Vízzel elegyített forgácsolási segédanyagok - BME - …...A leggyakoribb alakítási...
Transcript of Vízzel elegyített forgácsolási segédanyagok - BME - …...A leggyakoribb alakítási...
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