Выбор смазывающеохдаждающих жидкостей
В производственной практике находит применение большое количество разнообразных смазывающеохлаждающих жидкостей. К ним принадлежат: вода (с примесью соды или других веществ для предотвращения коррозии), водные эмульсии, керосин, минеральные масла (например, веретенное), растительные масла (сурепное, льняное, касторовое и др.) масла с примесью серы (осерненные масла, или сульфофрезолы), водные растворы различных поверхностноактивных веществ и т. д.
Но в числе этих жидкостей нет универсальных, т. е. таких, которые обладали бы одновременно высокими охлаждающими, смазывающими и «режущими» свойствами. Например, вода хорошо охлаждает режущий инструмент, но непригодна как смазка; растительное масло, наоборот, хорошо смазывает, но очень слабо охлаждает. Поэтому все смазывающеохлаждающие жидкости делятся на две основные группы: 1) главным образом охлаждающие и 2) главным образом смазывающие. К первой группе принадлежат жидкости с малой вязкостью, большими теплоемкостью и теплопроводностью.
Сюда относятся вода с противокоррозионными добавками (кальцинированная сода, нитрит натрия, триэтанола мин, бура и др.) и водные эмульсии. Водные эмульсии, получившие наиболее широкое распространение, представляют собой растворы в воде специальных масел — эмульсолов.
Ко второй группе принадлежат растительные масла и животные жиры, минеральные масла, компаундированные масла (смесь растительных и минеральных масел). Для улучшения смазывающих и «режущих» свойствк жидкостям обеих групп добавляются поверхностно активные вещества, содержащие серу, хлор (например четыреххлористый углерод) и др. Так, в заводской практике широко используют осерненные масла — сульфофрезолы, состоящие в основном из веретенного масла с добавкой 2—3% серы. В последнее время успешно применяют активизированные водные эмульсии, изготовляемые путем растворения в воде либо активированных Эмульсолы состоят из растворов мыл и органических кислот в минеральных маслах, в которые для сохранения устойчивости раствора добавляется небольшое количество воды и спирта.
Выбор смазывающеохлаждающей жидкости производится исходя из характера обработки, свойств обрабатываемого металла и указанных выше особенностей различных жидкостей.
При грубой черновой обработке с большими сечениями среза и высокими скоростями резания, например при черновом точении, фрезеровании, сверлении, выделяется много теплоты и на первое место выступает охлаждение инструмента; чистота обработанной поверхности здесь особого значения не имеет. Для таких условий нужна жидкость, обладающая высокими охлаждающими свойствами, например водная эмульсия с небольшим содержанием эмульсола (3—5%).
Чистовая обработка ведется обычно с небольшими сечениями среза и зачастую с низкими скоростями резания (развертывание, протягивание, нарезание резьбы и т. п.), так что температура в зоне резания незначительна. Но здесь важно обеспечить высокую чистоту поверхности и уменьшить трение.
Поэтому при таких операциях следует применять жидкости, обладающие высокими смазывающими свойствами. Хорошие результаты дают растительные масла и некоторые животные жиры, особенно с добавками поверхностноактивных веществ.
Однако расходование пищевых жиров в качестве сма зывающеохлаждающих средств при резании металлов, конечно, является крайне нецелесообразным и может быть допущено только в исключительных случаях. Обычно при чистовой обработке вполне успешно применяются минеральные масла с поверхностноактивными добавками, в частности сульфофрезол или активированные эмульсии.
Из всего многообразия охлаждающих жидкостей самое широкое распространение получили водные эмульсии из стандартного эмульсола и сульфофрезолы.
При обработке стали смазывающеохлаждающая жидкость выбирается исходя из следующих соображений.
Эмульсию нужно применять во всех случаях черновой обработки. На чистовых операциях, протекающих в сравнительно простых условиях резания, например при чистовом точении и чистовом фрезеровании, также с успехом может применяться эмульсия.
При таких сложных операциях, как нарезание резьбы метчиками и плашками, чистовое развертывание, протягивание, нарезание зубчатых колес и т. п., обычная эмульсия, как правило, непригодна, особенно при работе по вязким сталям. Здесь приходится пользоваться сульфофрезолом или активированными водными эмульсиями, а иногда даже растительными маслами или их смесями (например, льняным маслом и керосином). Добавка поверхностно активных веществ и в этом случае дает большой эффект. Так, в одном случае добавка 3% хлорированного углеводорода к смеси минерального масла и осерненного жира позволила повысить стойкость метчиков в 10 раз.
Серый чугун чаще всего обрабатывают всухую, потому что чугунная стружка, смешиваясь с жидкостью, образует тестообразную массу, загрязняющую механизмы станка и насосов. Но при черновой обработке чугуна охлаждение инструмента эмульсией с небольшим содержанием эмульсола также позволяет работать с более высокими скоростями резания, и его применение вполне целесообразно. При нарезании резьбы в чугунных деталях иногда применяют керосин.
При обработке ковкого чугуна обычно применяют эмульсию (при нарезании резьбы — сульфофрезол).
Алюминиевые сплавы и медные сплавы (бронза, латунь) также обрабатываются с эмульсией или совсем без охлаждения.
Особого подхода при выборе охлаждающей жидкости требуют магниевые сплавы, например электрон. При поливке водой магний легко загорается, так что охлаждение его эмульсией грозит возникновением пожара. Поэтому для охлаждения магниевых сплавов рекомендуется применять керосин или струю сжатого воздуха.
Часто при некоторых особо «тонких» операциях, например нарезании резьбы метчиками, качество охлаждающей жидкости играет настолько важную роль, что приходится для его улучшения изыскивать специальные рецепты и способы. В таких случаях полезной оказывается добавка в охлаждающую смесь жидкого мыла, растительного масла, а также поверхностноактивных веществ (серы, олеиновой кислоты, четыреххлористого углерода). Например, для получения чистой резьбы в очень вязких или очень твердых термообработанных сталях иногда применяют смесь из 70% льняного масла и 30% керосина или сульфофрезол с примесью 5% жидкого мыла; для очень точной резьбы хорошо зарекомендовали себя смеси из 70% льняного масла, 15% керосина, 10% скипидара и 5% свиного жира, а также более дешевая смесь из 25% льняного масла, 15% керосина, 10% скипидара и 50% веретенного масла.Очень эффективными жидкостями, позволяющими значительно улучшить чистоту обработанной поверхности и повысить стойкость режущих инструментов, работающих в трудных условиях, например при обработке жаропрочных сталей и сплавов, нарезании резьбы в высокопрочных сталях и т. д., являются водные растворы соединений бария с добавкой противокоррозионных веществ, например:
а) хлористый барий — 1 %, нитрит натрия — 1 %, три 4 этаноламин— 1%, остальное — вода или
б) гидрат окиси бария — 0,1—0,2%, нитрит натрия — 0,5%, триэтаноламин — 0,5%, остальное — вода.
Однако эти соединения бария ядовиты, и длительное вдыхание их паров может вредно отразиться на здоровье рабочих. Поэтому при использовании указанных жидкостей необходимо осуществить нужные меры по технике безопасности и врачебному контролю.