního oleje, který naředěn vodou vytváří bílou mléčnou emulzi.

Mikroemulze - koncentrát pro vytvoření mikroemulze obvykle obsahuje olej do 40 % s vysokým podílem přísad. Po naředění vodou (dle typu operace 3 - 10 %)vytváří jemnou transparentní disperzní emulzi, jež je velmi stabilní.

Syntetické koncentráty obsahují velký podíl vody (až 50 %) a odpovídajících přísad. Velmi dobré využití takových kapalin v roztoku s vodou (1 - 10 %) je např. při operaci broušení, kdy díky velmi dobrému proudění kapaliny je intenzivně odplavován broušený a brusný materiál.

Aplikace obráběcích kapalin - četnost použití
V současné době lze charakterizovat počet aplikací obráběcích kapalin následovně:
Obráběcí emulze - cca. 75 % všech obráběcích aplikací
Řezné oleje - cca. 20 % všech obráběcích aplikací
Oleje pro tzv. mikromazání (rozprašování minimálního množství oleje s vysokou mazivostí - ztrátové mazání, spotřeba max. 50 ml/min. odpadá zde chlazení i odvod třísek kapalinou, které se musí z prostoru odstranit, aby nedošlo k přehřátí stroje) - cca. do 5 % aplikací

 

Závěr
Závěrem lze konstatovat, že zejména se zaváděním moderních obráběcích technologií stoupá rozsah požadavků vznášených i na obráběcí kapaliny.

Správná volba obráběcí kapaliny závisí na celé řadě faktorů uvedených v tomto příspěvku, ke kterým se v současné době připojují i další speciální nároky: zdravotní nezávadnost kapalin, kapaliny přátelské k životnímu prostředí obsahující minimum škodlivých či nebezpečných komponent, požadavek na snadnou likvidaci kapalin, minimalizace komplexních nákladů vynaložených na provoz a servis obráběcích kapalin a další.

 


Text: Pavel Růžička

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
7 + 5 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd