+7 (499) 641-10-14

+7 (495) 965-17-43

Эффективное применение СОЖ для металлообработки

Главная > Публикации > Эффективное применение  СОЖ для металлообработки

Успешная работа с СОЖ для металлообработки определяется тремя компонентами:

1. Эффективный контроль СОЖ

2. Мониторинг качества и техническое обеспечение СОЖ

3. Утилизация отработанной СОЖ.

 

Введение

В процессе многих производственных операций, таких, как фрезерование, щлифовка сверление, или токарные работы, образуется тепло и стружка.  Различные виды СОЖ применяются для охлаждения обрабатываемой поверхности и удаления стружки.

Обычно в токарных и фрезерных станках применяется жидкостное охлаждение, при котором  происходит смачивание обрабатываемых поверхностей эмульсией для охлаждения и удаления стружки. Эмульсия обычно состоит из воды (90 - 95%) и эмульсии (5 - 10%). Эмульсия протекает по обрабатываемой поверхности, а затем стекает вниз и собирается в маслосборнике в нижней части станка. Потом она  выкачивается из маслосборника и направляется обратно в систему. По мере обработки деталей материал, сточенный с резца и металлическая, композитная или другая стружка с обрабатываемых деталей накапливается в маслосборнике.

Если СОЖ используется повторно, то эти измельчённые материалы подаются на распылительную форсунку и снова попадают на обрабатываемую поверхность. Некоторая часть материалов попадает в воздух, откуда они могут попасть в органы дыхания. Другая часть материалов размалывается в ещё более мелкую пыль. Это приводит к ухудшению качества обработки и может явиться причиной возгорания при фрезеровке.

Проблемам, связанным с применением СОЖ для металлообработки часто уделяется недостаточное внимание. По некоторым оценкам, ежегодные убытки, вызванные неправильным применением СОЖ для металлообработки, составляют от 100 000 000 до 500 000 000 долларов США.  Учитывая это, сумма в 500 000 долларов – не такая уж высокая цена для станка, в котором данные проблемы решены. Неправильное применение СОЖ для металлообработки может привести к сокращению срока службы или межремонтного периода станка на величину до 10% в год. При повышении требований к качеству обработки фильтрация СОЖ приобретает ещё большее значение. Когда требуемая чистота обработки поверхности составляла 0,001дюйма, допускалось содержание в СОЖ частиц размером до десяти микрон. Сейчас, когда требования к чистоте поверхности всё более приближаются к величине 0,0001 дюйма,  размер частиц твёрдых примесей в СОЖ допускается не более микрона. Тем не менее, руководство многих металлообрабатывающих предприятий всё ещё считает фильтрацию частиц размером до десяти микрон последним словом техники.

Крупные и передовые предприятия уже много лет применяют фильтрацию СОЖ. В течение последних лет появились более компактные, дешёвые и эффективные фильтрующие устройства, а требования к качеству и нормы законодательные положения повышаются.

СОЖ для металлообработки требуют фильтрации по той же причине, по которой требует фильтрации масло в автомобильном двигателе. И в масле, и в эмульсии для металлообработки скапливаются мелкие абразивные частицы. Если их не удалить, они будут приводить в негодность рабочие поверхности. Если необходимо фильтровать масло в автомобиле стоимостью 20 000 долларов, почему же не фильтровать СОЖ в металлообрабатывающем станке стоимостью 30 000 долларов?

 

Программа эффективной работы с СОЖ

1. Обеспечить процесс необходимым персоналом, оборудованием и другими ресурсами.

2.  Разработать процедуры для внедрения и мониторинга выполнения программы работы с СОЖ.

3.  Обеспечить понимание и поддержку программы со стороны персонала.

4. Назначить ответственных за поддержание качества СОЖ.

5. Проинструктировать персонал относительно факторов, влияющих на качество СОЖа, и связанных с ним возможных сбоев работы станка.

6.  Изучить параметры станков и маслосборников, связанные с СОЖ.

7.  Разработать систему документирования выполнения программы работы с СОЖ.

8.  Определить порядок действий по исправлению неполадок.

 

Документирование

Документирование – это важная сторона программы работы с СОЖ. Оно начинается вместе с первоначальной подготовкой СОЖ. Затем следует измерить pH-фактор и концентрацию СОЖ и записать данные. Исходные данные должны соответствовать требованиям к качеству металлообработки, как указано производителем СОЖ. Они также послужат при оценкие изменения качества СОЖ со временем. Результаты замеров pH-фактора и концентрации СОЖ сравниваются с исходными данными для оценки качества СОЖ.

Следует вести журнал с подробными данными по СОЖ.  Журнал для каждого станка должен содержать следующие данные:

1. Краткое описание параметров станка и маслосборника.

2. Используемый тип СОЖ.

3. Состав СОЖ и его исходные параметры.

4. Качество воды.

5. Данные мониторинга, включая pH-фактор, данные биологического мониторинга, замеры концентрации СОЖ и результаты инспектирования.

6. Изменения, внесённые в состав СОЖ для поддержания качества.

7. Периодичность повторного использования и/или утилизации СОЖ, включая даты замены СОЖа и причины такой замены.

8. Действия, связанные с чисткой и техобслуживанием оборудования и поддержанием качества СОЖ, даты выполнения данных действий и комментарии.

9. Количество добавленного СОЖ (и при замене, и при периодическом доливе).

10. Информация о выявленных неполадках.

11. Общие замечания.

 

Условия на предприятии

Поддержание химического состава, включая проверку следующих параметров:

• Качество воды

• Рост числа бактерий

• Мониторинг стекающего масла

• Химический состав смазки

Поддержание физического состава, включая следующее:

• Фильтрация

• Осветление жидкости

• Снятие шлака

• Теплообмен

• Наладка станка

 

Контрольный перечень системы обеспечения качества СОЖ

1. Определить минимально необходимый список различных СОЖ.

2. Выяснить совместимость СОЖ с системой очистки.

3. Найти замену хлорсодержащим маслам.

4. Использовать качественные продукты с более длительным сроком службы.

5. Использовать смазку, имеющую срок службы с требуемой длительности.

6. Рассмотреть возможность замены промывки высокоактивной известью или борным мылом на промывку маслом.

7. Определить, обязательно ли использование деионизированной воды.

8. Обучить персонал методам замены СОЖ. Опросить персонал, есть ли какие-либо замечания.

9. Обучить персонал методам удаления посторонних материалов из СОЖ.

10. Назначить одного ответственного за мониторинг качества СОЖ и его заместителей. Обеспечить  обучение должного уровня.

11. Применить антибактериальные препараты и методы (бесхлорные бактерициды, пастеризация или аэрация) согласно рекомендациям поставщика СОЖ, с консультацией организации, занимающейся утилизацией отходов.

12. Анализировать и замерять свойства бактерицидов, состав СОЖ, кислотность и количество бактерий, с записью в соответствующий журнал.

13. Поддерживать состав СОЖ по необходимости. Обеспечить лёгкий и безопасный доступ к маслосборникам (прокладки из листового металла, скругление острых углов и т.д.).

14. Регулярно сливать СОЖ и проводить санобработку резервуаров, маслосборников, желобов, системы подачи СОЖ, а также оборудования при помощи щелочных растворов, паровой чистки и т.д.

15. Регулярно удалять твёрдые металлические частицы из СОЖ и маслосборников.

16. Установить вакуумные устройства или другие приспособления для откачки СОЖ для станков, не имеющих собственных маслосборников. Регулярно удалять стёкшее в маслосборник масло из СОЖ при помощи дисковых или ременных устройств для удаления всплывшего шлака, коагуляторов, фильтров или пневматической флотации.

17. Если устройства для удаления всплывшего шлака невозможно разместить рядом с насосом, применяйте системы с экранами или сливом, чтобы удержать масло рядом с устройствами. Включайте данные устройства по очереди, чтобы избежать чрезмерной потери СОЖ. Регулярно проводите техобслуживание прокладок и уплотнений.

18. По возможности облегчить доступ к труднодоступным местам.

 

Утилизация

1. Извлекайте остаток СОЖ из удалённой взвеси металлических частиц при помощи сушки, в центрифуге или на конвейере для отделения стружки.

2. Не смешивайте различные партии и типы отработанных СОЖ.

3. Сортируйте металлические отходы по типам.

4. По возможности, отделяйте отработанное масло от других отходов. Для этого можно использовать специальные эмульсии. Перед утилизацией водной фракции отходов проконсультируйтесь с организацией, обслуживающей систему канализации.

5. Выясняйте, не представляет ли опасности отработанный СОЖ.

6. Перед утилизацией проконсультируйтесь с организацией, обслуживающей систему канализации, относительно соответствующих ограничений.

7. Не сливайте отходы в системы дождевой канализации или в системы для анаэробной очистки, а также сухие колодцы. Всегда выясняйте, куда попадут слитые отходы.

8. Храните бочки и контейнеры с отходами там, где в них не будет попадать дождевая вода.

9. Не выбрасывайте паспорта безопасности материалов (от поставщика).

10. Обучите персонал процедурам на случай аварийных ситуаций, правилам безопасности, охраны жизни и здоровья, а также правилам обращения с материалами.

11. Заказывайте наименее опасные продукты.

12. Проконсультируйтесь с надзирающими органами относительно требований законодательства; попросите их содействия.

13. Применяйте необходимые средства защиты (оборудование и одежду).

 

Смешивание

СОЖ всегда смешивается с соблюдением указаний от производителя и с использованием измерительных инструментов. Смешивание СОЖ «на глаз» недопустимо. Смеси готовятся согласно указаниям от производителя (содержащимся в брошюрах от производителя и/или документации к продукции).

Смешивание нельзя производить в маслосборнике. Смешивание в маслосборнике можно провести быстро, но при этом СОЖ не перемешается, как следует; и практически невозможно точно измерить концентрацию СОЖ.

 

Концентрация СОЖ

Если концентрация слишком высокая, это значит, что СОЖ много, а воды мало. Повышается расход, ухудшается теплообмен и смазка, повышается образование осадка и пены, а также сокращается срок службы режущего инструмента. Повышенная концентрация СОЖ приводит к загрязнению станка и повышенной токсичности, которая может вызвать раздражение кожных покровов. Пониженная концентрация ухудшает смазку, сокращает срок службы режущего инструмента, повышает скорость размножения бактерий и может вызвать ржавление станка.

Испарение вызывает ежедневную потерю от 3% до 10% воды. И вода, и концентрат теряются в результате разбрызгивания, утечек и образования аэрозолей. Ежедневная потеря СОЖ по всем причинам может составлять от 5% до 20%. Это означает, что концентрация СОЖ будет меняться ежедневно.

Состав СОЖ следует замерять каждое утро. По мере стабилизации системы можно будет перейти на еженедельные замеры. Всё будет зависеть от того, насколько хорошо функционирует система, и насколько она меняется каждый день. Охлаждающие устройства, установленные на маслосборниках или центральных резервуарах, уменьшают потери от испарения, способствуют увеличению срока службы режущего инструмента путём замедления размножения микробов и улучшают теплообмен через СОЖ.

 

Инспектирование системы

Инспектирование необходимо для отслеживания чистоты системы и качества СОЖ, а также для предупреждения отказов системы. Этим должны заниматься и операторы, и персонал по техобслуживанию.

Признаки необходимости замены или повышения качества СОЖ

• Чрезмерное накопление масла в маслосборнике.

• Накопление стружки в маслосборнике.

• Проблемы, связанные с пенообразованием.

• Протечки.

• Накопление грязи и отходов жизнедеятельности бактерий.

 

Регулярные работы по поддержанию качества

Важной частью таких работ является поддержание чистоты станка, трубопроводов для СОЖ и маслосборников. На чистом станке СОЖ используются более экономично и имеют более длительный срок службы. Любая грязь и масло, остающиеся в СОЖ, циркулируют вместе с ним, засоряя трубопроводы, загрязняя станок и вызывая повышенное размножение бактерий.

 

Взвесь и стружка

Повышенное содержание взвеси и стружки уменьшает объём маслосборника, ухудшает качество СОЖ и создаёт условия для размножения бактерий. Накопление осадка приводит к повышению температуры СОЖ. Взвесь и стружку следует удалять, как можно чаще.

 

Удаление стёкшего масла

Стёкшее масло, смазка и другие вещества сокращают срок службы СОЖ. Эти вещества являются питательной средой для бактерий, ухудшают теплообмен и повышают образование аэрозолей и дыма на рабочем месте. Стёкшее масло также ухудшает фильтрацию и образует осадок на деталях станка. Стёкшее масло следует отфильтровывать и удалять.

В ходе планового профилактического техобслуживания следует удалять масло и смазку из СОЖа, хотя, полностью устранить загрязнение невозможно. Масло либо всплывёт в тех ёмкостях, где СОЖ может отстаиваться некоторое время, или образует эмульсию в СОЖ. Всплывшее стекшее масло следует регулярно удалять в процессе техобслуживания. Всплывшее и эмульгированное масло можно удалять при помощи устройств для снятия шлака, коагуляторов систем фильтрации и впитывающих прокладок.

 

Поддержание чистоты

Загрязнители СОЖ, такие, как смазка и металлические частицы, всегда сопровождают металлообработку. Многие загрязнители, вызывающие необходимость преждевременной смены СОЖ, состоят из посторонних материалов, как, например, пыли с пола, чистящих веществ, растворителей, грязи, масла, табака или частиц пищи. Такие загрязнители оказывают очевидное негативное влияние на качество СОЖа, и от них следует избавляться, поддерживая чистоту в помещении. Уборщики не должны выбрасывать материалы в маслосборники.

 

Обеспечение качества масла без присадок

Качество масла без присадок обычно легче обеспечивать, чем качество водных СОЖ. Обеспечение качества масла без присадок предполагает удаление загрязняющих веществ (например, воды или стёкшего масла с других частей станка), удаление частиц путём фильтрации и добавление антиоксидантов. Присутствие воды ускоряет размножение микробов, в то время как стёкшее масло ухудшает действие добавок, предназначенных для улучшения смазки и смачиваемости. Стёкшее масло также повышает вязкость, ухудшая качество фильтрации.

Масло без присадок, в которое не попадают загрязняющие вещества, всё равно может нуждаться в замене из-за окисления. Окисление повышает вязкость, затрудняя фильтрацию частиц. Поэтому может понадобиться добавить в масло антиоксиданты.

 

Пенообразование

При некоторых условиях добавки и поверхностно-активные вещества в СОЖе могут вызывать пенообразование. Пена, в основном, состоит из воздуха, который изолирует СОЖ, прекращает испарение и задерживает тепло в СОЖе. Это может серьёзно повлиять на способность регулировать размер образующихся частиц. Пена чаще образуется в СОЖ, концентрация которых слишком высока, или, если в них используется «мягкая» вода. К этому добавляются механические явления, связанные со взбалтыванием, смешиванием с воздухом и т.д., что способствует пенообразованию.

Пенообразование образуется в присутствии поверхностно-активной жидкости (со смачивающими составами или эмульгаторами), которая взбалтывается при наличии воздуха. При высоких давлениях и высокой скорости потока СОЖ пенообразование трудно контролировать.

 

Способы уменьшить пенообразование СОЖ

1. Использовать СОЖ, устойчивый к пенообразованию

2. Уменьшить скорость потока СОЖ

3. Уменьшить взбалтывание

4. Уменьшить концентрацию СОЖ

5. Уменьшить поток воздуха в трубопроводе для СОЖ.

6. Заменить высокоскоростные форсунки для разбрызгивания на низкоскоростные форсунки большего размера.

7. Ликвидировать зоны свободного падения СОЖ, удлинив патрубки, по которым СОЖ возвращается в маслосборник так, чтобы концы находились ниже уровня жидкости.

8. Устранить крутые углы поворотов возвратного трубопровода для СОЖ и увеличить сечение трубопровода.

9. Удалить грязь, смазку и др. из форсунок.

10. Следить за техническим состоянием насосов.

11. Устранить протечки в насосах и трубопроводах, через которые в них может попадать воздух.

12. Маслосборник должен быть всегда полным, чтобы насосы не засасывали воздух.

13. Не допускать попадания фосфатных чистящих средств в СОЖ, т.к. они способствуют пенообразованию.

14. Использовать противопенные составы, как, например, жидкий кальций для уменьшения "мягкости" воды, что поможет уменьшить или устранить пенообразование.

15. Не используйте противопенные составы на основе кремния, т.к. они запечатывают поры в металлических поверхностях.

 

Пенообразование чаще происходит в новом СОЖ, т.к. в нём максимальна концентрация смачивающих добавок, а концентрация стёкшего масла, металлических и абразивных частиц минимальна. Загрязнители уменьшают пенообразование. Если СОЖ новый, может понадобиться добавить немного противопенного состава в бак, пока СОЖ немного не загрязнится и станет менее склонен к образованию пены.

 

Критерии смены СОЖ и чистки маслосборника:

1. pH-фактор меньше 8,0 (нормальный диапазон – от 8,5 до 9,4).

2. Концентрация СОЖ меньше 2,0% (нормальный диапазон – от 3,0% до 12,0%)

3. СОЖ имеет цвет от тёмно-серого до чёрного (нормальный цвет – молочно-белый, ярко-зелёный и др.).

4. Явно выраженный тухлый или кислый запах (норма – лёгкий запах химии).

Контроль

Автоматизация и

Роботизация

Адаптация
Технологических

ПРОцессов

© CaratPro, 2014-2017

Разработка и поддержка: ColorPink