Liquido da taglio

LiquidiModifica

Ci sono generalmente tre tipi di liquidi: minerali, semisintetici e sintetici. I liquidi da taglio semisintetici e sintetici rappresentano dei tentativi di combinare le migliori proprietà del petrolio con le migliori proprietà dell’acqua, sospendendo l’olio emulsionato in una base d’acqua. Queste proprietà includono: inibizione della ruggine, tolleranza di una vasta gamma di durezza dell’acqua (mantenendo la stabilità del pH intorno a 9-10), capacità di lavorare con molti metalli, resistenza alla degradazione termica e sicurezza ambientale.

L’acqua è un buon conduttore di calore ma ha degli svantaggi come fluido da taglio. Bolle facilmente, favorisce la ruggine delle parti della macchina e non lubrifica bene. Pertanto, sono necessari altri ingredienti per creare un fluido da taglio ottimale.

Gli oli minerali, che sono a base di petrolio, sono stati utilizzati per la prima volta nelle applicazioni di taglio alla fine del XIX secolo. Questi variano dagli oli da taglio spessi, scuri e ricchi di zolfo usati nell’industria pesante agli oli chiari e leggeri.

I refrigeranti semisintetici, chiamati anche olio solubile, sono un’emulsione o microemulsione di acqua con olio minerale. Nelle officine che usano l’inglese britannico l’olio solubile è colloquialmente noto come SUDS. Questi cominciarono ad essere usati negli anni ’30. Una tipica macchina utensile CNC di solito usa un refrigerante emulsionato, che consiste in una piccola quantità di olio emulsionato in una quantità maggiore di acqua attraverso l’uso di un detergente.

I refrigeranti sintetici sono nati alla fine degli anni 50 e sono di solito a base di acqua.

La tecnica ufficiale per misurare la concentrazione di olio in campioni di fluido da taglio è la titolazione manuale: 100ml del fluido in esame vengono titolati con una soluzione di HCl 0,5M fino ad un punto finale di pH 4 e il volume di titolante utilizzato per raggiungere il punto finale viene utilizzato per calcolare la concentrazione di olio. Questa tecnica è accurata e non è influenzata dalla contaminazione del fluido, ma deve essere eseguita da personale addestrato in un ambiente di laboratorio. Un rifrattometro portatile è lo standard industriale utilizzato per determinare il rapporto di miscelazione dei refrigeranti solubili in acqua che stima la concentrazione di olio dall’indice di rifrazione del campione misurato nella scala Brix. Il rifrattometro permette di misurare in situ la concentrazione di olio all’interno degli impianti industriali. Tuttavia, la contaminazione del campione riduce la precisione della misura. Altre tecniche sono utilizzate per misurare la concentrazione di olio nei fluidi da taglio, come la misura della viscosità del fluido, la densità e la velocità degli ultrasuoni. Altre attrezzature di prova sono usate per determinare proprietà come l’acidità e la conducibilità.

Altri includono:

Il cherosene e l’alcool di sfregamento spesso danno buoni risultati quando si lavora sull’alluminio.
WD-40 e 3-In-One Oil lavorano bene su vari metalli. Quest’ultimo ha un odore di citronella; se l’odore offende, l’olio minerale e gli oli lubrificanti generici funzionano più o meno allo stesso modo.
L’olio per vie (l’olio fatto per le vie delle macchine utensili) funziona come olio da taglio. Infatti, alcune macchine a vite sono progettate per usare un solo olio sia come olio per le vie che come olio da taglio (la maggior parte delle macchine utensili trattano il lubrificante per le vie e il refrigerante come cose separate che inevitabilmente si mescolano durante l’uso, il che porta all’uso di schiumarole per separarli di nuovo). Gli oli motore non detergenti sono utilizzabili, e infatti gli oli SAE 10 e 20 erano gli oli raccomandati per il mandrino e le vie (rispettivamente) sulle macchine utensili manuali decenni fa, anche se al giorno d’oggi le formule di olio per le vie prevalgono nella lavorazione commerciale. Mentre quasi tutti gli oli motore possono agire come fluidi da taglio adeguati in termini di prestazioni di taglio da soli, è meglio evitare i moderni oli motore multipeso con detergenti e altri additivi. Questi additivi possono presentare un problema di corrosione del rame nell’ottone e nel bronzo, che le macchine utensili hanno spesso nei loro cuscinetti e nei dadi delle viti di piombo (specialmente le macchine utensili più vecchie o manuali).
Il fluido dielettrico è usato come fluido da taglio nelle macchine a scarica elettrica (EDM). Di solito è acqua deionizzata o cherosene ad alto punto di fusione. Il calore intenso è generato dall’azione di taglio dell’elettrodo (o filo) e il fluido è usato per stabilizzare la temperatura del pezzo, insieme al lavaggio di qualsiasi particella erosa dalla zona di lavoro immediata. Il fluido dielettrico non è conduttivo.
Le tavole d’acqua raffreddate a liquido (acqua o olio di petrolio) sono usate con il processo di taglio al plasma ad arco (PAC).
L’olio di piede di bue della migliore qualità è usato come lubrificante. È usato nelle industrie metallurgiche come fluido da taglio per l’alluminio. Per la lavorazione, la maschiatura e la foratura dell’alluminio, è superiore al cherosene e a vari fluidi da taglio a base d’acqua.

Paste o gelModifica

Il fluido da taglio può anche assumere la forma di una pasta o di un gel quando viene utilizzato per alcune applicazioni, in particolare operazioni manuali come la foratura e la maschiatura. Nel segare il metallo con una sega a nastro, è comune far passare periodicamente un bastoncino di pasta contro la lama. Questo prodotto è simile per forma al rossetto o alla cera d’api. Viene fornito in un tubo di cartone, che si consuma lentamente ad ogni applicazione.

Aerosol (nebbie)Edit

Alcuni fluidi da taglio sono utilizzati in forma di aerosol (nebbia) (aria con piccole gocce di liquido sparse). I problemi principali con le nebbie sono stati che sono piuttosto male per i lavoratori, che devono respirare l’aria circostante contaminata dalla nebbia, e che a volte non funzionano nemmeno molto bene. Entrambi questi problemi derivano dall’erogazione imprecisa che spesso mette la nebbia dappertutto e per tutto il tempo tranne che all’interfaccia di taglio, durante il taglio – l’unico posto e momento in cui è desiderata. Tuttavia, una forma più recente di erogazione di aerosol, MQL (quantità minima di lubrificante), evita entrambi questi problemi. L’erogazione dell’aerosol avviene direttamente attraverso i flauti dell’utensile (arriva direttamente attraverso o intorno all’inserto stesso – un tipo ideale di erogazione del fluido da taglio che tradizionalmente non è stato disponibile al di fuori di alcuni contesti come la foratura a pistola o la costosa erogazione di liquidi all’avanguardia nella fresatura di produzione). L’aerosol di MQL viene erogato in modo così preciso e mirato (sia per quanto riguarda la posizione che i tempi) che l’effetto netto sembra quasi una lavorazione a secco dal punto di vista degli operatori. I trucioli sembrano generalmente lavorati a secco, senza bisogno di drenaggio, e l’aria è così pulita che le celle di lavorazione possono essere posizionate più vicino all’ispezione e al montaggio rispetto a prima. Il MQL non fornisce molto raffreddamento nel senso di trasferimento di calore, ma la sua azione lubrificante ben mirata impedisce che parte del calore venga generato in primo luogo, il che contribuisce a spiegare il suo successo.

CO2 CoolantEdit

Il biossido di carbonio (formula chimica CO2) viene utilizzato anche come refrigerante. In questa applicazione la CO2 liquida pressurizzata è lasciata espandere e questo è accompagnato da un calo di temperatura, sufficiente a causare un cambiamento di fase in un solido. Questi cristalli solidi sono reindirizzati nella zona di taglio tramite ugelli esterni o attraverso il mandrino, per fornire un raffreddamento a temperatura controllata dell’utensile da taglio e del pezzo da lavorare.

Aria o altri gas (per esempio, azoto)Edit

L’aria ambiente, naturalmente, era il refrigerante originale della lavorazione. L’aria compressa, fornita attraverso tubi e manichette da un compressore d’aria e scaricata da un ugello puntato sull’utensile, è talvolta un utile refrigerante. La forza del flusso d’aria in decompressione soffia via i trucioli, e la decompressione stessa ha un leggero grado di azione di raffreddamento. Il risultato netto è che il calore del taglio di lavorazione viene portato via un po’ meglio che con la sola aria ambiente. A volte si aggiungono dei liquidi al flusso d’aria per formare una nebbia (sistemi di raffreddamento a nebbia, descritti sopra).

L’azoto liquido, fornito in bottiglie d’acciaio pressurizzate, è usato a volte in modo simile. In questo caso, l’ebollizione è sufficiente per fornire un potente effetto refrigerante. Per anni questo è stato fatto (in applicazioni limitate) inondando la zona di lavoro. Dal 2005, questa modalità di raffreddamento è stata applicata in un modo paragonabile al MQL (con erogazione attraverso il mandrino e attraverso la punta dell’utensile). Questo raffredda il corpo e le punte dell’utensile a tal punto da agire come una “spugna termica”, risucchiando il calore dall’interfaccia utensile-truciolo. Questo nuovo tipo di raffreddamento ad azoto è ancora in fase di brevetto. La vita dell’utensile è stata aumentata di un fattore 10 nella fresatura di metalli duri come il titanio e l’inconel.

In alternativa, l’uso del flusso d’aria combinato con una sostanza a rapida evaporazione (es. alcool, acqua ecc.) può essere usato come un efficace refrigerante quando si maneggiano pezzi caldi che non possono essere raffreddati con metodi alternativi.

Pratica passataModifica

Nella pratica di lavorazione del XIX secolo, non era insolito usare semplice acqua. Questo era semplicemente un espediente pratico per mantenere la fresa fredda, indipendentemente dal fatto che fornisse una qualsiasi lubrificazione all’interfaccia tagliente-truciolo. Se si considera che l’acciaio ad alta velocità (HSS) non era ancora stato sviluppato, la necessità di raffreddare l’utensile diventa ancora più evidente. (L’HSS mantiene la sua durezza alle alte temperature; altri acciai al carbonio non lo fanno). Un miglioramento era l’acqua soda (bicarbonato di sodio in acqua), che inibiva meglio la ruggine delle guide della macchina. Queste opzioni non sono generalmente usate oggi perché sono disponibili alternative più efficaci.
I grassi animali come il sego o lo strutto erano molto popolari in passato. Questi sono usati raramente oggi, a causa dell’ampia varietà di altre scelte, ma rimangono come un’opzione.
I vecchi testi di formazione per l’officina meccanica parlano dell’uso della biacca e della biacca, spesso mescolate nel lardo o nell’olio di lardo. Questa pratica è obsoleta a causa della tossicità del piombo.
Dalla metà del XX secolo agli anni 90, l’1,1,1-tricloroetano è stato usato come additivo per rendere più efficaci alcuni fluidi da taglio. Nel gergo d’officina era chiamato “uno-uno-uno”. È stato gradualmente eliminato a causa delle sue proprietà di riduzione dell’ozono e di depressione del sistema nervoso centrale.