Skærevæske | SG Web

VæskerRediger

Der findes generelt tre typer væsker: mineralske, halvsyntetiske og syntetiske. Semi-syntetiske og syntetiske skærevæsker er forsøg på at kombinere de bedste egenskaber ved olie med de bedste egenskaber ved vand ved at opslæbe emulgeret olie i en vandbaseret væske. Disse egenskaber omfatter: rustbeskyttelse, tolerance over for et bredt spektrum af vandhårdhed (pH-stabilitet omkring 9-10), evne til at arbejde med mange metaller, modstandsdygtighed over for termisk nedbrydning og miljøsikkerhed.

Vand er en god varmeleder, men har ulemper som skærevæske. Det koger let, fremmer rustdannelse af maskindele og smører ikke godt. Derfor er det nødvendigt med andre ingredienser for at skabe en optimal skærevæske.

Mineralolier, som er petroleumsbaserede, blev først anvendt til skæreapplikationer i slutningen af det 19. århundrede. De varierer fra de tykke, mørke, svovlholdige skæreolier, der anvendes i sværindustrien, til lette, klare olier.

Semi-syntetiske kølemidler, også kaldet opløselig olie, er en emulsion eller mikroemulsion af vand med mineralolie. På værksteder, der anvender britisk engelsk, kaldes soluble oil i daglig tale for SUDS. Disse begyndte at blive brugt i 1930’erne. En typisk CNC-værktøjsmaskine anvender normalt emulgeret kølemiddel, som består af en lille mængde olie, der er emulgeret i en større mængde vand ved hjælp af et detergent.

Syntetiske kølemidler stammer fra slutningen af 1950’erne og er normalt vandbaserede.

Den officielle teknik til at måle oliekoncentrationen i skærevæskeprøver er manuel titrering: 100 ml af den testede væske titreres med en 0,5 M HCl-opløsning til et slutpunkt på pH 4, og den mængde titreringsmiddel, der anvendes til at nå slutpunktet, anvendes til at beregne oliekoncentrationen. Denne teknik er nøjagtig og ikke påvirket af væskeforurening, men skal udføres af uddannet personale i et laboratoriemiljø. Et håndholdt refraktometer er den industrielle standard, der anvendes til bestemmelse af blandingsforholdet mellem vandopløselige kølemidler, som estimerer oliekoncentrationen ud fra prøvens brydningsindeks målt i Brix-skalaen. Refraktometeret gør det muligt at foretage in situ-målinger af oliekoncentrationen i industrianlæg. Forurening af prøven reducerer imidlertid målingens nøjagtighed. Der anvendes andre teknikker til måling af oliekoncentrationen i skærevæsker, f.eks. måling af væskens viskositet, densitet og ultralydshastighed. Andet testudstyr bruges til at bestemme egenskaber som surhedsgrad og ledningsevne.

Andre omfatter:

Kerosin og gnidningsalkohol giver ofte gode resultater ved arbejde på aluminium.
WD-40 og 3-In-One Oil virker godt på forskellige metaller. Sidstnævnte har en citronellalugt; hvis lugten forstyrrer, virker mineralolie og almindelige smøreolier nogenlunde det samme.
Way oil (den olie, der er fremstillet til værktøjsmaskiner) fungerer som skæreolie. Faktisk er nogle skruemaskiner konstrueret til at bruge én olie som både vejolie og skæreolie. (De fleste værktøjsmaskiner behandler vejolie og kølevæske som separate ting, der uundgåeligt blandes under brug, hvilket fører til, at man bruger olieafskummere til at skille dem ad igen.)
Motorolier har et lidt kompliceret forhold til værktøjsmaskiner. Motorolier uden vaskepulver kan anvendes, og faktisk var SAE 10- og SAE 20-olier for årtier siden de anbefalede spindel- og vejolier på manuelle værktøjsmaskiner, selv om der i dag anvendes dedikerede vejolier til kommerciel bearbejdning. Selv om næsten alle motorolier kan fungere som passende skærevæsker alene med hensyn til deres skæreevne, er det bedst at undgå moderne flerlags-motorolier med detergenter og andre tilsætningsstoffer. Disse tilsætningsstoffer kan udgøre et problem med kobberkorrosion af messing og bronze, som værktøjsmaskiner ofte har i deres lejer og skruemøtrikker (især ældre eller manuelle værktøjsmaskiner).
Dielektrisk væske anvendes som skærevæske i elektriske udladningsmaskiner (EDM’er). Det er normalt afioniseret vand eller en petroleum med højt flammepunkt. Der genereres intens varme ved elektrodens (eller trådens) skærevirkning, og væsken anvendes til at stabilisere emnets temperatur samt til at skylle eventuelle eroderede partikler ud af det umiddelbare arbejdsområde. Den dielektriske væske er ikke ledende.
Væske (vand eller petroleumolie) afkølede vandborde anvendes ved plasmabueskæringsprocessen (PAC).
Som smøremiddel anvendes neatsfoot oil af den højeste kvalitet. Den anvendes i metalforarbejdende industrier som skærevæske til aluminium. Til bearbejdning, gevindskæring og boring af aluminium er den overlegen i forhold til petroleum og forskellige vandbaserede skærevæsker.

Pastaer eller gelerRediger

Skærevæske kan også have form af en pasta eller gel, når den anvendes til visse anvendelser, især ved håndarbejde som boring og gevindskæring. Ved savning af metal med en båndsave er det almindeligt, at der med jævne mellemrum køres en pind med pasta mod klingen. Dette produkt har samme formfaktor som læbestift eller bivoks. Det leveres i et paprør, som langsomt bliver opbrugt ved hver påføring.

Aerosoler (tåger)Rediger

Nogle skærevæsker anvendes i aerosolform (tåge) (luft med små dråber væske spredt ud over hele luften). De største problemer med tåger har været, at de er ret dårlige for arbejderne, som skal indånde den omgivende tågeforurenede luft, og at de nogle gange ikke engang virker særlig godt. Begge disse problemer skyldes den upræcise tilførsel, som ofte gør, at tågen er overalt og hele tiden, undtagen ved skærefladen, under snittet – det eneste sted og tidspunkt, hvor den er ønsket. En nyere form for aerosoltilførsel, MQL (minimumsmængde af smøremiddel), undgår imidlertid begge disse problemer. Aerosolet leveres direkte gennem værktøjets spoler (det kommer direkte gennem eller omkring selve skæret – en ideel form for levering af skærevæske, som traditionelt ikke har været tilgængelig uden for nogle få sammenhænge som f.eks. pistolboring eller dyr, avanceret væsketilførsel ved produktionsfræsning). MQL’s aerosol leveres på en så præcis målrettet måde (både med hensyn til placering og timing), at nettoeffekten næsten virker som tør bearbejdning fra operatørens perspektiv. Spånerne virker generelt som tørbearbejdede spåner, der ikke kræver nogen dræning, og luften er så ren, at bearbejdningscellerne kan placeres tættere på inspektion og samling end tidligere. MQL giver ikke meget køling i form af varmeoverførsel, men dens målrettede smørevirkning forhindrer, at noget af varmen overhovedet bliver genereret, hvilket er med til at forklare dens succes.

CO2-kølemiddelRediger

Koldioxid (kemisk formel CO2) anvendes også som kølemiddel. I denne anvendelse får tryksat flydende CO2 lov til at udvide sig, og dette ledsages af et temperaturfald, der er tilstrækkeligt til at forårsage en faseændring til et fast stof. Disse faste krystaller ledes ind i skærezonen enten ved hjælp af eksterne dyser eller gennem spindelen for at opnå temperaturstyret køling af skæreværktøjet og emnet.

Luft eller andre gasser (f.eks. nitrogen)Rediger

Luft var naturligvis det oprindelige kølemiddel til bearbejdning. Komprimeret luft, der leveres gennem rør og slanger fra en luftkompressor og udledes fra en dyse rettet mod værktøjet, er undertiden et nyttigt kølemiddel. Kraften fra den dekomprimerende luftstrøm blæser spåner væk, og selve dekomprimeringen har en svag kølevirkning. Nettoresultatet er, at varmen fra bearbejdningssnittet transporteres en smule bedre væk end ved hjælp af omgivende luft alene. Undertiden tilsættes væsker til luftstrømmen for at danne en tåge (tågekølesystemer, beskrevet ovenfor).

Flydende nitrogen, der leveres i trykflasker af stål, anvendes undertiden på lignende måde. I dette tilfælde er kogning nok til at give en kraftig køleeffekt. I årevis er dette blevet gjort (i begrænsede anvendelser) ved at oversvømme arbejdsområdet. Siden 2005 er denne form for kølemiddel blevet anvendt på en måde, der kan sammenlignes med MQL (med levering gennem spindlen og gennem værktøjsspidsen). Dette afkøler værktøjets krop og spidser i en sådan grad, at det fungerer som en “termisk svamp”, der suger varmen op fra grænsefladen mellem værktøj og spids. Denne nye type nitrogenkøling er stadig under patentering. Værktøjets levetid er blevet forøget med en faktor 10 ved fræsning af hårde metaller som titan og inconel.

Alternativt kan anvendelse af luftstrøm kombineret med et hurtigt fordamppende stof (f.eks. alkohol, vand osv.) anvendes som et effektivt kølemiddel ved håndtering af varme emner, der ikke kan køles med alternative metoder.

Tidligere praksisRediger

I det 19. århundredes bearbejdningspraksis var det ikke ualmindeligt at anvende almindeligt vand. Dette var ganske enkelt en praktisk hensigtsmæssighed for at holde skæret køligt, uanset om det gav nogen smøring ved grænsefladen mellem skærekant og spånplade. Når man tænker på, at højhastighedsstål (HSS) endnu ikke var udviklet, bliver behovet for at køle værktøjet så meget desto mere tydeligt. (HSS bevarer sin hårdhed ved høje temperaturer; det gør andre kulstofstål til værktøj ikke). En forbedring var sodavand (natriumbicarbonat i vand), som bedre hindrede rustdannelse på maskinslæder. Disse muligheder anvendes generelt ikke i dag, fordi der findes mere effektive alternativer.
Dyre fedtstoffer som talg eller svinefedt var meget populære før i tiden. De anvendes sjældent i dag på grund af det store udvalg af andre valgmuligheder, men er stadig en mulighed.
Gamle tekster om maskinværkstedsuddannelse taler om brug af rødbly og hvidbly, ofte blandet i spæk eller spækolie. Denne praksis er forældet på grund af blyets giftighed.
Fra midten af det 20. århundrede til 1990’erne blev 1,1,1,1-trichlorethan anvendt som et tilsætningsstof for at gøre nogle skærevæsker mere effektive. I slang på værkstedsgulvet blev det omtalt som “1-1-1-1”. Det er blevet udfaset på grund af dets ozonlagsnedbrydende og centralnervesystemdeprimerende egenskaber.