Vágófolyadék

FolyadékokSzerkesztés

A folyadékoknak általában három típusa van: ásványi, félszintetikus és szintetikus. A félszintetikus és szintetikus vágófolyadékok az olaj legjobb tulajdonságait a víz legjobb tulajdonságaival próbálják ötvözni az emulgeált olaj vízbázisban történő szuszpendálásával. Ezek a tulajdonságok a következők: rozsdagátlás, a vízkeménység széles skálájának tűrése (a pH-stabilitás 9-10 körüli szinten tartása), számos fém megmunkálásának képessége, hőbomlással szembeni ellenállás és környezetbiztonság.

A víz jó hővezető, de vágófolyadékként hátrányai vannak. Könnyen forr, elősegíti a gépalkatrészek rozsdásodását, és nem kenhető jól. Ezért más összetevőkre van szükség az optimális vágófolyadék létrehozásához.

A kőolaj alapú ásványi olajokat először a 19. század végén használták vágási alkalmazásokban. Ezek a nehéziparban használt sűrű, sötét, kénben gazdag vágóolajoktól a világos, tiszta olajokig terjednek.

A félszintetikus hűtőfolyadékok, amelyeket oldódó olajnak is neveznek, víz és ásványolaj emulziója vagy mikroemulziója. A brit angolt használó műhelyekben az oldható olaj a köznyelvben SUDS néven ismert. Ezeket az 1930-as években kezdték használni. Egy tipikus CNC-szerszámgép általában emulgeált hűtőfolyadékot használ, amely egy kis mennyiségű olajból áll, amelyet egy mosószer segítségével egy nagyobb mennyiségű vízbe emulgeáltak.

A szintetikus hűtőfolyadékok az 1950-es évek végén keletkeztek, és általában vízalapúak.

A vágófolyadékminták olajkoncentrációjának hivatalos mérési technikája a kézi titrálás: A vizsgált folyadék 100 ml-ét 0,5 M HCl-oldattal titráljuk a pH 4 végpontig, és a végpont eléréséhez felhasznált titrálószer mennyiségét használjuk az olajkoncentráció kiszámításához. Ez a technika pontos, és nem befolyásolja a folyadék szennyeződése, de laboratóriumi környezetben, képzett személyzetnek kell elvégeznie. A kézi refraktométer a vízoldható hűtőfolyadékok keverési arányának meghatározására használt ipari szabvány, amely az olajkoncentrációt a minta Brix-skálán mért törésmutatójából becsüli meg. A refraktométer lehetővé teszi az olajkoncentráció helyszíni mérését az ipari üzemekben. A minta szennyeződése azonban csökkenti a mérés pontosságát. A vágófolyadékok olajkoncentrációjának mérésére más technikákat is alkalmaznak, például a folyadék viszkozitásának, sűrűségének és ultrahangsebességének mérését. Más vizsgálóberendezéseket használnak olyan tulajdonságok meghatározására, mint a savasság és a vezetőképesség.

Egyébek:

• A kerozin és a dörzsölőalkohol gyakran jó eredményeket ad alumínium megmunkálásakor.
• A WD-40 és a 3-In-One olaj jól működik különböző fémeken. Ez utóbbinak citronella szaga van; ha a szag zavarja, az ásványi olaj és az általános kenőolajok nagyjából ugyanúgy működnek.
• A vágóolaj (a szerszámgépek járataihoz készült olaj) vágóolajként működik. Sőt, egyes csigagépeket úgy terveztek, hogy egy olajat használjanak útolajként és vágóolajként is. (A legtöbb szerszámgép különálló dolgokként kezeli az útolaj és a hűtőfolyadékot, amelyek használat közben elkerülhetetlenül összekeverednek, ami ahhoz vezet, hogy trampolaj-lecsapolót használnak a szétválasztásukra.)
• A motorolajok kissé bonyolult kapcsolatban állnak a szerszámgépekkel. Az egyenes súlyú, nem mosószeres motorolajok használhatóak, és valójában évtizedekkel ezelőtt a SAE 10 és 20 olajok voltak a kézi szerszámgépek ajánlott orsó- és útolajai (illetve), bár manapság a kereskedelmi megmunkálásban a speciális útolaj-formulák uralkodnak. Míg szinte minden motorolaj önmagában a vágási teljesítményét tekintve megfelelő forgácsolófolyadékként használható, a mosószereket és egyéb adalékanyagokat tartalmazó modern, többféle súlyú motorolajokat jobb elkerülni. Ezek az adalékok rézkorróziós problémát jelenthetnek a sárgaréz és a bronz esetében, amelyeket a szerszámgépek gyakran tartalmaznak a csapágyakban és a vezetőcsavar anyákban (különösen a régebbi vagy kézi szerszámgépek esetében).
• A dielektromos folyadékot vágófolyadékként használják az elektromos kisüléses gépekben (EDM). Ez általában deionizált víz vagy magas lobbanáspontú kerozin. Az elektróda (vagy huzal) vágóhatása során intenzív hő keletkezik, és a folyadékot a munkadarab hőmérsékletének stabilizálására használják, valamint az erodált részecskék kiöblítésére a közvetlen munkaterületről. A dielektromos folyadék nem vezető.
• Folyadék (víz vagy petróleumolaj) hűtésű vízasztalokat használnak a plazmaíves vágási (PAC) eljáráshoz.
• Kenőanyagként a legmagasabb minőségű neatfoot olajat használják. A fémfeldolgozó iparban alumínium vágófolyadékként használják. Az alumínium megmunkálásához, menetvágásához és fúrásához jobb, mint a kerozin és a különböző vízalapú vágófolyadékok.

Paszta vagy gélSzerkesztés

A vágófolyadék bizonyos alkalmazásoknál, különösen az olyan kézi műveleteknél, mint a fúrás és a menetfúrás, paszta vagy gél formáját is öltheti. Fém szalagfűrésszel történő fűrészelésénél gyakori, hogy időnként egy pasztát futtatnak a pengéhez. Ez a termék hasonló formájú, mint a rúzs vagy a méhviasz. Kartontubusban van, amely minden egyes alkalmazáskor lassan elfogy.

Aeroszolok (ködök)Edit

Egyes vágófolyadékokat aeroszol (köd) formában használnak (levegő, amelyben apró folyadékcseppek vannak elszórva). A ködökkel az volt a fő probléma, hogy meglehetősen károsak a dolgozók számára, akiknek be kell lélegezniük a környező köddel szennyezett levegőt, és hogy néha nem is működnek túl jól. Mindkét probléma a pontatlan adagolásból adódik, amely gyakran mindenhová és minden időben juttatja a ködöt, kivéve a vágási felületen, a vágás során – az egyetlen helyen és időben, ahol azt akarják. Az aeroszolos adagolás újabb formája, az MQL (minimális mennyiségű kenőanyag) azonban mindkét problémát kiküszöböli. Az aeroszol adagolása közvetlenül a szerszám hornyain keresztül történik (közvetlenül a betéten keresztül vagy maga körül érkezik – ez a vágófolyadék adagolásának ideális típusa, amely hagyományosan nem volt elérhető néhány kontextuson kívül, mint például a pisztolyfúrás vagy a drága, korszerű folyadék adagolása a gyártási marásnál). Az MQL aeroszol szállítása olyan pontosan célzott módon történik (mind a hely, mind az időzítés tekintetében), hogy a nettó hatás a kezelő szempontjából szinte száraz megmunkálásnak tűnik. A forgácsok általában száraz megmunkálású forgácsoknak tűnnek, nem igényelnek lecsapolást, és a levegő olyan tiszta, hogy a megmunkálócellák a korábbinál közelebb helyezhetők el az ellenőrzéshez és a szereléshez. Az MQL nem nyújt nagy hűtést a hőátadás értelmében, de jól célzott kenőhatása megakadályozza, hogy a hő egy része egyáltalán keletkezzen, ami segít megmagyarázni a sikerét.

CO2 hűtőközegSzerkesztés

A szén-dioxidot (kémiai képlet: CO2) is használják hűtőközegként. Ebben az alkalmazásban a nyomás alatt lévő folyékony CO2-t hagyják tágulni, és ez hőmérsékletcsökkenéssel jár, ami elég ahhoz, hogy a fázis szilárddá váljon. Ezeket a szilárd kristályokat külső fúvókákkal vagy az orsón keresztül történő adagolással a vágási zónába irányítják, hogy a forgácsolószerszám és a munkadarab hőmérséklet-szabályozott hűtését biztosítsák.

Levegő vagy más gázok (pl. nitrogén)Edit

A megmunkálás eredeti hűtőközege természetesen a levegő volt. A sűrített levegő, amelyet csöveken és tömlőkön keresztül egy légkompresszorból táplálnak, és a szerszámra irányuló fúvókából bocsátanak ki, néha hasznos hűtőközeg. A dekompressziós légáram ereje elfújja a forgácsot, és maga a dekompresszió is rendelkezik egy kis mértékű hűtőhatással. A végeredmény az, hogy a megmunkáló vágás hője egy kicsit jobban elvezetődik, mint a környezeti levegővel önmagában. Néha folyadékot adnak a légáramhoz, hogy ködöt képezzen (a fent leírt ködhűtőrendszerek).

A nyomás alatt álló acélpalackokban szállított folyékony nitrogént néha hasonló módon használják. Ebben az esetben a forralás elegendő ahhoz, hogy erőteljes hűtőhatást biztosítson. Évek óta ezt (korlátozott alkalmazásokban) a munkaterület elárasztásával végzik. 2005 óta a hűtőközegnek ezt a módját az MQL-hez hasonló módon alkalmazzák (az orsón keresztül és a szerszámcsúcson keresztül történő adagolással). Ez olyan mértékben hűti a szerszámtestet és a szerszámcsúcsokat, hogy azok “hőszivacsként” működnek, elszívva a hőt a szerszám és a forgács határfelületéről. Ez az újfajta nitrogénhűtés még szabadalom alatt áll. A szerszám élettartamát 10-szeresére növelték az olyan kemény fémek, mint a titán és az inconel marása során.

Egy másik lehetőség a légáram használata egy gyorsan párolgó anyaggal (pl. alkohol, víz stb.) kombinálva hatékony hűtőközegként használható, ha olyan forró darabokat kezelünk, amelyeket alternatív módszerekkel nem lehet hűteni.

Korábbi gyakorlatSzerkesztés

• A 19. századi megmunkálási gyakorlatban nem volt ritka a sima víz használata. Ez egyszerűen gyakorlati célszerűség volt a marógép hűtésére, függetlenül attól, hogy biztosított-e bármilyen kenést a vágóél és a forgács határfelületén. Ha figyelembe vesszük, hogy a nagy sebességű acél (HSS) még nem volt kifejlesztve, a szerszám hűtésének szükségessége még nyilvánvalóbbá válik. (A HSS magas hőmérsékleten is megőrzi keménységét; más széntartalmú szerszámacélok nem.) Fejlődést jelentett a szódavíz (nátrium-hidrogénkarbonát vízben), amely jobban gátolta a gépcsúszkák rozsdásodását. Ezeket a lehetőségeket ma már általában nem használják, mert hatékonyabb alternatívák állnak rendelkezésre.
• Az állati zsírok, mint például a faggyú vagy a sertészsír, nagyon népszerűek voltak a múltban. Ezeket ma már ritkán használják a sokféle egyéb választási lehetőség miatt, de továbbra is lehetőségként maradnak.
• A régi gépműhelyi képzési szövegek vörös ólom és fehér ólom használatáról beszélnek, gyakran zsiradékba vagy zsíros olajba keverve. Ez a gyakorlat az ólom toxicitása miatt elavult.
• A 20. század közepétől az 1990-es évekig az 1,1,1-triklóretánt adalékanyagként használták, hogy egyes vágófolyadékokat hatékonyabbá tegyenek. A bolti szlengben “egy-egy-egy-egy” néven emlegették. Ózonlebontó és a központi idegrendszert károsító tulajdonságai miatt fokozatosan kivonták a forgalomból.