Lichid de tăiere

LichideEdit

Există în general trei tipuri de lichide: minerale, semisintetice și sintetice. Lichidele de tăiere semisintetice și sintetice reprezintă încercări de a combina cele mai bune proprietăți ale uleiului cu cele mai bune proprietăți ale apei prin suspendarea uleiului emulsionat într-o bază de apă. Aceste proprietăți includ: inhibarea ruginii, toleranța la o gamă largă de duritate a apei (menținând stabilitatea pH-ului în jurul valorii de 9-10), capacitatea de a lucra cu multe metale, rezistența la degradarea termică și siguranța mediului.

Apa este un bun conductor de căldură, dar are dezavantaje ca fluid de tăiere. Fierbe ușor, favorizează ruginirea pieselor de mașini și nu lubrifiază bine. Prin urmare, sunt necesare alte ingrediente pentru a crea un fluid de tăiere optim.

Uleiurile minerale, care sunt pe bază de petrol, au început să fie utilizate pentru prima dată în aplicații de tăiere la sfârșitul secolului al XIX-lea. Acestea variază de la uleiurile de tăiere groase, închise la culoare, bogate în sulf, utilizate în industria grea, până la uleiurile ușoare, transparente.

Celelalte lichide de răcire semisintetice, numite și ulei solubil, sunt o emulsie sau microemulsie de apă cu ulei mineral. În atelierele care folosesc engleza britanică, uleiul solubil este cunoscut în mod colocvial ca SUDS. Acestea au început să fie utilizate în anii 1930. O mașină-unelte CNC tipică utilizează de obicei lichid de răcire emulsionat, care constă într-o cantitate mică de ulei emulsionat într-o cantitate mai mare de apă prin utilizarea unui detergent.

Lucrurile de răcire sintetice au apărut la sfârșitul anilor 1950 și sunt de obicei pe bază de apă.

Tehnica oficială de măsurare a concentrației de ulei în probele de lichid de tăiere este titrarea manuală: 100 ml din fluidul testat se titrează cu o soluție de HCl 0,5M până la un punct final de pH 4, iar volumul de titrant utilizat pentru a ajunge la punctul final este utilizat pentru a calcula concentrația de ulei. Această tehnică este precisă și nu este afectată de contaminarea fluidului, dar trebuie să fie efectuată de personal calificat într-un mediu de laborator. Un refractometru portabil este standardul industrial utilizat pentru a determina raportul de amestec al lichidelor de răcire solubile în apă care estimează concentrația de ulei pe baza indicelui de refracție al probei măsurat în scara Brix. Refractometrul permite măsurarea in situ a concentrației de ulei în cadrul instalațiilor industriale. Cu toate acestea, contaminarea probei reduce acuratețea măsurătorii. Pentru a măsura concentrația de ulei în fluidele de tăiere se utilizează și alte tehnici, cum ar fi măsurarea vâscozității fluidului, a densității și a vitezei ultrasunetelor. Alte echipamente de testare sunt folosite pentru a determina proprietăți cum ar fi aciditatea și conductivitatea.

Altele includ:

Kerosenul și alcoolul de frecare dau adesea rezultate bune atunci când se lucrează pe aluminiu.
WD-40 și uleiul 3-In-One funcționează bine pe diverse metale. Acesta din urmă are un miros de citronella; dacă mirosul deranjează, uleiul mineral și uleiurile lubrifiante de uz general funcționează aproximativ la fel.
Way oil (uleiul făcut pentru căile mașinilor-unelte) funcționează ca ulei de tăiere. De fapt, unele mașini cu șuruburi sunt proiectate pentru a folosi un singur ulei atât ca ulei de cale, cât și ca ulei de tăiere. (Majoritatea mașinilor-unelte tratează lubrifiantul de cale și lichidul de răcire ca fiind lucruri separate, care se amestecă inevitabil în timpul utilizării, ceea ce duce la utilizarea spumierelor de ulei vagabond pentru a le separa din nou.)
Uleiurile de motor au o relație ușor complicată cu mașinile-unelte. Uleiurile de motor nedetergente de greutate normală sunt utilizabile și, de fapt, uleiurile SAE 10 și 20 obișnuiau să fie uleiurile recomandate pentru ax și, respectiv, pentru cale (pe mașinile-unelte manuale cu zeci de ani în urmă, deși, în prezent, formulele de ulei de cale dedicate prevalează în prelucrarea comercială. În timp ce aproape toate uleiurile de motor pot acționa ca fluide de tăiere adecvate din punct de vedere al performanțelor de tăiere în sine, uleiurile de motor moderne cu greutate multiplă cu detergenți și alți aditivi sunt cel mai bine evitate. Acești aditivi pot prezenta o problemă de coroziune a cuprului în cazul alamei și bronzului, pe care mașinile-unelte le au adesea în rulmenții și piulițele șuruburilor de plumb (în special mașinile-unelte mai vechi sau manuale).
Fluidul dielectric este utilizat ca fluid de tăiere în mașinile de electroeroziune (EDM). Acesta este de obicei apă deionizată sau un kerosen cu punct de aprindere ridicat. Căldura intensă este generată de acțiunea de tăiere a electrodului (sau a sârmei), iar fluidul este utilizat pentru a stabiliza temperatura piesei de prelucrat, împreună cu spălarea oricăror particule erodate din zona de lucru imediată. Fluidul dielectric este neconductor.
Mesele de apă răcite cu lichid (apă sau ulei de petrol) sunt utilizate cu procesul de tăiere cu arc cu plasmă (PAC).
Ca lubrifiant se utilizează ulei de neatârnare de cea mai bună calitate. Este utilizat în industriile de prelucrare a metalelor ca fluid de tăiere pentru aluminiu. Pentru prelucrarea, filetarea și găurirea aluminiului, este superior kerosenului și diferitelor fluide de tăiere pe bază de apă.

Paste sau geluriEdit

Fluidul de tăiere poate lua, de asemenea, forma unei paste sau a unui gel atunci când este utilizat pentru anumite aplicații, în special pentru operațiuni manuale, cum ar fi găurirea și tarodarea. La tăierea metalului cu un fierăstrău cu bandă, se obișnuiește să se treacă periodic un baton de pastă pe lamă. Acest produs are o formă similară cu cea a rujului sau a cerii de albine. Se prezintă într-un tub de carton, care se consumă lent la fiecare aplicare.

Aerosoli (ceață)Edit

Câteva lichide de tăiere sunt utilizate sub formă de aerosoli (ceață) (aer cu picături mici de lichid împrăștiate). Principalele probleme ale brumelor au fost că sunt destul de nocive pentru muncitori, care trebuie să respire aerul înconjurător contaminat de ceață, și că uneori nici nu funcționează foarte bine. Ambele probleme provin din cauza distribuției imprecise, care adesea pune ceața peste tot și tot timpul, cu excepția interfeței de tăiere, în timpul tăierii – singurul loc și moment în care este dorită. Cu toate acestea, o formă mai nouă de livrare a aerosolului, MQL (cantitate minimă de lubrifiant), evită ambele probleme. Furnizarea aerosolului se face direct prin canelurile sculei (ajunge direct prin sau în jurul inserției în sine – un tip ideal de furnizare a fluidului de tăiere care, în mod tradițional, nu a fost disponibil în afara câtorva contexte, cum ar fi găurirea cu pistolul sau furnizarea de lichide scumpe, de ultimă generație, în frezarea de producție). Aerosolul MQL este livrat într-un mod atât de precis direcționat (atât în ceea ce privește locația, cât și momentul) încât efectul net pare aproape ca o prelucrare uscată din perspectiva operatorilor. În general, așchiile par a fi așchii prelucrate la uscat, nefiind nevoie de scurgere, iar aerul este atât de curat încât celulele de prelucrare pot fi amplasate mai aproape de inspecție și asamblare decât înainte. MQL nu asigură prea multă răcire în sensul transferului de căldură, dar acțiunea sa de lubrifiere bine direcționată previne ca o parte din căldură să fie generată în primul rând, ceea ce ajută la explicarea succesului său.

Lichid de răcire CO2Edit

Dioxidul de carbon (formula chimică CO2) este, de asemenea, utilizat ca lichid de răcire. În această aplicație, CO2 lichid presurizat este lăsat să se dilate și acest lucru este însoțit de o scădere a temperaturii, suficientă pentru a provoca o schimbare de fază în solid. Aceste cristale solide sunt redirecționate în zona de tăiere, fie prin duze externe, fie prin intermediul axului, pentru a asigura răcirea controlată a temperaturii sculei de tăiere și a piesei de prelucrat.

Aer sau alte gaze (de exemplu, azot)Edit

Aerul înconjurător a fost, desigur, lichidul de răcire original pentru prelucrare. Aerul comprimat, alimentat prin țevi și furtunuri de la un compresor de aer și evacuat de la o duză îndreptată spre sculă, este uneori un agent de răcire util. Forța curentului de aer de decompresie suflă așchiile, iar decompresia însăși are un ușor grad de acțiune de răcire. Rezultatul net este că căldura rezultată din tăietura de prelucrare este transportată puțin mai bine decât doar prin aerul ambiant. Uneori se adaugă lichide la curentul de aer pentru a forma o ceață (sisteme de răcire cu ceață, descrise mai sus).

Negazonul lichid, furnizat în sticle de oțel presurizate, este uneori utilizat în mod similar. În acest caz, fierberea este suficientă pentru a asigura un efect puternic de refrigerare. De ani de zile, acest lucru a fost realizat (în aplicații limitate) prin inundarea zonei de lucru. Din 2005, acest mod de răcire a fost aplicat într-o manieră comparabilă cu MQL (cu livrare prin mandrină și prin vârful sculei). Acest lucru răcește corpul și vârfurile sculei în așa măsură încât acționează ca un „burete termic”, aspirând căldura de la interfața sculă-cip. Acest nou tip de răcire cu azot este încă în curs de brevetare. Durata de viață a sculei a fost mărită de 10 ori la frezarea metalelor rezistente, cum ar fi titanul și inconel.

Alternativ, utilizarea fluxului de aer combinat cu o substanță care se evaporă rapid (de ex. alcool, apă etc.) poate fi folosită ca un agent de răcire eficient atunci când se manipulează piese fierbinți care nu pot fi răcite prin metode alternative.

Practici anterioareEdit

În practica de prelucrare din secolul al XIX-lea, nu era neobișnuit să se folosească apă simplă. Acesta era pur și simplu un expedient practic pentru a menține tăișul rece, indiferent dacă asigura sau nu o lubrifiere la interfața dintre muchia de tăiere și așchie. Dacă ne gândim că oțelul de mare viteză (HSS) nu fusese încă dezvoltat, necesitatea de a răci scula devine cu atât mai evidentă. (HSS își păstrează duritatea la temperaturi ridicate; alte oțeluri pentru scule cu carbon nu o fac). O îmbunătățire a fost apa minerală (bicarbonat de sodiu în apă), care inhiba mai bine ruginirea lamelelor mașinii. Aceste opțiuni nu sunt, în general, folosite astăzi, deoarece sunt disponibile alternative mai eficiente.
Grăsimile animale, cum ar fi seuul sau untura, erau foarte populare în trecut. Acestea sunt folosite rar astăzi, din cauza varietății largi de alte opțiuni, dar rămân ca o opțiune.
Vechile texte de instruire pentru atelierul mecanic vorbesc despre utilizarea plumbului roșu și a plumbului alb, adesea amestecate în untură sau ulei de untură. Această practică este depășită din cauza toxicității plumbului.
De la mijlocul secolului al XX-lea până în anii 1990, 1,1,1-tricloretanul a fost folosit ca aditiv pentru a face unele lichide de tăiere mai eficiente. În argoul din atelier, era denumit „one-one-one-one”. A fost eliminat treptat din cauza proprietăților sale de distrugere a stratului de ozon și de deprimare a sistemului nervos central.