NesteetEdit
Nesteitä on yleensä kolmenlaisia: mineraalisia, puolisynteettisiä ja synteettisiä. Puoli-synteettiset ja synteettiset leikkuunesteet edustavat yrityksiä yhdistää öljyn parhaat ominaisuudet veden parhaisiin ominaisuuksiin suspendoimalla emulgoitua öljyä vesipohjaan. Näihin ominaisuuksiin kuuluvat: ruosteen esto, veden kovuuden sietokyky laajalla alueella (pH:n pysyminen vakaana noin 9-10), kyky työskennellä monien metallien kanssa, lämmönkestävyys ja ympäristöturvallisuus.
Vesi on hyvä lämmönjohdin, mutta sillä on haittoja leikkausnesteenä. Se kiehuu helposti, edistää koneen osien ruostumista eikä voitele hyvin. Siksi tarvitaan muita ainesosia optimaalisen leikkuunesteen luomiseksi.
Mineraaliöljyjä, jotka ovat öljypohjaisia, käytettiin ensimmäisen kerran leikkaussovelluksissa 1800-luvun lopulla. Ne vaihtelevat raskaassa teollisuudessa käytetyistä paksuista, tummista, rikkipitoisista leikkuuöljyistä vaaleisiin, kirkkaisiin öljyihin.
Semi-synteettiset jäähdytysnesteet, joita kutsutaan myös liukoisiksi öljyiksi, ovat veden ja mineraaliöljyn emulsio tai mikroemulsio. Brittiläistä englantia käyttävissä työpajoissa liukoinen öljy tunnetaan puhekielessä nimellä SUDS. Näitä alettiin käyttää 1930-luvulla. Tyypillisessä CNC-työstökoneessa käytetään yleensä emulgoitua jäähdytysnestettä, joka koostuu pienestä määrästä öljyä, joka on emulgoitu suurempaan määrään vettä pesuaineen avulla.
Synteettiset jäähdytysnesteet ovat saaneet alkunsa 1950-luvun loppupuolella, ja ne ovat yleensä vesipohjaisia.
Virallinen tekniikka leikkuunestenäytteiden öljypitoisuuden mittaamiseen on manuaalinen titraus: 100 ml testattavaa nestettä titrataan 0,5M HCl-liuoksella pH 4:n päätepisteeseen, ja päätepisteen saavuttamiseen käytetyn titrausaineen määrää käytetään öljypitoisuuden laskemiseen. Tämä tekniikka on tarkka eikä nesteen kontaminaatio vaikuta siihen, mutta koulutetun henkilöstön on suoritettava se laboratorioympäristössä. Kädessä pidettävä refraktometri on teollinen standardi, jota käytetään vesiliukoisten jäähdytysnesteiden sekoitussuhteen määrittämiseen ja jossa öljypitoisuus arvioidaan näytteen taitekertoimen perusteella Brix-asteikolla mitattuna. Refraktometri mahdollistaa öljypitoisuuden mittaamisen paikan päällä teollisuuslaitoksissa. Näytteen kontaminaatio kuitenkin vähentää mittaustarkkuutta. Leikkuunesteiden öljypitoisuuden mittaamiseen käytetään muita tekniikoita, kuten nesteen viskositeetin, tiheyden ja ultraäänen nopeuden mittaamista. Muita testilaitteita käytetään sellaisten ominaisuuksien kuin happamuuden ja johtavuuden määrittämiseen.
Muita ovat:
- Kerosiini ja hankausalkoholi antavat usein hyviä tuloksia alumiinia työstettäessä.
- WD-40 ja 3-In-One-öljy toimivat hyvin eri metalleille. Jälkimmäisessä on sitronellan haju; jos haju häiritsee, mineraaliöljy ja yleiskäyttöiset voiteluöljyt toimivat suunnilleen samalla tavalla.
- Way oil (työstökoneiden väylille tehty öljy) toimii leikkausöljynä. Itse asiassa jotkin ruuvikoneet on suunniteltu käyttämään yhtä öljyä sekä väyläöljynä että leikkuuöljynä. (Useimmat työstökoneet käsittelevät väyläöljyä ja jäähdytysnestettä erillisinä asioina, jotka väistämättä sekoittuvat keskenään käytön aikana, mikä johtaa siihen, että niiden erottelemiseksi takaisin toisistaan käytetään kulkuriöljyn skimmereitä.)
- Moottoriöljyjen suhde työstökoneisiin on hieman monimutkainen. Suorapainoiset moottoriöljyt, jotka eivät sisällä pesuaineita, ovat käyttökelpoisia, ja itse asiassa SAE 10 ja 20 -öljyt olivat vuosikymmeniä sitten käsikäyttöisissä työstökoneissa suositeltavia karan- ja työstöratojen öljyjä (vastaavasti), vaikkakin nykyään kaupallisessa työstössä vallitsevat erityiset työstöratojen öljykaavat. Vaikka lähes kaikki moottoriöljyt voivat toimia riittävinä leikkuunesteinä pelkän leikkuutehonsa puolesta, nykyaikaisia monipainoisia moottoriöljyjä, joissa on pesuaineita ja muita lisäaineita, on parasta välttää. Nämä lisäaineet voivat aiheuttaa kuparikorroosiota messingille ja pronssille, joita työstökoneiden laakereissa ja johtoruuvin muttereissa usein on (erityisesti vanhemmissa tai käsikäyttöisissä työstökoneissa).
- Dielektristä nestettä käytetään leikkausnesteenä sähköpurkauskoneissa (EDM). Se on yleensä deionisoitua vettä tai korkean leimahduspisteen kerosiinia. Elektrodin (tai langan) leikkaava toiminta tuottaa voimakasta lämpöä, ja nestettä käytetään työkappaleen lämpötilan vakauttamiseen sekä erodoituneiden hiukkasten huuhtelemiseen välittömästä työalueesta. Dielektrinen neste ei ole johtavaa.
- Plasmakaarileikkausprosessissa (PAC) käytetään nestejäähdytteisiä (vesi tai petrooliöljy) vesipöytiä.
- Voiteluaineena käytetään korkealuokkaista neatsfoot-öljyä. Sitä käytetään metalliteollisuudessa alumiinin leikkausnesteenä. Alumiinin koneistuksessa, kierteityksessä ja porauksessa se on parempi kuin petroli ja erilaiset vesipohjaiset leikkuunesteet.
Pastat tai geelitEdit
Leikkausneste voi olla myös pastan tai geelin muodossa, kun sitä käytetään joihinkin sovelluksiin, erityisesti käsikäyttöön, kuten poraukseen ja kierteitykseen. Metallia sahattaessa vannesahalla on tavallista ajella ajoittain tahnatikkua terää vasten. Tämä tuote muistuttaa muodoltaan huulipunaa tai mehiläisvahaa. Se on pahvituubissa, joka kuluu hitaasti jokaisella käyttökerralla.
Aerosolit (sumut)Edit
Joitakin leikkuunesteitä käytetään aerosoli (sumu)-muodossa (ilmaa, johon on ripoteltu pieniä nestepisaroita). Suurimmat ongelmat sumujen kanssa ovat olleet, että ne ovat melko huonoja työntekijöille, jotka joutuvat hengittämään ympäröivää sumun saastuttamaa ilmaa, ja että ne eivät joskus edes toimi kovin hyvin. Molemmat näistä ongelmista johtuvat epätarkasta annostelusta, jossa sumua levitetään usein kaikkialle muualle ja koko ajan paitsi leikkausrajapintaan, leikkauksen aikana – ainoaan paikkaan ja aikaan, jossa sitä halutaan. Uudempi aerosoliannostelumuoto, MQL (minimum quantity of lubricant), välttää kuitenkin molemmat ongelmat. Aerosoli syötetään suoraan työkalun urien läpi (se tulee suoraan itse insertin läpi tai sen ympärille – ihanteellinen leikkausnesteen syöttötapa, jota ei perinteisesti ole ollut saatavilla muutamissa tapauksissa, kuten pistooliporauksessa tai kalliissa tuotantojyrsinnöissä, joissa nesteen syöttö on viimeisintä tekniikkaa). MQL-aerosoli syötetään niin tarkasti kohdennetulla tavalla (sekä sijainnin että ajoituksen suhteen), että nettovaikutus näyttää operaattorin näkökulmasta melkein kuivakoneistukselta. Lastut näyttävät yleensä kuivakoneistetuilta lastuilta, jotka eivät vaadi tyhjennystä, ja ilma on niin puhdasta, että koneistussolut voidaan sijoittaa lähemmäksi tarkastusta ja kokoonpanoa kuin ennen. MQL ei tarjoa juurikaan jäähdytystä lämmönsiirron merkityksessä, mutta sen hyvin kohdennettu voiteleva vaikutus estää osan lämmön synnystä, mikä osaltaan selittää sen menestystä.
CO2-jäähdytysaineEdit
Jäähdytysaineena käytetään myös hiilidioksidia (kemiallinen kaava CO2). Tässä sovelluksessa paineistetun nestemäisen CO2:n annetaan paisua ja tähän liittyy lämpötilan lasku, joka riittää aiheuttamaan faasinmuutoksen kiinteäksi aineeksi. Nämä kiinteät kiteet ohjataan leikkausalueelle joko ulkoisilla suuttimilla tai karan kautta tapahtuvalla syötöllä, jolloin saadaan aikaan leikkuutyökalun ja työkappaleen lämpötilakontrolloitu jäähdytys.
Ilma tai muut kaasut (esim. typpi)Muokkaa
Ambientti-ilma oli tietenkin alkuperäinen työstön jäähdytysneste. Paineilma, joka syötetään putkien ja letkujen kautta ilmakompressorista ja purkautuu työkaluun suunnatusta suuttimesta, on joskus käyttökelpoinen jäähdytysneste. Purkautuvan ilmavirran voima puhaltaa lastut pois, ja purkautumisella itsellään on jonkin verran jäähdyttävää vaikutusta. Nettotuloksena on, että työstöleikkauksen lämpö poistuu hieman paremmin kuin pelkällä ympäröivällä ilmalla. Joskus ilmavirtaan lisätään nesteitä sumun muodostamiseksi (edellä kuvatut sumujäähdytysjärjestelmät).
Nesteytettyä typpeä, joka toimitetaan paineistetuissa teräspulloissa, käytetään joskus vastaavalla tavalla. Tällöin kiehuminen riittää voimakkaan jäähdytysvaikutuksen aikaansaamiseksi. Vuosikausia tämä on tehty (rajoitetuissa sovelluksissa) tulvittamalla työalue. Vuodesta 2005 lähtien tätä jäähdytysnesteen käyttötapaa on sovellettu MQL-menetelmään verrattavalla tavalla (syöttö karan läpi ja työkalun kärjen läpi). Tämä jäähdyttää työkalun rungon ja kärjet siinä määrin, että ne toimivat ”lämpösienenä”, joka imee lämmön työkalun ja lastun rajapinnasta. Tämä uudenlainen typpijäähdytys on vielä patentoitavana. Työkalun käyttöikä on kymmenkertaistunut kovien metallien, kuten titaanin ja inconelin, jyrsinnässä.
Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää ilmavirtaa yhdistettynä nopeasti haihtuvaan aineeseen (esim. alkoholiin, veteen jne.) tehokkaana jäähdytysaineena käsiteltäessä kuumia kappaleita, joita ei voida jäähdyttää vaihtoehtoisilla menetelmillä.
Aiemmat käytännöt Muokkaa
- Luvun koneistuskäytännöissä käytettiin usein pelkkää vettä. Tämä oli yksinkertaisesti käytännöllinen keino pitää leikkuri viileänä riippumatta siitä, tarjosiko se voitelua leikkausreunan ja lastun rajapinnassa. Kun otetaan huomioon, että huippunopeaa terästä (HSS) ei ollut vielä kehitetty, työkalun jäähdyttämisen tarve korostuu entisestään. (HSS säilyttää kovuutensa korkeissa lämpötiloissa, muut hiiliteräkset eivät.) Parannus oli soodavesi (natriumbikarbonaatti vedessä), joka esti paremmin koneen liukujen ruostumista. Näitä vaihtoehtoja ei yleensä käytetä nykyään, koska saatavilla on tehokkaampia vaihtoehtoja.
- Eläinrasvat, kuten tali tai laardi, olivat hyvin suosittuja menneisyydessä. Niitä käytetään nykyään harvoin, koska muita vaihtoehtoja on paljon, mutta ne ovat edelleen vaihtoehtona.
- Vanhoissa konepajakoulutusteksteissä puhutaan punalyijyn ja valkolyijyn käytöstä, usein sekoitettuna laardiin tai laardiöljyyn. Tämä käytäntö on vanhentunut lyijyn myrkyllisyyden vuoksi.
- Kahdeksankymmenennen vuosisadan puolivälistä 1990-luvulle saakka 1,1,1-trikloorietaania käytettiin lisäaineena joidenkin leikkausnesteiden tehostamiseksi. Työmaaslangissa sitä kutsuttiin nimellä ”one-one-one”. Se on poistettu käytöstä sen otsonikerrosta tuhoavien ja keskushermostoa heikentävien ominaisuuksien vuoksi.