Tribotechnické listy

 

 

Aktuální vývoj vodou mísitelných kapalin pro obrábění hliníku

Většina současných výzev ve vývoji obráběcích kapalin souvisí s obráběním hliníku. Jeho slitiny, široce používané např. v automobilovém  a leteckém průmyslu, mají na obráběcí kapaliny několik specifických požadavků.

 

Hliníkové slitiny jsou obecně měkké a při obrábění se stávají přilnavými. Mají tak sklon k nalepování na obráběcí nástroje a vytváření nárůstků na jejich povrchu. Vysoká míra tohoto problému může mít dopad na celkový výkon při obrábění, protože dochází k ovlivnění geometrie obráběcího nástroje. To může vést až ke zhoršené kvalitě finálního povrchu.

Druhým specifikem je chemická reaktivita hliníku a s ní související tvorba skvrn na povrchu hliníkových slitin. To činí obrábění hliníku velmi citlivé k volbě aditiv používaných ve vodou mísitelných obráběcích kapalinách. Chemické reakce hliníku mohou vést k tvorbě tmavých skvrn různé barvy, v extrémních případech až černé. Volba speciálního aditivačního systému je tak rozhodující pro vlastnosti technologických kapalin, které přicházejí do kontaktu s hliníkem.

 

castrol

 

Třetím problémem je mikrobiologie. Z důvodu materiálových vlastností hliníku je třeba, aby ve formulacích obráběcích kapalin bylo vysoké procento mazivostních přísad. Ty jsou obvykle založené na esterech nebo obdobných mastných látkách, které však představují snadný cíl pro napadení bakteriemi či houbami. Systém vysokotlakých přísad tak musí být volen s ohledem na jeho odolnost vůči napadení mikroorganismy. Obráběcí kapaliny musí mít rovněž obecně požadované vlastnosti, zejména dobrou protikorozní ochranu, nízkou tendenci k pěnění a vhodnou hodnotu pH.

Při vývoji se využívá moderních laboratorních technik, které umožňují testovat stovky formulací včetně různých biocidů s ohledem na mikrobiologickou aktivitu. Pouze materiály, které dobře odolávají mikroorganismům, mohou být nasazeny do dalších testů, zaměřených na chemickou kompatibilitu a zejména výkonnost produktu. Kromě experimentálních obráběcích center jsou využívány i laboratorní testy vysokotlakých vlastností jako je např. test dle Reicherta nebo Tapping Torque Test.
Nadstandardní obráběcí kapaliny dále vykazují mimořádnou životnost jako významný benefit pro zákazníka. Skutečně prvotřídní obráběcí kapalina navíc musí, jako výsledek nejnovějšího vývoje, ve své formulaci obsahovat chemické látky vykazující minimální negativní vlastnosti z hlediska hygieny a ekologie.

Vodou mísitelné obráběcí kapaliny pro hliník můžeme rozdělit na dvě velké skupiny. Na dnes převažující mikroemulze se sníženým obsahem minerálního oleje a relativně vysokým obsahem syntetických esterů a na syntetické roztoky zcela bez minerálního oleje představující alternativní směr vývoje. Pro obě skupiny je zásadní současný trend daný aktuální legislativou, která zapracovává poznatky o působení používaných chemických látek. Základními legislativními normami v této oblasti jsou nařízení REACH a GHS, která mají za cíl nově registrovat vyráběné chemické látky. To s sebou nese úpravy seznamů zakázaných látek.

Řada aditiv používaných v obráběcích kapalinách je omezována i nově zaváděnými předpisy zemí EU. Toto se týká např. formaldehydu, který se může uvolňovat při aditivaci určitými typy baktericidů. Nové studie zařadily formaldehyd na seznam látek s potenciálně karcinogenními účinky. To vedlo k úpravě expozičních limitů a k tlaku na zavedení vodou mísitelných obráběcích kapalin neuvolňujících formaldehyd. Další problematickou látkou je kyselina boritá a její deriváty, využívané jako konzervanty. Výzkum toxikologie volné kyseliny borité neustále probíhá a jeho výsledkem je zpřísnění klasifikace nebezpečnosti - toxická pro reprodukci a zařazení kyseliny borité a jejích solí na seznam SVHC látek (látky vzbuzující velmi vážné obavy podle REACH). Dnes proto existuje v mnoha zemích výrazná tendence eliminovat sloučeniny boru z obráběcích kapalin. V Německu platí hygienická norma TRGS 611, kromě jiného vylučuje používání sekundárních aminů v obráběcích kapalinách, neboť mohou vytvářet karcinogenní N-nitrosaminy. Samozřejmé je použití mikroemulzních a syntetických kapalin bez fenolů, dusitanů a chlorovaných látek.

Na vrcholu vývoje jsou produkty zcela bez obsahu boru, neuvolňující formaldehyd a dokonce nemající ve složení jakékoliv aminy. Za nejvýkon-nější produkty pro obrábění hliníku jsou považovány mikroemulze na bázi syntetických esterových olejů. Tyto produkty představují samostatnou skupinu, která vyniká možností extrémního prodloužení životnosti nástrojů. Úspory na nástrojích u nich běžně dosahují řádu desítek procent.

Současné syntetické obráběcí kapaliny bez obsahu minerálního oleje se uplatňují stále častěji v běžné praxi zejména v oblasti leteckého průmyslu. Obsahují vysoce výkonné polymerní přísady, které v mnoha případech svými vysokotlakými vlastnostmi převyšují klasické produkty. Velmi významným a nejmodernějším příspěvkem pro obrábění hliníku jsou syntetické kapaliny s mimořádně nízkou alkalitou (pH 7-8), která má pozitivní dopad na hygienu a zcela potlačuje přirozenou nežádoucí reaktivitu hliníku.

 


Ing. Petr Kříž

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
4 + 1 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd