Форум

 

Вопрос :

По каким критериям можно определить качество СОЖ?

Ответ :
 Понятно, что СОЖ применяется при обработке металлов резанием и давлением для уменьшения сил трения в зоне обработки и охлаждения детали и инструмента. Поскольку лучшими смазывающими свойствами обладают минеральные масла, то наиболее логичным представляется смазывать ими, но у них плохая теплопередача и как следствие никакие охлаждающие свойства. Хорошо проводит тепло вода но смазывающие свойства у нее слабые. В результате желания совместить эти два полезных продукта и появились эмульсии типа "масло в воде" и "вода в масле". Из их названий понятно чего где больше. Применяют их исходя из приоритетности смазки или охлаждения для данного вида обработки. Для обработки резанием (лезвийной и абразивной) наиболее интересна эмульсия типа "масло в воде" поэтому она наиболее распространена. В эмульсиях масло находится в воде в виде мелких капелек, благодаря чему она имеет вид молока. Чем мельче капельки масла, тем белоснежнее эмульсия. Беда в том, что капли масла благодаря силам поверхностного натяжения стремятся при соприкосновении собраться в одну большую каплю и эмульсия через короткое время расслаивается на воду и масло. Для того, чтобы это не происходило, применяют поверхностно активные вещества (ПАВ), которые уменьшают силы поверхностного натяжения.

 Это явление хорошо иллюстрирует изображение капли эмульсии при 1600 кратном увеличении под микроскопом

post53268077666100_1369750294_thumb1

 Качество снимка не позволяет видеть четкую границу капли масла. На самом деле шарики масла очень мелкие (диаметр порядка 0,0002 мм) правильной геометрической формы и постоянно хаотически движутся как инфузории. Встречаясь капли иногда собираются группами, но связи между ними очень слабые и они снова отрываются друг от друга и продалжают двигаться. При оценке качества эмульсии это свойство по отношению ко времени называется стабильностью эмульсий. Полностью стабильных эмульсий не существует. Любая эмульсия когда-то расслоиться, это только вопрос времени. В нашем случае хорошая эмульсия должна сохранять стабильность в состоянии покоя как минимум в течение месяца и легко восстанавливаться при начале циркуляции. 

 Т.е определился первый из показателей качества - стабильность эмульсии. 

 С охлаждающими свойствами при таком количестве воды вопросов не возникает, а вот смазывающие напрямую зависят от количества масла находящегося в воде. По практическим наблюдениям на операциях лезвийной обработки хорошо работают эмульсии с количеством масла в рабочем растворе не менее 3%, для шлифования не менее 1%. Поэтому производитель который в инструкции СОЖ рекомендует разведение 1-3% мягко говоря лукавит (при таком раскладе его концентрат должен состоять из одного масла, а минимальная доза ПАВ составляет не менее 18...27% от количества масла) и если этот концентрат развести до такой степени - мазать там будет уже нечему. Оговоримся сразу - шлифовальные операции исключение, т.к там главенствуют охлаждающие и моющие свойства, а избыток масла даже вреден, т.к ведет к засаливанию круга. Кстати на снимке вверху капля эмульсии с концентрацией масла 8% и визуально (при наличии фантазии) можно представить сколько капелек масла попадет в зону резания при обработке.

 Кроме того есть виды обработки (резьбонарезание, зубообработка и другие с большой площадью контакта задней поверхности инструмента с деталью) где требуется очень большая концентрация масла ввиду повышенных сил трения в зоне резания. На этих операциях обычно применяют чистые минеральные масла с модификацией сульфидами. Кто с ними работал - знает какое это счастье - все в масле начиная от станочника до помещения цеха.  

 Т.е вторым показателем качества можно считать - концентрацию масла в рабочем растворе. 

 Кроме этого эмульсия должна обладать умеренными моющими свойствами. Почему умеренными? Потому, что она не должна вымывать смазку из узлов трения станка и не должна пениться, но должна хорошо смывать продукты обработки и мыть детали. Это свойство обусловлено опять-же ПАВами, вернее их качественным и количественным составом. 

 Т.о третий показатель -моющие свойства. 

 Промежуточный продукт с указанными выше свойствами (назовем его базовой эмульсией):

 post53268047774700_1369753513_thumb

 Выглядит на фото как мутная водичка, на самом деле на вид - домашнее молоко. Это жидкость от молочно-белого до светло-кремового цвета (зависит от марки масла), без запаха или с едва уловимым запахом минерального масла (остальные компоненты запаха не имеют!). Если эмульсия серого цвета - ее почти наверняка наработали из отработанного масла, если имеет запах аммиака, серы (кроме специальных сульфидсодержащих СОЖ) или другой резкий запах - это также должно насторожить - масса производителей производят СОЖ из отходов производства. Последствия применения такого продукта для здоровья всем понятно - станочник универсал контактирует с СОЖ по 8-10 часов в день. К счастью почти все вредные компоненты, которые недобросовестные производители добавляют в СОЖ имеют запах и это можно выявить сразу. 

 Отсюда четвертый показатель качества - безопасность (хотя может быть и первый). 

 Следующий немаловажный показатель - коррозионная активность. Обусловлен двумя показателями:

  • рН (водородный показатель характеризующий активность иона водорода или иными словами кислотность раствора);
  • концентрация ингибиторов коррозии. 

 рН рабочего раствора эмульсии должен находиться в пределах 8...9 (т.е сдвинут в щелочную сторону) иначе никакие ингибиторы не помогут.

 Концентрация ингибитора зависит от его вида, применяемых ПАВ и общей жесткости воды применяемой для разведения концентрата. 

 Как корректировать рН и о видах ингибиторов - чуть позже. Перед заливкой в станок проведите элементарный ГОСТовский тест на коррозионную активность, дабы потом не бороться с ржавчиной на направляющих. Тест примитивно прост и эффективен. Возьмите лист фильтровальной бумаги (можно просто обычной белой), насыпаете на него щепотку чугунных опилок и капаете на опилки СОЖ (обильно), через полчаса - час убираете опилки и смотрите на лист бумаги. Если он девственно чист (следы разводов от СОЖ не в счет) - смело лейте в станок, если на листе рыжие точки ржавчины - в СОЖ нужно добавлять ингибитор или корректировать рН. 

 Следующий показатель - биостойкость (или стойкость к биопоражению). Беда в том, что этот на первый взгляд невкусный продукт, в частности масло, очень любят анаэробные бактерии, при этом выделяя сероводород и другие газы. Отчасти спасет их анаэробность (они не дружат с кислородом), поэтому когда станок постоянно в работе эта проблема остро не стоит. А вот для малых производств, где на несколько станков по одному работающему это настоящая проблема. Многие производственники по этой причине даже отказались от применения СОЖ, а между тем проблема не такая уж и страшная, при соблюдении несложных правил. О правилах опять-же позже. 

 Таким образом можно выделить 6 критериев оценки качества СОЖ: 

  1. Стабильность эмульсии в рабочем растворе.
  2. Концентрация масла в эмульсии.
  3. Моющие свойства.
  4. Безопасность для работающего.
  5. Коррозионная активность.
  6. Биостойкость.

 Правда в рамках защиты природы сюда еще нужно добавить биоразлагаемость.

Вопрос :  Как недопустить биопоражение?
Ответ :

Мероприятий по недопущению биопоражения по сути два:

  1.  Первичная дезинфекция емкостей и трубопроводов для подачи СОЖ.
  2.  Введение в рецептуру СОЖ биоцидов (не путайте с дезинфектантами) и последующее поддержание их концентрации.

 С первичной дезинфекцией понятно - перед заливкой рабочего раствора СОЖ в станок, необходимо залить в него дезраствор, включить подачу СОЖ и дать поработать в таком режиме полча. Затем этот раствор слить и залить СОЖ.
 Дезинфектантов также имеется великое множество, но по сути все они основаны на действии сильных окислителей - хлор (хлорная известь, гипохлорит натрия) и кислород (перманганат калия, перекись водорода, пербораты, перкарбонаты). Время действия их ограничено существованием в растворе свободного хлора или кислорода, поэтому действуют они кратковременно. Хлорсодержащие дезинфектанты - вчерашний день и использовать их не стоит, тем более что есть более цивилизованные средства. Из кислородных - выбор не так уж велик - перманганат калия является прекурсором, перекись водорода довольно дорого и опасно, пербораты работают только в очень горячих растворах или с активацией тетраацетилэтилендиамином (это те самые синие и зеленые кристалы в стиральных порошках о которых взахлеб рассказывают в рекламе). 

 Теперь по биоцидам. От дезинфектантов их отличает то, что они обладают пролонгированным противомикробным действием и некоторые даже уничтожают споровые формы бактерий и грибов. 

 Ну и конечно соблюдение гигиены производства (не допускать попадания инородных примесей в саму СОЖ и в баки с СОЖ) и т.д.

Вопрос :  Если СОЖ уже поражена?
Ответ : 

1. Если ввести щадящую дозу дезинфектанта или биоцида, которая не повлечет за собой потери качества и стабильности эмульсии, вы получите на следующий день так называемый сливной рост бактерий потому, что доза биоцида неспособная их сразу уничтожить, провоцирует бактерии к усиленному размножению. Т.е на утро вы получите результат прямо противоположный ожидаемому.
 2. Если ввести убойную дозу, то это сразу или немного позже повлечет за собой расслоение СОЖ (не всегда но очень часто).
 Поэтому раз уж так случилось, лучше решать вопрос кардинально:

  1.  Сливаем всю мертвую СОЖ из резервуаров и трубопроводов и дезинфекцию(в идеале два раза).
  2. Заливаем свежую СОЖ с концентрацией биоцида в 1,5...2 раза больше нормативной.
  3. Соблюдаем гигиенические нормы, с целью избежать этой неприятной процедуры в будущем.

 Звучит это все конечно довольно хлопотно, но проделав эту работу 1 раз вы навсегда забудете о проблемах с биопоражением СОЖ.

Вопрос :  Может ли СОЖ быть причиной коррозии?

Ответ : 
На самом деле, СОЖи, как правило, не вызывают коррозию (если не брать в расчет самые дешевые, при использовании которых ни за что поручиться нельзя).
 Причина коррозии - в воде (точнее, в солях - хлоридах и сульфатах, в ней растворенных), а СОЖ лишь может не обеспечивать в конкретных условиях нужной коррозионной защиты. А уж почему она не обеспечивает - здесь нужно разбираться - или низкая концентрация, или pH изменился или еще что-то. Иногда коррозия бывает электрохимической - при использовании в зоне обработки разнородных металлов с разным электростатическим потенциалом. Разность потенциалов дает слабый электрический ток, который вызывает (точнее, усиливает) коррозионные процессы. Такой эффект часто возникает при обработке магния с использованием стальной оснастки. Решение - использовать СОЖ с хорошей коррозионной защитой и подготовленную (обессоленную) воду. По возможности - использовать неметаллическую оснастку (бывает и такая), или, по крайней мере, оснастку из алюминия, разность потенциалов с магнием у которого не так велика.
 pH на коррозионную активность влияет также. Для стали и чугуна коррозионная активность растет с понижением pH, для алюминия и цветнины - наоборот, с его повышением. Идеальный pH СОЖ (по данным Blaser) лежит в пределах 8,5 - 9,4.

Вопрос : Как утилизируют отработавшую своё эмульсию?

Ответ : 
Утилизация - процесс обратный изготовлению :

 1. Деэмульгирование - т.е разделение эмульсии на масло и воду (есть разные методы - химический, механический, электродегидрация).
 2. Доведение рН водной фазы до значения 7....9, хлорирование и слив в промканализацию.
 3. Масляную фазу утилизируют сжиганием при избытке кислорода или пиролизным сжиганием.