KapalinyEdit
Obecně existují tři typy kapalin: minerální, polosyntetické a syntetické. Polosyntetické a syntetické řezné kapaliny představují pokusy o spojení nejlepších vlastností oleje s nejlepšími vlastnostmi vody suspendováním emulgovaného oleje ve vodní bázi. Mezi tyto vlastnosti patří: inhibice koroze, tolerance širokého rozsahu tvrdosti vody (zachování stability pH kolem 9 až 10), schopnost pracovat s mnoha kovy, odolnost proti tepelnému rozkladu a ekologická bezpečnost.
Voda je dobrým vodičem tepla, ale jako řezná kapalina má nevýhody. Snadno vře, podporuje rezavění strojních součástí a špatně maže. Proto jsou k vytvoření optimální řezné kapaliny nutné další složky.
Minerální oleje, které jsou na bázi ropy, se poprvé začaly používat při řezání koncem 19. století. Liší se od hustých, tmavých řezných olejů bohatých na síru, které se používají v těžkém průmyslu, až po lehké, čiré oleje.
Semi-syntetické chladicí kapaliny, nazývané také rozpustný olej, jsou emulzí nebo mikroemulzí vody s minerálním olejem. V dílnách používajících britskou angličtinu se rozpustný olej hovorově označuje jako SUDS. Ty se začaly používat ve 30. letech 20. století. Typický CNC obráběcí stroj obvykle používá emulgovanou chladicí kapalinu, která se skládá z malého množství oleje emulgovaného do většího množství vody pomocí detergentu.
Syntetické chladicí kapaliny vznikly koncem 50. let 20. století a jsou obvykle na bázi vody.
Oficiální technikou měření koncentrace oleje ve vzorcích řezné kapaliny je ruční titrace: 100 ml zkoušené kapaliny se titruje 0,5M roztokem HCl do koncové hodnoty pH 4 a objem titrantu použitý k dosažení koncové hodnoty se použije k výpočtu koncentrace oleje. Tato technika je přesná a není ovlivněna kontaminací kapaliny, ale musí ji provádět vyškolený personál v laboratorním prostředí. Ruční refraktometr je průmyslovým standardem používaným ke stanovení směšovacího poměru ve vodě rozpustných chladicích kapalin, který odhaduje koncentraci oleje z indexu lomu vzorku měřeného ve stupnici Brix. Refraktometr umožňuje měření koncentrace oleje in situ v průmyslových provozech. Kontaminace vzorku však snižuje přesnost měření. K měření koncentrace oleje v řezných kapalinách se používají další techniky, například měření viskozity kapaliny, hustoty a rychlosti ultrazvuku. Jiná zkušební zařízení se používají ke stanovení takových vlastností, jako je kyselost a vodivost.
Mezi další patří:
- Petrolej a alkohol často poskytují dobré výsledky při práci s hliníkem.
- WD-40 a 3-In-One Oil fungují dobře na různé kovy. Druhý jmenovaný má zápach citronely; pokud vás tento zápach uráží, minerální olej a univerzální mazací oleje fungují přibližně stejně.
- Jako řezný olej funguje Way oil (olej vyráběný pro dráhy obráběcích strojů). Některé šroubovací stroje jsou ve skutečnosti konstruovány tak, aby používaly jeden olej jako cestový i řezný olej. (Většina obráběcích strojů považuje cestové mazivo a chladicí kapalinu za samostatné věci, které se během používání nevyhnutelně mísí, což vede k tomu, že se k jejich zpětnému oddělení používají odpěňovače oleje).
- Motorové oleje mají k obráběcím strojům poněkud komplikovaný vztah. Přímočaré nedetergentní motorové oleje jsou použitelné a ve skutečnosti byly před desítkami let doporučenými oleji pro vřeteno a dráhu (v tomto pořadí) u ručních obráběcích strojů oleje SAE 10 a 20, ačkoli dnes v komerčním obrábění převládají specializované receptury olejů pro dráhu. Zatímco téměř všechny motorové oleje mohou fungovat jako adekvátní řezné kapaliny z hlediska samotného řezného výkonu, moderním vícestupňovým motorovým olejům s detergenty a dalšími přísadami je lepší se vyhnout. Tato aditiva mohou představovat nebezpečí koroze mědi a bronzu, které mají obráběcí stroje často v ložiskách a maticích vodicích šroubů (zejména starší nebo ruční obráběcí stroje).
- Dielektrická kapalina se používá jako řezná kapalina v elektroerozivních strojích (EDM). Obvykle se jedná o deionizovanou vodu nebo petrolej s vysokým bodem vzplanutí. Intenzivní teplo vzniká při řezání elektrodou (nebo drátem) a kapalina se používá ke stabilizaci teploty obrobku spolu s odplavením všech erodovaných částic z bezprostředního pracovního prostoru. Dielektrická kapalina je nevodivá.
- Při řezání plazmovým obloukem (PAC) se používají kapalinou (vodou nebo ropným olejem) chlazené vodní stoly.
- Jako mazivo se používá netoxický olej nejvyšší kvality. Používá se v kovozpracujícím průmyslu jako řezná kapalina pro hliník. Pro obrábění, řezání závitů a vrtání hliníku je lepší než petrolej a různé řezné kapaliny na bázi vody.
Pasty nebo gelyUpravit
Řezná kapalina může mít také formu pasty nebo gelu, pokud se používá pro některé aplikace, zejména pro ruční operace, jako je vrtání a závitování. Při řezání kovu pásovou pilou je běžné pravidelně přejíždět tyčinkou pasty po pilovém kotouči. Tento produkt je svým tvarem podobný rtěnce nebo včelímu vosku. Dodává se v kartonové tubě, která se při každém použití pomalu spotřebovává.
Aerosoly (mlhy)Upravit
Některé řezné kapaliny se používají ve formě aerosolu (mlhy) (vzduch s rozptýlenými drobnými kapičkami kapaliny). Hlavní problémy s mlhami spočívaly v tom, že jsou spíše škodlivé pro pracovníky, kteří musí dýchat okolní vzduch zamlžený mlhou, a že někdy ani příliš dobře nefungují. Oba tyto problémy pramení z nepřesné dodávky, díky níž se mlha často dostává všude a po celou dobu kromě rozhraní řezu, během řezu – jediného místa a času, kde je žádoucí. Novější forma dodávání aerosolu, MQL (minimum quantity of lubricant), však oběma těmto problémům předchází. Aerosol je dodáván přímo přes drážky nástroje (přichází přímo přes samotnou destičku nebo kolem ní – ideální typ dodávky řezné kapaliny, který tradičně nebyl k dispozici mimo několik málo kontextů, jako je vrtání pistolí nebo drahá, nejmodernější dodávka kapaliny při výrobním frézování). Aerosol MQL je dodáván tak přesně cíleným způsobem (s ohledem na umístění i načasování), že čistý efekt se z pohledu obsluhy jeví téměř jako suché obrábění. Třísky se obecně jeví jako třísky obráběné nasucho, nevyžadují odvodnění, a vzduch je tak čistý, že obráběcí buňky mohou být umístěny blíže ke kontrole a montáži než dříve. MQL nezajišťuje příliš velké chlazení ve smyslu přenosu tepla, ale jeho dobře cílené mazací působení především zabraňuje vzniku části tepla, což pomáhá vysvětlit jeho úspěch.
Chladicí kapalina CO2Edit
Dioxid uhličitý (chemický vzorec CO2) se také používá jako chladicí kapalina. Při tomto použití se kapalný CO2 pod tlakem nechá rozpínat, což je doprovázeno poklesem teploty, který je dostatečný k tomu, aby došlo ke změně fáze na pevnou. Tyto pevné krystaly jsou přesměrovány do zóny řezu buď vnějšími tryskami, nebo přívodem přes vřeteno, a zajišťují tak teplotně řízené chlazení řezného nástroje a obrobku.
Vzduch nebo jiné plyny (např. dusík)Upravit
Původní chladicí kapalinou při obrábění byl samozřejmě okolní vzduch. Stlačený vzduch, přiváděný potrubím a hadicemi ze vzduchového kompresoru a vypouštěný z trysky namířené na nástroj, je někdy užitečnou chladicí kapalinou. Síla dekompresního proudu vzduchu odfoukává třísky a samotná dekomprese má mírný chladicí účinek. Výsledkem je, že teplo z obráběného řezu je odváděno o něco lépe než samotným okolním vzduchem. Někdy se do proudu vzduchu přidávají kapaliny, které vytvářejí mlhu (výše popsané mlžné chladicí systémy).
Podobným způsobem se někdy používá kapalný dusík dodávaný v tlakových ocelových lahvích. V tomto případě stačí k zajištění silného chladicího účinku vaření. Již léta se tak děje (v omezených aplikacích) zaplavením pracovní zóny. Od roku 2005 se tento způsob chlazení používá způsobem srovnatelným s MQL (s dodávkou přes vřeteno a přes hrot nástroje). Tím se tělo a hroty nástroje ochladí do té míry, že působí jako „tepelná houba“, která nasává teplo z rozhraní nástroj-tříska. Tento nový typ dusíkového chlazení je stále předmětem patentu. Životnost nástroje se při frézování houževnatých kovů, jako je titan a inconel, zvýšila desetinásobně.
Jako účinnou chladicí kapalinu lze při práci s horkými kusy, které nelze chladit alternativními metodami, použít také proud vzduchu v kombinaci s rychle se odpařující látkou (např. alkoholem, vodou atd.).
Dřívější praxeEdit
- V obráběcí praxi 19. století nebylo neobvyklé používat čistou vodu. Jednalo se prostě o praktické řešení, jak udržet frézu chladnou, bez ohledu na to, zda poskytovala nějaké mazání na rozhraní břit-tříska. Uvážíme-li, že tehdy ještě nebyla vyvinuta rychlořezná ocel (HSS), je potřeba chladit nástroj o to zřejmější. (HSS si při vysokých teplotách zachovává svou tvrdost, ostatní uhlíkové nástrojové oceli nikoliv.) Zlepšením byla sodná voda (hydrogenuhličitan sodný ve vodě), která lépe zabraňovala rezivění kluzných ploch stroje. Tyto možnosti se dnes obecně nepoužívají, protože jsou k dispozici účinnější alternativy.
- V minulosti byly velmi oblíbené živočišné tuky, jako je lůj nebo sádlo. Dnes se používají zřídka, protože existuje široká škála jiných možností, ale zůstávají jako jedna z možností.
- Staré učební texty pro obráběče hovoří o používání červeného a bílého olova, často přimíchaného do sádla nebo sádlového oleje. Tato praxe je zastaralá kvůli toxicitě olova.
- Od poloviny 20. století do 90. let 20. století se používal 1,1,1-trichlorethan jako přísada pro zvýšení účinnosti některých řezných kapalin. V dílenském slangu se mu říkalo „jedna-jedna-jedna“. Kvůli svým vlastnostem, které poškozují ozónovou vrstvu a poškozují centrální nervový systém, byl postupně vyřazen.
.