Кіріспе

Металл өңдеуде қолданылатын салқындатқыштар мен майлау материалдары. Кескіш сұйықтық – машинамен өңдеу және штамптау сияқты металл өңдеу процестері үшін арнайы жасалған салқындатқыш және майлау материалдарының бір түрі. Кескіш сұйықтықтардың түрлі түрлері бар, олар майлар, май-су эмульсиялары, пасталар, гельдер, аэрозольдер (бұлттар), сондай-ақ ауа немесе басқа газдарды қамтиды. Кескіш сұйықтықтар мұнай дистилляттарынан, жануар майларынан, өсімдік майларынан, судан және ауадан немесе басқа шикізаттан жасалады. Контекстке және кескіш сұйықтығының түріне қарай, ол кескіш сұйықтық, кескіш майы, кескіш қоспасы, салқындатқыш немесе майлау материалдары деп аталуы мүмкін. Көптеген металл өңдеу және машинамен өңдеу процестері жұмыс дайындамасының материалына байланысты кескіш сұйықтықты пайдаланудан пайда көреді. Құйма темір және мыс бұған ерекшелік жасайды, оларды құрғақ өңдеуге болады (бірақ бұл барлық мыс түрлеріне қатысты емес, ал мыстың кез келген өңделуі кескіш сұйықтығының болуынан пайда көреді). Жақсы кескіш сұйықтықта ізделетін қасиеттер: жұмыс дайындамасын тұрақты температурада ұстау қабілеті (қысқа төзімділікпен жұмыс істегенде маңызды). Жоғары температура қабылданады, бірақ тым ыстық немесе ыстық пен суықтың кезектесуінен аулақ болу керек. Кесу жиегін майлау және ұштардың пісіп кетуін азайту арқылы кесу ұшының қызмет ету мерзімін барынша ұзарту. Оны қолданушы адамдар үшін (улылық, бактериялар, саңырауқұлақтар) және жою кезінде қоршаған орта үшін қауіпсіздікті қамтамасыз ету. Машина бөліктері мен кескіштердегі тоттың алдын алу.

Салқындату

Металл кесу кезінде үйкеліс салдарынан және материалды деформациялаудан кеткен энергиядан жылу пайда болады. Қоршаған ауаның жылу өткізгіштігі төмен (жылуды нашар өткізеді), яғни ол тиімсіз салқындатқыш. Сыртқы ауамен салқындату кейде жеңіл кесулерге және техникалық қызмет көрсету, жөндеу және пайдалану (MRO) немесе хоббимен айналысуға тән төмен жүктеме циклдары үшін жеткілікті. Өндірістік жұмыстарда ұзақ уақыт бойы күшті кесу қажет болады және әдетте ауамен салқындату алатын жылудан гөрі көп жылу түзіледі. Құралды салқындату үшін өндірісті тоқтатудың орнына, сұйық салқындатқыш қолдану жылуды әлдеқайда жылдам кетіреді, сондай-ақ кесу жылдамдығын арттырып, үйкеліс пен құралдың тозуын азайтады. Дегенмен, қызып кететіні құрал ғана емес, сонымен қатар жұмыс беті де. Құралдың немесе жұмыс бетінің тым жоғары температурасы екеуінің де қатайтылуын (темперін) бұзуы мүмкін, оларды пайдасыздыққа немесе істен шығуға дейін жұмсартады, жақын орналасқан материалды күйдіріп жіберуі, қажетсіз жылулық кеңеюге немесе тотығу сияқты қажетсіз химиялық реакцияларға әкелуі мүмкін.

Сымдау

Салқындатудан басқа, кесу сұйықтары кесу процесіне құралдың кескіш жиегі мен ағындысы (чип) арасындағы интерфейсті майлап, көмектеседі. Осы интерфейстегі үйкелістің алдын алу арқылы, жылудың пайда болуының бір бөлігі тоқтатылады. Бұл майлау ағындының құралға жабысып, келесі кесу кезінде бөгдел болуына да кедергі келтіреді. Кесу сұйықтары Рехбиндер әсері арқылы кесу күштерін азайтуға да мүмкіндік береді. Құралдың тозуын одан әрі төмендету үшін кесу сұйықтарына көбінесе жоғары қысымға төзімді қоспалар қосылады.

Жеткізу әдістері

Кесу сұйықтығын қолданудың барлық мүмкін әдістерін (мысалы, су басу, шашырату, тамшылату, тұмандату, щеткамен жағу) қолдануға болады, ең жақсы таңдау қолданылуына және қолда бар жабдыққа байланысты. Көптеген металл кесу жұмыстары үшін бұрыннан бері идеал – жоғары қысымды, жоғары көлемді сұйықтықты (әдетте май-су эмульсиясын) тікелей құрал мен кескіш арасындағы интерфейске күшпен жіберу, ал машинаның айналасындағы қабырғалар шашыраған сұйықтықты ұстап тұруға, ал жинағыш сұйықтықты жинап, сүзгілеп, қайта айналымға жіберуге арналған. Мұндай жүйелер, әсіресе өндірісте кеңінен қолданылады. Бірақ ол кішірек, қарапайым станоктар қолданылатын техникалық қызмет көрсету, жөндеу және күрделі жөндеу немесе хоббилік металл кесу үшін көбінесе қолайлы емес. Әйбарымызға орай, мұндай жағдайларда ауыр кесулер, агрессивті жылдамдықтар мен азықтандырулар және үздіксіз, күні бойы кесудің қажеті болмайды. Технология үнемі дамып жатқандықтан, су басу әдісі әрқашан ең тиімдісі болып табылмайды. 2000 жылдан бері ол сұйық, аэрозоль және газ жеткізудің жаңа түрлерімен, мысалы, минималды мөлшерде майлау және құрал ұшы арқылы криогендік салқындату (төменде егжей-тегжейлі сипатталған) арқылы толықтырылды. Құрал арқылы салқындату жүйелері, сондай-ақ шпиндель арқылы салқындату жүйелері деп те аталады, олар салқындату сұйықтығын шпиндельдің ішіндегі арналар арқылы және құрал арқылы тікелей кесу интерфейсіне жеткізуге арналған құбырлармен жабдықталған жүйелер. Олардың көптеген түрлері жоғары қысымды салқындатқыш жүйелері болып табылады, онда жұмыс қысымы жүздегеннен бірнеше мың PSI (1-30 МПа) дейін жетеді – бұл гидравликалық жүйелерде қолданылатын қысымға шамалас. Шпиндель арқылы жоғары қысымды салқындату жүйелеріне осы қысымға төтеп бере алатын роторлық біріктіргіштер қажет. Бұрғылау және фрезерлеу бітіктері осы мақсатқа арналған, олардың кескіш жиегінде салқындатқыш сәулеленетін кішкентай тесіктер болады. Әртүрлі типтегі қарулы бұрғылар да осыған ұқсас құрылымды қолданады.

Пасталар немесе гельдер

Кесу сұйықтығы кейбір қолданбаларда, әсіресе қолмен жүзеге асырылатын бұрғылау және ұңғылау сияқты операцияларда паста немесе гель түрінде де болуы мүмкін. Металды ленталы арамен кесу кезінде араның жүзіне паста таяғын уақыт-уақыт ұстау қалыпты жағдай. Бұл өнім пішіні жағынан ерітінді құрамға немесе ара шабағына ұқсас. Ол картоннан жасалған түтікшеде келеді, ол әр қолданылумен бірте-бірте тотырылады.

Аэрозольдар (күпіршіктер)

Кейбір кесу сұйықтықтары аэрозоль (тұман) түрінде қолданылады, яғни ауада ұсақ сұйық тамшылары шашыраңқы болады. Тұманның басты кемшіліктері – ол жұмыскерлерге зиян келтіреді, себебі олар ластанған ауаны тыныс алады, сондай-ақ кейде тиімді жұмыс істемейді. Бұл екі мәселенің себебі – дәл емес жеткізу, нәтижесінде тұман кесу кезінде қажетті жерге және уақытта емес, барлық жерде және үнемі шашырайды. Дегенмен, аэрозольді жеткізудің жаңа түрі (майлаушының ең аз мөлшері) осы екі мәселені де шешеді. Аэрозоль тікелей құралдың ойықтары арқылы жеткізіледі (ол тікелей немесе кіріспе айналасымен келеді – бұл кесу сұйықтығын жеткізудің идеалды түрі, бұрын тек қана тапаншамен бұрғылау сияқты немесе өндірістік фрезерлеудегі қымбат, жаңа технологиялық сұйық жеткізу жүйелерінде ғана қолжетімді болған). MQL аэрозолінің жеткізілуі соншалықты дәл (орналасу және уақыт бойынша) бағытталған, оның нәтижесі операторлар үшін құрғақ өңдеуге ұқсас сезіледі.

Ауа немесе басқа газдар (мысалы, азот)

Әрине, ауа – бастапқыда машина жасау үшін қолданылған салқындатқыш. Ауа компрессорының құбырлары мен шлангілері арқылы беріліп, құралға бағытталған соплодан шығарылатын қысылған ауа кейде пайдалы салқындатқыш болып табылады. Декомпрессиялық ауа ағынының күші кескіштерді (чиптерді) ұшырып жібереді, ал декомпрессияның өзі аз дәрежеде салқындату әсеріне ие. Соның нәтижесінде, машина жасау кезінде пайда болатын жылу, қара ауаға қарағанда жақсырақ таратылады. Кейде ауа ағынына сұйықтық қосылып, тұман жасалады (жоғарыда сипатталған тұманды салқындатқыш жүйелер). Қысыммен жабдықталған болат баллондарда жеткізілетін сұйық азот та кейде осыған ұқсас қолданылады. Мұндай жағдайда, қайнау күшті салқындату әсерін беруге жеткілікті. Бірнеше жыл бойы бұл жұмыс аймағын толтыру арқылы (шешімді жағдайларда) жасалып келді. 2005 жылдан бері, бұл салқындату тәсілі MQL-ға (шпиндель арқылы және құрал ұшы арқылы беру) ұқсас қолданыла бастады. Бұл құралдың корпусын және ұштарын қатты салқындатып, оны «жылу сіңіргіш» ретінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді, құрал-кескіш интерфейсінен жылуды сорып алады. Бұл жаңа азотты салқындату түрі әлі патенттелуде. Титан және инконел сияқты берік металдарды фрезерлеу кезінде құралдың қызмет ету мерзімі 10 есеге артты. Бүгінде басқа көптеген нұсқалардың болуына байланысты бұл сирек қолданылады, бірақ ол опция ретінде сақталады. Ескі машина жасау шеберханаларының оқулықтарында қызыл және ақ қорғасынды, көбінесе майға немесе лард майына араластырып қолдану туралы айтылады. Бұл тәсіл қорғасынның улы болуына байланысты қолданыстан шығарылды. 20-шы ғасырдың ортасынан 1990-шы жылдарға дейін 1,1,1 трихлорэтан кейбір кесу сұйықтықтарын тиімдірек ету үшін қоспа ретінде қолданылды. Шеберхана тілінде бұл «бір-бір-бір» деп аталды. Озон қабатын бұзу және орталық нерв жүйесін басаңдату қасиеттеріне байланысты ол кезең-кезеңмен тоқтатылды.

Азыну, ауыстыру және жою

Кесу сұйықтықтары майлау жүйесіне кіретін ластаушы заттардың әсерінен уақыт өте келе тозады. Тозудың кең таралған түрі – кесу сұйықтығымен араласқан қажетсіз май, ол сонымен қатар сорғы майы деп те аталады. Ол сырғанау жолдарынан сіңіп, салқындатқыш қоспасына өтетін майлау майы, болат өндірушілердің таяқшаларды тотығудан қорғау үшін жабатын қорғаныш қабықшасы, немесе гидравликалық майдың ағуы ретінде пайда болады. Ерекше жағдайларда оны салқындатқыш сұйықтығының бетіндегі қабықша немесе тері түрінде, немесе жүзіп отыратын май тамшылары түрінде көруге болады. Сорғы майын салқындатқыштан бөлу үшін скимерлер қолданылады. Бұл әдетте, негізгі резервуардағы салқындатқыш деңгейінің астына жартылай батырылған, баяу айналатын тік дискілер болып табылады. Дискі айналғанда, сорғы майы дискінің екі жағына жабысып, салқындатқыш арқылы қайта өтуге дейін екі сырғымен сыпырылады. Сырғылар арна түрінде болады, ол сорғы майын жинауға арналған контейнерге қайта бағыттайды. Судың температурасы немесе судағы май мөлшері артық болған жағдайларда жүзбелі бөгет скимерлері де қолданылады. CNC қосымшаларының енгізілуінен кейін, мұндай жүйелердегі сорғы майын үздіксіз бөлу арқылы тиімді басқаруға болады. Сорғы майы жинақталған жерде сулы немесе майлы салқындатқыштан бөлінеді және оны сіңіргіш материалмен оңай алып тастауға болады. Ескі, қолданылған кесу сұйықтығы иіссізденген немесе химиялық тұрғыдан тозып, қажеттілігін жоғалтқан жағдайда оны жою қажет. Қолданылған мотор майы және басқа да қалдықтар сияқты, оның қоршаған ортаға тигізетін әсерін азайту керек. Заңнама мен ережелер осыны қалай істеу керектігін көрсетеді. Қазіргі заманғы кесу сұйықтығын жоюға полимерлік немесе керамикалық мембраналарды қолдана отырып, ультрафильтрация сияқты технологиялар кіреді, бұл суспензиядағы және эмульсияланған май фазасын шоғырландырады. Сынықтарды басқару және салқындатқышпен басқару өзара байланысты. Олар ондаған жылдар бойы жетілдірілді, нәтижесінде көптеген металл өңдеу операциялары қазір сынықтарды және салқындатқышты жинау, бөлу және қайта өңдеудің толық циклы үшін жасалған шешімдерді қолданады. Мысалы, сынықтар мөлшері мен түрі бойынша сараланады, сорғы металдары (ұсақ бөлшектер мен сынықтар сияқты) бөлінеді, салқындатқыш сынықтардан центрифугаланады (содан кейін одан әрі өңдеу үшін кептіріледі) және т.б.