Vízzel elegyített forgácsolási segédanyagok

Juhász Ilona kenéstechnikai szakértő, MOL-LUB Kft.

Kisdeák Lajos Kenéstechnikai Szolgáltatás vezető, MOL-LUB Kft.

Tartalom

A leggyakoribb alakítási eljárások

A fémmegmunkálási segédanyagok alkalmazásának céljai

A fémmegmunkáláshoz használt segédanyagok csoportosítása

A vízzel elegyített fémmegmunkálási segédanyagok összetétele

Kiválasztási szempontok

Emulziókeverés

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése és kezelése

A biológiai fertőzöttségről

Töltetcsere

2

A leggyakoribb alakítási eljárások

Forgácsleválasztáson alapuló technológiák Szabályos él-geometriájú szerszámmal végzett forgácsolás.

Esztergálás, marás, fúrás, gyalulás, vésés üregelés fogazás, fűrészelés, stb.

Szabálytalan él-geometriájú szerszámmal végzett forgácsolás

Köszörülés, finomfelületi megmunkálások

(tükrösítés, dörzscsiszolás, tükörsimítás), stb.

3

Forgácsleválasztás nélkül

megvalósított technológiák Melegalakítás

Hengerlés, kovácsolás, sajtolás, meleg pilgerezés, profilsajtolás, stb.

Hidegalakítás

Hengerlés, huzalhúzás, csőhúzás, mélyhúzás, előrefolyatás, hátrafolyatás, kivágás-lyukasztás, lemezsajtolás, stb.

PUMA 230 megmunkáló központ revolverfeje

Miért célszerű a fémmegmunkálási technológiákhoz segédanyagot használni?

A megmunkálási műveletek során hőenergia fejlődik → hűtés A képlékeny alakváltozás hatására hőenergia keletkezik.

Ennek nagysága segédanyag alkalmazásával nem befolyásolható, de a munkadarab, a szerszám és a forgács hőmérséklete csökkenthető

A szerszám, valamint a munkadarab és a forgács közötti súrlódás hőenergiát fejleszt

Ennek nagysága segédanyag alkalmazásával csökkenthető

A magas megmunkálási hőmérséklet csökkenti a szerszám éltartamát, rontja a méretpontosságot, és általában negatívan befolyásolja a felületi minőséget

A súrlódási hőenergia csökkentése → kenés A szerszám, valamint a munkadarab és a forgács között kenőfilmet kell létrehozni

A forgácsot el kell távolítani → tisztítás A megmunkálási zónában maradt forgács rontaná a felületi minőséget

4

A fémmegmunkálási segédanyagokkal szemben támasztott további követelmények 1.

Átmeneti korrózióvédelem A frissen megmunkált felületek könnyen korrodálnak, ennek megakadályozása átmenetileg a segédanyag által létesített bevonat feladata

Megfelelő viszkozitás Minél nagyobbak a szerszám és a munkadarab közötti erőhatások, annál nagyobb viszkozitású segédanyaggal hozható létre megfelelő kenőfilm

Szűrhetőség A lebegő forgács (amely elsősorban köszörülés és finom felületi megmunkálások esetén jellemző) szűréssel történő eltávolítása ne okozzon változást a segédanyagban

Hosszú élettartam Gazdaságossági kérdés, a gyakori csere növeli a költséget és az állásidőt

Alacsony habzási hajlam Buborékokat tartalmazó segédanyag nem kerülhet vissza a megmunkálási zónába, az erősen habzó segédanyag habja általában kifolyik a tartályból, a levegővel való intenzív érintkezés rövidíti a segédanyag élettartamát

5

A fémmegmunkálási segédanyagokkal szemben támasztott további követelmények 2.

Ragadás mentesség A ragadós bevonat nehezíti az ágyvezetékek mozgását és a mérőeszközök használatát

Jó keverhetőség Vízzel elegyített segédanyagok esetén fontos követelmény

Szerkezeti anyagokkal való jó összeférés Ne lágyítsa vagy keményítse a nemfémes anyagokat, színesfémeken ne okozzon foltosodást

Idegen olajokkal szemben kedvező viselkedés Vízzel elegyített segédanyagok esetén célszerű, ha az idegen olaj felúszik, így mechanikus módszerrel eltávolítható

Feleljen meg a környezetvédelmi és munkaegészségügyi előírásoknak Ne okozzon erős szagterhelést, bőrirritációt, a gőzei ne váltsanak ki légúti problémákat, ne tartalmazzon környezetet károsító komponenseket, stb.

6

A fémmegmunkáláshoz használt segédanyagok csoportosítása

7

Fémmegmunkálási segédanyagok

Vízzel elegyített segédanyagok

(ISO MA csoport)

Vízzel nem elegyítethető

segédanyagok (ISO MH csoport)

Emulziók Oldatok

„Olaj a vízben” „Víz az olajban”

Mikro- vagy makro-emulziók

(cseppmérettől függően)

A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Az „olaj a vízben” típusú segédanyagok alapkomponensei

Olaj, illetve olajat helyettesítő anyagok Ásványolaj finomítvány

Nafténes, vagy paraffinos bázisú ásványolajok alacsony aromástartalommal

A jellemző viszkozitás 40°C-on: 2-46 mm2/s

Szintetikus vegyületek

Poliészterek

Poliglikolok

Poli-alfa-olefinek

Stb.

Természetes eredetű észterek (növényi vagy állati eredetű, poláros molekulájú olajok)

Repceolaj, fenyőolaj

Halolaj, stb.

Víz A kereskedelemben kapható koncentrátumok – az ún. emulzolok – legfeljebb néhány százalék vizet tartalmaznak, ha ez a tárolási stabilitásuk biztosításához szükséges. Ilyen esetekben az emulzol fagyveszélyes. A víz döntő többsége a felhasználás helyén kerül a fémmegmunkálási segédanyagba.

8

A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Kiegészítő komponensek, vagy adalékok 1.

Kenőképesség javítók Természetes eredetű észterek

Zsírsavak

Hosszú szénláncú alkoholok

Szintetikus észterek, stb.

Alacsony hőmérsékleten is adszorpciós réteget alkotnak a fémfelületeken

EP/AW adalékok (Extreme Pressure, AntiWear) Kénvegyületek

Klórvegyületek

Foszforvegyületek

Nitrogénvegyületek

Szuperbázikus szulfonátok, stb.

Az aktiválási hőmérsék- letükön kváziszilárd kenő- réteget hoznak létre

9

A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Kiegészítő komponensek, vagy adalékok 2.

Emulgeátorok

Anionos emulgeátorok: víz az olajban emulzió

Kationos emulgeátorok: olaj a vízben emulzió

Nemionos emulgeátorok

Az emulgeátorok poláros molekulái megakadályozzák hogy a diszkrét cseppek

koglomerátumokká alakuljanak

Korróziógátlók

Alkoholok

Ketonok

Szerves savak és sóik

Észterek, fenolok, stb.

10

Anionos emulgeátor Kationos emulgeátor

Ilyenkor fontos az átmeneti korrózióvédelem

A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Kiegészítő komponensek, vagy adalékok 3.

Baktericid és fungicid adalékok Az emulziók kedvező életfeltételeket biztosítanak a mikroorganizmusok (baktériumok és gombák) számára

Az egyszerű összetételű emulziók könnyen elfertőződnek

A korszerű – ún. biostabil – emulziók adalékai gátolják a mikroorganizmusok szaporodását, de nem képesek azt teljesen megakadályozni

A biostabil emulziók is tartalmaznak batericid és fungicid adalékokat, de kevesebbet, mint az egyszerű összetételű termékek

A batericid és fungicid adalékok egészségkárosító anyagok, könnyen okozhatnak bőrirritációt és légúti megbetegedéseket

Habzásgátló adalékok Az emulziók olajtartalmának felületi feszültsége a használat során kémiai változások és a bekerült idegen anyagok miatt csökken a habzási hajlamuk nő

A habzásgátló anyagok két típusa

Szilikonos – káros hatással lehet a későbbi felületkezelési műveletekre

Szilikonmentes

Egyéb adalékok Oxidációgátlók, oldásközvetítők, ködképződésgátlók, színezékek, illatanyagok, stb.

11

A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 1.

A kiválasztás összetett feladat, nincsenek örök érvényű szabályok Sokféle megmunkálási technológia létezik

A technológiai paraméterek széles skálán változhatnak

Sokféle anyagminőség fordul elő

Az emulzióellátó rendszerek nagymértékben különbözhetnek

Eltérő tartalmú és színvonalú lehet az emulziós rendszerek állapotfelügyelete és karbantartása

Stb.

12

A kiválasztás céljai Minimális selejt

Méretpontosság

Kiváló felületi minőség

Költséghatékonyság

Termelékenység

Alacsony kenőanyag költség

A hűtő-kenő folyadék a szerszám furatán keresztül jut

el nagy nyomással a megmunkálási zónába

A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 2.

Néhány megmunkálási

technológia jellemzése Nagy erőhatások (magas nehézségi fok) esetén jó kenést kell biztosítani (pl. EP hatású vágóolajjal)

Ha a vágósebesség nagy, a hűtőhatásra kell kiemelt hangsúlyt helyezni (pl. alacsony koncentrációjú emulzióval)

A tisztítóhatás mértéke elsősorban a megmunkálás geometriai viszonyaitól, és a képződő forgács jellegétől függ

Mélyfúrás esetén jó mosóhatás szükséges, míg nagyoló esztergálás-nál a mosóhatás másodlagos szempont

13

Megmunkálási

technológia

Nehézségi

fok

Vágó-

sebesség

Emulzió

koncentráció

Külső-belső

üregelés

Magas Alacsony 6 . . .15

Mélyfúrás 6 . . .15

Menetvágás 5. . .10

Fűrészelés 4,5 . . .8

Fúrás 4 . . .8

Lefejtő marás 4 . . .8

Marás 4 . . .8

Esztergálás 4 . . .8

Automata

megmunkálás 4 . . .8

Menetköszörülés 3,5 . . . 4,5

Palástköszörülés 3 . . .4

Síkköszörülés Alacsony Magas 3 . . .4

Magas koncentrációigény esetén vágóolaj is használható, ha

biztosítható elegendő mértékű mosó- és hűtőhatás

A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 3.

Az anyagminőség hatása Acélok és magas szilíciumtartalmú alumíniumötvözetek esetén jó kenőképességet és EP hatást kell biztosítani

A vasöntvények megmunkálása kiváló mosóképességet igényel

Színes- és könnyűfémek foltmentes felületének biztosításához speciális hűtő-kenő folyadékok szükségesek (fémpasszívátorok alkalmazása, kiváló korrózióvédelem)

A megmunkálási technológia hatása Az EP hatás, a kenőképesség, a mosóképesség, a habzási hajlam, a hűtés és a szűrhetőség mértékének helyes megválasztása

Pl. köszörülés esetén az EP hatásra és jó kenőképességre nincs szükség, a többi jellemzőnek viszont magas szinten kell lenni. Célszerű, ha az alkalmazott segédanyag átlátszó, vagy áttetsző (valódi oldat → szintetikus vagy félszintetikus kenőanyag)

14

Köszörüléshez gyakran használnak áttetsző segédanyagot

A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 4.

A megmunkáló gép kialakításának figyelembevétele Milyen nyomást létesítenek a szivattyúk → habzási hajlam

Milyen szűrők, illetve ülepítő berendezések találhatók → szűrhetőség, ülepedési hajlam

Mekkora az idegenolaj bejutás veszélye → idegenolajjal szembeni viselkedés

Mennyire tisztítható a rendszer, vannak-e pangó folyadékterek, stb. → biológiai fertőzésekkel szembeni ellenálló képesség

Az üzemi karbantartási gyakorlat Alacsony színvonalú rendszer- és folyadék-karbantartás esetén „strapabíró” segédanyagra van szükség

Munkaegészségügyi követelmények biztosításának feltételei Elszívó berendezések hiányában fontos követelmény az alacsony ködképző hajlam biztosítása

Figyelemmel kell lenni az alkalmazott egyéni védőeszközök (védőkesztyűk, bőrápoló krémek stb.) alkalmazásának mértékére és színvonalára

15

Emulziókészítés

Az emulzió minőségét befolyásoló tényezők A készítéséhez használt víz minősége

Az emulziókészítés módja

A javasolt vízminőség

A vízminőség által befolyásolt emulzió-jellemzők Stabilitás

Maradék, üledékképződés

Korrózió elleni védelem

Biológiai ellenálló képesség

Mosóképesség, tisztaság

Kenőképesség

16

Jellemzők Ajánlás Vizsgálati módszer

Keménység noK 9-15 ISO 11885

pH érték 6..7 DIN 51369

Klorid tartalom mg/l, legfeljebb 25 ISO 10304-1

Mechanikai szennyezettség mentes vizuális

Mikroorganizmusok száma csira/cm3 legfeljebb 103 Dipslide, ISO 6222

Nitrát tartalom mg/l, legfeljebb 50 ISO 10304-1

Emulziókészítés

A túl kemény víz hatása A kemény víz (magasabb, mint 22 n0K)

Oldhatatlan üledékképződéshez vezet

Stabilitási problémát okoz

Korróziót vált ki

A mosóképesség romlását okozhatja.

A túl lágy víz hatása Habzási problémák

17

Stabilitási probléma Habzási probléma

Emulziókészítés

Az emulziókészítés legfontosabb szabályai Az emulzol és a víz hőmérséklete legyen 10°C felett

Mindig a vízhez keverjük az emulzolt

A keverés lehet

Lassú, mechanikus (kis mennyiség esetén)

Levegővel történő keverés

Emulziókeverő használatával (venturi elven működő berendezés, a koncentráció beállítható)

Ne keverjünk emulziót a megmunkáló gép tartályában!

18

Venturi elven működő emulziókeverő berendezés

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése

A töltet külső megjelenése 1. Emulziószint

Alacsony szint esetén a szivattyú levegőt szívhat, ami rendellenes habzást okozhat

Hőmérséklet

A magas hőmérséklet sokszor arra utal, hogy a tartály nagy részét forgács tölti ki, a kis térfogatú emulzió pedig túlmelegszik

Szag

A „hétfő reggeli szag” (kénhidrogénszerű) - anaerob baktériumok elszaporodását jelzi, ami pH csökkenést, gyengébb korrózióvédelmet, szeparációt, bőrirritációt okozhat.

A jellegzetes rothadás szag aerob baktériumok elszaporodására utal, ami pH csökkenést, gyengébb teljesítményszintet, emulzió szétesést, bőrirritációt és korróziót okozhat.

Fojtó szagú gőzt tapasztalunk, ha a töltetben illékony amin- vagy formaldehid vegyületek keletkeznek, ami légúti irritációt okoz.

19

A biológiai fertőzöttség biztos jele

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése

A töltet külső megjelenése 2. Az emulzió színe

Sötét, olajos → idegen olaj hozzáfolyás, könnyen vezethet bakteriális fertőzöttséghez

Szürkés, nem homogén → bakteriális fertőzöttség, magas vízkeménység, ami emulzió szétválást, bőrirritációt okozhat

Barna, kékeszöld, rózsaszín és egyéb → vas és rézionok beoldása a megmunkált munkadarabból, illetve kobalt beoldás a szerszámból, ami munkaegészségügyi problémákhoz illetve korrózióhoz vezethet

Kiválások

Biofilm az emulzió felszínén vagy a tartály falán → biológiai fertőzöttség, ami az emulzió szétválását eredményezheti és bőrirritációt okozhat

A gép belsejében, a tartály falán, szűrökön, szivattyúkon megjelenő világos kiválások gombásodásra utalnak → a szűrőrendszer és a vezetékek eltömődéséhez vezethet, illetve irritációt okozhat

Világos kiválások a gép felületein és a szűrőkön → szappanképződés (Ca, Mg) a magas vízkeménység miatt, ami lerontja az emulzió szűrhetőségét, mosóképességét és rendellenes szerszámkopást idézhet elő.

20

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése

Koncentráció A túl alacsony koncentráció korróziót, biológiai fertőzöttséget, rendellenes szerszámkopást, stabilitási problémát okozhat

A túl magas koncentráció rendellenes habzást, irritációt, ragadást, kiválást és akár 20-100 %-kal magasabb koncentrátum felhasználást eredményezhet

A koncentráció helyszíni mérése Kézi refraktométerrel

A leolvasott értéket a konkrét emulzióra jellemző állandóval meg kell szorozni

21

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése

A koncentráció változása A töltet koncentrációja csökkenhet, ha az eltávolított forgácsra sok emulzol tapad

A koncentráció növekedhet, ha a víz jelentős mértékben párolog

A koncentráció konkrét változása függ a technológiától és az emulziós rendszer kialakításától

A koncentráció helyreállítása Mindig törzsoldattal történjen, tehát ne használjunk koncentrátumot, vagy tiszta vizet

22

az emulzió mért olajtartalma

az emulzió térfogataránya

a törzsemulzió olajtartalma

a törzsemulzió térfogataránya

az emulzió előírt olajtartalma

A koncentráció

helyreállításának szabálya

Példa a koncentráció növelésére

Példa a koncentráció csökkentésére

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése

pH mérés A pH értéke termékenként más és más, de alkalmas a változások nyomon követésére

A pH csökkenésének lehetséges okai

Alacsony koncentráció

Biológiai fertőzöttség (baktériumok elszaporodása)

Az emulzió komponensei között lejátszódó kémiai reakciók (pl. elégtelen kenőképesség miatt kialakuló helyi túlmelegedés következtében)

Szennyeződés idegen anyagokkal

A pH növekedésének lehetséges okai

Magas koncentráció

Szennyeződés idegen anyagokkal

Rendszertisztító adalék maradt a töltetben

Utóadalékok használata

23

Digitális pH mérő pH mérésére alkalmas tesztcsíkok

Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése

A nitrit- és nitrát-tartalom mérése Az emulzió nitrit- és nitrát-tartalma szekunder aminok jelenlétében nitrózamin képződéséhez vezet, ami egészségügyi kockázatokkal jár

A nitrit- és nitrát-tartalom ellenőrzése teszt csíkokkal egyszerűen elvégezhető

Az emulzió megengedett nitrit tartalma max. 20 ppm

Ha az emulziót nem ivóvízből készítjük, a nitrit- és nitrát-tartalmat előzetesen ellenőrizni kell. Az ivóvíz maximális nitrát-tartalma 50 ppm

A vízkeménység mérése Szintén tesztcsíkokkal végezhető el

Az emulziótöltetek keménységet okozó sótartalma használat közben általában növekedik.

A helyreállítás lágyvízből készített törzsoldattal lehetséges

A klorid-tartalom mérése Kloridok az emulzió készítéséhez használatos vízzel, vagy külső szennyezőkkel juthatnak be

A magas klorid-tartalom növeli a korróziós veszélyt

A megengedett határérték 50-250 ppm, az emulzió típusától függően

A helyreállítás frissítéssel történhet

24

A mikrobiológiai fertőzöttségről Ez a legsúlyosabb probléma

A mikrobiológiai fertőzöttség mérése A helyszíni mérésekhez az ún. dipslide teszt terjedt el

Az egyik oldalán a baktérium csíraszám, míg a másikon a gombatelepek száma olvasható le.

A megengedhető csíraszám mennyisége 105 -106 csíra/ml, a gombatelepszám felső határértéke 103 csíra/ml

A mikrobiológiai elfertőződés okai 1. Nem megfelelő védelemmel rendelkező termék használata miatt

Alacsony alkalmazási koncentráció miatt

Magas szennyezőanyag-tartalom tartalom miatt

Idegenolaj (szánkenő-, hidraulika-, hajtómű-) bejutása miatt

A munkadarab felületén lévő, az előző megmunkálásból származó kenőanyag, korrózióvédő olaj, festék, reve, stb. bejutása miatt

A tartály forgáccsal való feltöltődése miatt, (a működő emulzió mennyisége kevés)

Az emulziós tartály szeméttárolóként történő használata miatt (cigarettacsikkek, ételmaradékok – pl. almacsutka – bedobálása, felmosó víz beöntése, stb.)

25

A dipslide teszt eszköze

A mikrobiológiai fertőzöttségről Ez a legsúlyosabb probléma

A mikrobiológiai elfertőződés okai 2. A levegőből származó baktériumok és gomba spórák bejutása miatt

Az emulzió ellátó rendszerben lévő pangó, nem mozgó folyadékterek miatt

Helytelen gépkialakítás miatt (pl. nincs ülepedési, olajkiválási, idegenolaj eltávolítási és szűrési lehetőség)

A bekeveréshez használatos víz magas csíraszáma miatt

Nagyon gyakori, hosszú állásidők miatt

A szakszerű karbantartási gyakorlat hiánya miatt

A biológiai fertőzöttség következményei Kellemetlen szag

pH csökkenés

Korrózió

A mosóképesség csökkenése

Rendellenes habzás

Romló szerszám éltartamok

Felerősödhetnek a bőrirritációs problémák

Szűrő és csővezeték eltömődések

Kiválások a gép belső terében, a szivattyúnál, a szűrőnél és a pangó folyadéktereket határoló felületeken.

26 Idegen olaj eltávolítás szkimmerrel

A mikrobiológiai fertőzöttségről. Töltetcsere Ez a legsúlyosabb probléma

Teendők Ismert viselkedésű rendszer esetén a biológiai fertőzöttség rendszeres ellenőrzése nem szükséges, mivel egyéb jelekből (külső, szak, pH érték, stb.) következtethetünk rá

A gombás fertőzöttség jelei gyakran hamarabb láthatóak a szűrőn illetve a tartály kevésbé mozgó részein, mint azt a dipslide test mutatja

Rendellenes biológiai fertőzöttség esetén a koncentráció 1-2 tf%-os emelése és baktericid illetve fungicid adalék használata javasolt

Erőteljes gombás fertőződés esetén a teljes emulzió ellátó rendszer mechanikus tisztítására lehet szükség

Az emulziótöltet cseréje Az élettartamának végére ért töltete cserélni kell

Az élettartam végét az jelenti, ha a töltet paraméterei gondos karbantartással sem tarthatók az előírt értékek között (ennek oka a kémiai elhasználódás, adalék-kimerülés, stb.)

Töltetcsere esetén a rendszert fertőtleníteni kell akkor is, ha még nem mutatkoztak a mikrobiológiai károsodás jelei

A régi töltetbe 0,5-2% baktericid-fungicid adalékot kell adagolni

A töltettel 8-24 óra hosszat – fokozott elővigyázatosság mellett – dolgozni kell

A töltet leengedését mechanikai tisztításnak kell követnie, majd a rendszert a már ismertetett módon elkészített új töltettel fel kell tölteni 27

28 Presenting to [name]

Köszönöm a figyelmet