Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ)

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) – это жидкий многокомпонентный состав, обеспечивающий 2 основных функции – смазывания и охлаждения, а в некоторых случаях еще и вымывание стружки из зоны обработки. Использование СОЖ обусловлено возникновением побочных эффектов при интенсивной механической обработке различных материалов, связанных с выделением тепла. В результате теплового расширения происходит деформация материала, что приводит к увеличению трения, быстрому износу инструмента, низкой точности обработки, а часто к браку. С применением СОЖ удается значительно повысить производительность и ресурс инструмента, снизить энергозатраты и достичь высокой точности обработки.

Применение

В основном смазочно-охлаждающие жидкости применяются в металлообработке резанием и деформацией. При этом нередко СОЖ используются для работы с твердыми хрупкими материалами – керамикой, стеклом, камнями. Некоторые эмульсии имеют расширенный спектр применения и с успехом используются как разделительные смазки для формовки бетонных изделий и конструкций, обработки катков при асфальтировании, а также в качестве охладителя при закалке металла.

Основными потребителями СОЖ стали:

• металлообрабатывающие предприятия;
• строительные и ремонтные организации;
• другие сферы производства и обслуживания с элементами механической обработки металлов.

Принцип действия

Смазочно-охлаждающая жидкость подается непосредственно в зону обработки режущим инструментом. При непрерывной подаче охлаждающая функция достигается путем теплоотведения. Для некоторых технологических процессов с периодической подачей СОЖ предусмотрено охлаждение, возникающее за счет испарения жидкости.

Смазывающая функция достигается путем образования на поверхности материала и инструмента масляной пленки, снижающей боковое трение сверла, резца, фрезы и исключающей задиры, заедание и налипание стружки на режущий инструмент. При штамповке, волочении, вырубке и особенно глубокой высадке охлаждающая смазка исключает задиры от штампа, образование разрывов и трещин в заготовке, снижает механические напряжения.

Качества и требования

Существует большое множество СОЖ, каждая из которых выделяется теми или иными качествами. Их свойства и особенности формируются в зависимости от обрабатываемого материала, вида и режима обработки, технологических особенностей оборудования. Таким образом, в зависимости от применения, можно выделить основные качества СОЖ в приоритетном порядке:

• для сверления и токарной обработки – охлаждающие и смазывающие;
• для фрезеровки и шлифовки – моющие и охлаждающие;
• для обработки деформацией – смазывающие;
• при высоких давлениях – смазывающие;
• при высоких скоростях – охлаждающие.

В зависимости от оборудования, которое обеспечивает подачу жидкости в нужном количестве и при определенном давлении, СОЖ должна соответствовать необходимой вязкости, противостоять вспениванию, обладать способностью к фильтрации. Учитывается также температурный режим применения, причем как самого процесса, так и окружающей среды. Здесь важными качествами становятся устойчивость к замерзанию, а при повышенных температурах обработки – негорючесть и низкая испаряемость.

Независимо от целей применения вся современная продукция должна соответствовать нормам экологии, гигиены и утилизации.

Виды и особенности

Все выпускаемые смазочно-охлаждающие жидкости классифицируются по физико-химическому состоянию.

Индустриальные масла, обогащенные присадками

Обладают высокой смазывающей способностью, удовлетворительной моющей и низкой охлаждающей. Их, как правило, применяют для холодной деформации металлов, где охлаждающие качества не играют основной роли. При этом в последнее время появилась новая технология, позволяющая использовать масла для эффективного охлаждения – это охлаждение в масляном тумане. Методика предусматривает подачу воздушно-масляного аэрозоля под высоким давлением, где поток воздуха усиливает охлаждающую функцию.

Эмульсолы

Это самые распространенные и недорогие продукты, поставляемые в виде водоразбавляемых концентратов. В составе продукта содержится до 85% минерального, синтетического или полусинтетического масла. Остальную часть составляют ПАВы (поверхностно-активные вещества) и биоциды.

Непосредственно перед применением (заправкой бачка станка), продукт разбавляется водой и перемешивается. При этом получается грубодисперсная эмульсия молочного цвета. Преимуществом такого продукта стала возможность регулировки смазывающих и охлаждающих свойств путем концентрации. Например, для глубокого сверления на низких оборотах концентрацию повышают, а для скоростного сверления − снижают. Жидкость сочетает охлаждающие и моющие способности воды и смазывающие − масла.

Входящие в состав ПАВы формируют противоизносные, противозадирные и антифрикционные свойства. Биоциды препятствуют развитию в жидкости микроорганизмов. Также в составе применяются антиокислительные и противокоррозионные ингибиторы.

Синтетические и полусинтетические микроэмульсии

Готовый к применению продукт, не требующий разведения водой. В его основе уже готовая водно-масляная эмульсия с высокой коллоидной стабильностью. Несмотря на двухфазное состояние, такая жидкость прозрачная, так как дисперсность масла доведена до молекулярного состояния.

Синтетические микроэмульсии характеризуются повышенными смазывающими, охлаждающими и моющими свойствами, за счет чего имеют более широкий диапазон применения по сравнению с эмульсолами. Кроме того, они характеризуются повышенным сроком эксплуатации и высокой способностью к фильтрации. Их часто применяют в высокоточных станках с ЧПУ.

Водные растворы углеводородов с добавками

Это продукт современных технологий – смазочно-охлаждающие жидкости, не содержащие масла. Представляют собой однофазную структуру водного раствора углеводородов, спиртов, кислот, минералов и др. Их состав может сильно различаться в зависимости от назначения. Наиболее распространенным компонентом является гликоль, который применяется в производстве антифриза и тормозной жидкости.

Преимущественными характеристиками, кроме самой высокой охлаждающей способности, стали сверхвысокая проницаемость. Благодаря этой способности жидкость используется в точных процессах обработки – калибровке, зенкованною и др. Применяется практически для любых материалов. В состав не входят биоциды так как вещество само по себе устойчиво к развитию грибков и бактерий, не вызывает аллергию, нетоксично. В отличие от масляных, такие СОЖ могут применяться в кислородной среде.

Лучшие смазочно-охлаждающие жидкости

В настоящее время к составу СОЖ предъявляются самые строгие экологические требования и вся продукция знаменитых брендов имеет соответствующие сертификаты. Поэтому ориентируя выбор не только на качество, но и на безопасность, стоит в первую очередь рассматривать товарные предложения проверенных передовых производителей.

WEICON BIO-CUT

Биологически разлагаемая СОЖ последнего поколения без масел. Используется для всех видов механической обработки стали, чугуна, легированных сплавов и цветных металлов. Может использоваться для сверления стекла, кафеля, керамики. WEICON BIO-CUT отличается длительным сроком хранения и эксплуатации. Поставляется как в канистрах для промышленного применения, так и в аэрозольных баллонах для использования на строительных объектах.

Loctite 8035

Водоразбавляемый концентрат с улучшенной формулой без биоцидных добавок для всех видов металла сплава, в том числе для цветных. За счет пониженного пенообразования Loctite 8035 предназначен для автоматической подачи на сверлильных, токарных и фрезеровочных станках.

Molykote S-1013 Spray

Смазывающе-охлаждающая жидкость в аэрозольном баллоне. Это готовая к применению синтетическая микроэмульсия для обработки металлов резанием. Molykote S-1013 Spray позволяет выполнять сверление отверстий большого диаметра в толстостенной стали ручной электродрелью в непроизводственных условиях. Может также использоваться для станочной обработки, если в станке не предусмотрена система подачи СОЖ.

EFELE CF-621

Полусинтетический эмульсол на основе композиции синтетического и минерального масла, универсального применения. Поставляется в виде концентрата. Сбалансированные в равной степени смазывающие, охлаждающие и моющие качества позволяют применять EFELE CF-621 для всех видов металлообработки.

Тосол или антифриз? Выбираем смазочно-охлаждающую жидкость

Очень часто в разговоре с автолюбителями на вопрос о том, когда меняли в последний раз охлаждающую жидкость, слышишь ответ: «Да как купил машину пару лет назад, так и поменял». И это в лучшем случае. А вопрос, что именно залито в систему охлаждения, чаще всего ставит людей в тупик – «Что-то голубое».

Большинство автолюбителей не осознают степени влияния охлаждающей жидкости на работу двигателя, либо не придают этому должного значения. И напрасно. От правильного выбора «тосол или антифриз» зависит техническое обслуживание для автомобиля в целом.

Нигде, кроме как в России, нет разделения на антифризы и тосолы, хотя и то и другое – охлаждающая жидкость. В прессе уже неоднократно описывалась история образования ТОСОЛа, не будем повторяться, для желающих ознакомиться копия одной из таких статей находится здесь.

По статистике до 22% поломок прямо, а 40% прямо или косвенно связаны с охлаждением (системой охлаждения двигателя) (данные компании Arteco). Поэтому правильный выбор охлаждающей жидкости может помочь сберечь средства.

Смазывающие охлаждающие жидкости состоят из смеси этиленгликоля (в редких случаях из пропиленгликоля), воды и пакета присадок — ингибиторов коррозии. Именно технологией производства присадок и различаются охлаждающие жидкости разных производителей.

При выборе смазочно-охлаждающей жидкости для своего автомобиля, прежде всего, стоит обратиться к «Руководству по эксплуатации» либо сервисной книжке, ведь кому как не производителю конкретного автомобиля известны все нюансы. В данном руководстве могут быть прописаны как конкретные производители и наименования смазочно охлаждающей жидкости, успешно прошедшие все испытания у автопроизводителя (лабораторные, стендовые, эксплуатационные), так и класс такой жидкости. Это могут быть жидкости, произведенные по одной из технологий:

• традиционной – пакеты присадок на основе солей неорганических кислот: силикатов, нитритов, нитратов, аминов, боратов, фосфатов;
• карбоксилатной (ОАТ) – на основе солей органических кислот;
• гибридной, являющейся одной из разновидностей карбоксилатной (пакеты присадок на основе солей карбоновых кислот с незначительными добавками силикатов и/или фосфатов).

На российском рынке доминирует, в основном, смазочно-охлаждающая жидкость, произведенная по традиционной и карбоксилатной технологии.

СОЖ — что это? Состав, виды и преимущества использования.

При всех видах механической обработки металлов в зоне контакта инструмента с заготовкой действуют мощные силы трения и выделяется большое количество тепла. Это приводит к ухудшению качества обработки поверхностей, ускоренному износу инструментальной оснастки и оборудования, изменению свойств и структуры обрабатываемого металла из-за перегрева. Чтобы избежать негативных последствий, при токарной и других видах металлообработки рекомендуется применение СОЖ.

Что такое СОЖ?

Аббревиатура СОЖ в производстве и металлообработке расшифровывается как “смазочно-охлаждающая жидкость”, также употребляется термин СОТС — “смазочно-охлаждающие технологические средства”. СОЖ — это многокомпонентные составы, главным назначением которых является охлаждение и смазка инструментов и обрабатываемых деталей из черных и цветных металлов и сплавов. Они уменьшают трение и защищают инструменты и заготовку от перегрева и коррозии, эффективно удаляют абразивную пыль и мелкую стружку из рабочей зоны, предотвращают быстрый износ основных элементов оборудования.

Виды и характеристики СОЖ

Основными техническими характеристиками СОЖ являются плотность и вязкость, которые зависят от состава и определяют их смазывающие и охлаждающие качества. Также важным свойством охлаждающей жидкости является температура замерзания, определяющая условия, в которых возможно применение смазки.

В зависимости от состава, СОЖ подразделяются на две группы:

По форме выпуска различают концентраты и готовые к применению эмульсии. В особую группу можно выделить аэрозоль, применяемый на нестационарных рабочих местах.

Масляные СОЖ

Масляные СОЖ — это чистые минеральные масла (вязкость 2 — 40 мм2/с при 50°С) или с добавками разнообразных функциональных присадок (противозадирные, антифрикционные, антитуманные, антикоррозионные и пр.). Производятся из нефтепродуктов, в связи с чем относятся к горючим жидкостям.

Имеют отличные смазывающие свойства, но при этом отмечается ряд недостатков: низкая способность к охлаждению, испаряемость и высокий уровень пожарной опасности. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости не требуют специального приготовления, они выпускаются готовыми к применению.

Выбор и применение СОЖ на масляной основе

Масляные СОЖ характеризуются показателями плотности, вязкости и температурой вспышки, что и является основными критериями выбора определенной марки смазочно-охлаждающей жидкости. Они традиционно используются при тяжелых режимах работы на металлорежущих станках — с низкими скоростями подачи и большой глубиной резания. Эмульсолы на основе минерального масла широко применяются при хонинговании, развертывании и сверлении, а также в случаях, когда уплотнение станка не позволяет использовать водосодержащие продукты.

Чистые минеральные масла без присадок имеют ограниченное применение и чаще всего применяются при простых работах с цветными металлами (бронза, латунь, медь), а также с углеродистыми сталями и чугуном. Для труднообрабатываемых материалов подходят масляные смазочно-охлаждающие жидкости более сложного состава с присадками.

Делая выбор между несколькими марками смазочно-охлаждающей жидкости с аналогичными характеристиками, специалисты рекомендуют отдать предпочтение тем продуктам, которые:

• имеют более высокую прозрачность для лучшего обзора рабочей зоны
• не образуют масляный туман и безопасные для персонала
• не содержат хлора и при этом обладают высокими смазывающими свойствами и обеспечивают требуемое качество обработки

Синтетические и полусинтетические СОЖ

Водосмешиваемые СОЖ в своем составе содержат различные органические и неорганические вещества, среди которых: спирты, вода, эмульгаторы, электролиты, биоциды, ингибиторы коррозии, противозадирные присадки и пр.

Преимущества этого вида эмульсолов — невысокая стоимость, простота приготовления рабочих эмульсий, низкая пожароопасность, хорошие охлаждающие свойства. Недостатки — пенообразование, высокая степень биопоражения микроорганизмами и расходы на утилизацию.

Классификация водорастворимых СОЖ

Поставка водосмешиваемых эмульсолов осуществляется в виде концентрата, который используется для приготовления рабочих эмульсий непосредственно на месте применения. При этом обязательным условием получения качественного продукта является правильное разбавление концентрата водой — он добавляется в воду и тщательно перемешивается.

Эта группа включает три основных разновидности СОЖ с разной дисперсностью основного компонента:

1. Эмульсионные: грубодисперсные продукты, получаемые путем разбавления водой эмульсолов, содержащих до 85% минеральных масел. Вследствие смешивания эмульсола и воды в концентрации 5-30% образуется эмульсия белого цвета, обладающая высокими смазывающими характеристиками.
2. Полусинтетические: концентрированные продукты с коллоидной степенью дисперсии, содержат до 50% минеральных масел. Рабочий полупрозрачный раствор концентрацией 1-10% получают при смешивании с водой. Он в равной мере характеризуется хорошими смазывающими и охлаждающими свойствами.
3. Синтетические: концентраты, не содержащие масел, имеют молекулярную степень дисперсности. Основные компоненты: поверхностно-активные вещества (ПАВ), вода, водорастворимые полимеры и присадки. Рабочий раствор в концентрации 1-10% обладает высокими охлаждающими свойствами.

Состав и характеристики СОЖ на водной основе

Водорастворимые СОЖ характеризуются отличными охлаждающими свойствами и поэтому подходят для высокоскоростных режимов обработки металлов. Кроме того, они дают возможность получить рабочий раствор различной концентрации, что расширяет применяемость данного вида эмульсолов в металлообработке.

Например, одна и та же марка смазочно-охлаждающей жидкости может использоваться для черновой механической обработки в концентрации 2-5%, а при выполнении особо трудных операций (глубокого зенкования, сверления и пр.) — в повышенных концентрациях до 8%. Синтетические СОЖ с невысокой концентрацией 1,5-2,5% обычно выбирают для шлифовальных операций.

Рекомендуемые концентрации и применяемость каждой марки СОЖ для определенного вида механической обработки приводятся в технической документации производителей. Точное соблюдение дозировок гарантирует стабильность готового раствора СОЖ и позволяет достичь максимально эффективной обработки металлов.

Выбор и применение СОЖ

Основными сферами применения смазывающе-охлаждающих жидкостей являются токарная и фрезерная обработка металлов. Эмульсол для металлообработки выбирается, исходя из конкретных условий производства: типа оборудования, применяемого инструмента, выполняемых технологических операций, материала заготовки, способа подачи рабочей эмульсии и пр.

СОЖ для токарных станков — какую выбрать?

Однозначного ответа на вопрос, какая СОЖ лучше для токарной обработки , нет: ее нужно выбирать с учетом скоростного режима и свойств обрабатываемого металла.

При высокоскоростной токарной обработке необходимо использовать СОЖ с улучшенными теплоотводящими и антифрикционными характеристиками.

Даже при обработке нержавеющих металлов в составе концентрата СОЖ, эмульсола или эмульсии для токарных станков должны быть специальные присадки для предотвращения коррозии инструмента и узлов оборудования.

В состав токарной эмульсии для обработки вязких металлов обязательно вводят антизадирные компоненты.

Как выбрать СОЖ для фрезерования?

Требования к СОЖ для фрезерных станков зависят от режима резания, материала инструмента и заготовки. Например:

при использовании фрез с твердосплавными пластинами они должны сочетать высокие смазочные и низкие охлаждающие свойства (фрезерование является прерывистым процессом, поэтому интенсивное охлаждение зоны реза приводит к образованию термических трещин на режущих кромках инструмента из-за резких перепадов температуры);

при обработке деталей из алюминия и нержавейки необходимо для улучшения качества обработки поверхностей следует применять СОЖ с антизадирными присадками.

Особенности выбора СОЖ для шлифовальных станков

К СОЖ для шлифовки металлов предъявляются повышенные требования по пожаробезопасности, пено- и туманообразованию, содержанию опасных для здоровья персонала веществ.

Во время шлифования в рабочей зоне образуется большое количество мелкой стружки и абразивной пыли, что приводит к образованию царапин на обрабатываемых поверхностях. Поэтому для обеспечения высокого качества деталей необходимо выбирать СОЖ с улучшенными моющими свойствами.

СОЖ для сверления

Выбирая смазочно-охлаждающую жидкость для сверлильного станка, необходимо обязательно учитывать глубину отверстий: СОЖ для глубокого сверления должны обладать повышенными теплоотводящими и антифрикционными свойствами.

Для повышения качества обработки поверхностей отверстий в деталях из нержавеющей стали в состав СОЖ вводят компоненты, предотвращающие налипание металла на сверло.

Одним из важнейших требований к СОЖ при использовании твердосплавных сверл является содержание присадок, препятствующих выгоранию кобальта.

СОЖ для обработки металлов давлением

Подбор СОЖ для обработки металлов давлением осуществляют с учетом особенностей технологических режимов выполняемых процессов (прессование, горячая или холодная штамповка).

В основном для операций горячей штамповки применяются пожаробезопасные смазочно-охлаждающие жидкости на водной основе с графитом и без графита, а также масляные СОЖ с графитом. Эти продукты образуют термостойкую смазочную пленку с хорошими разделительными свойствами. Они уменьшают износ оборудования, предотвращая жесткий контакт матрицы и заготовки.

Широкое применение получило также специальное испаряющееся масло для штамповки, в состав которого входят особые полярные присадки (эфиры). Оно отличается невысокой вязкостью, легко наносится на рабочие поверхности, испаряется при нагреве и не требует последующей очистки.

Для холодной обработки металлов давлением выпускаются СОЖ на масляной основе со значительным содержанием различных присадок и смазочных добавок, придающих нужные эксплуатационные свойства — коррозионную устойчивость и износостойкость, хорошие противозадирные качества. Создаваемая защитная масляная пленка снижает трение, уменьшает дефекты и улучшает качество поверхности получаемой детали.

Марки и рейтинг СОЖ

Первые места в рейтинге СОЖ для металлообработки занимают продукты марок Henkel, Blaser, Cimcool — данные фирмы специализируются на выпуске смазочно-охлаждающих жидкостей. Для компаний Castrol, Shell, Mobil основным направлением является производство моторных масел, а выпуск СОТС для них — «побочное» дело. При этом стоимость СОЖ всех вышеперечисленных марок одинаково высока , в том числе из-за немалых затрат на доставку и растаможку.

Кроме того, под видом эмульсий и эмульсолов известных марок нередко продаются фальсификаты, опасные не только для оборудования, но и для здоровья людей.

Смазывающе-охлаждающие жидкости отечественного производства стоят значительно дешевле, но при этом обладают рядом недостатков, в числе которых:

• быстрое расслоение, бактерицидное заражение и, как следствие, и потеря рабочих свойств;
• коррозия и разрушение деталей станка, выполненных из цветных материалов;
• вспенивание и выпадение осадка при использовании с жесткой водой;
• аллергические реакции и другие проблемы со здоровьем у персонала;
• высокая токсичность отработанной эмульсии и проблемы с её утилизацией.

При разработке нашей продукции мы учли эти факторы, поэтому концентрат СОЖ для металлообработки марки Oilсool полностью отвечает современным санитарно-гигиеническим требованиям, а пакет присадок Ecoboost 2000 обеспечивает высокие антикоррозионные, антифрикционные, противозадирные и другие важные эксплуатационные свойства. Производимые нами смазочно-охлаждающие жидкости ничем не уступают зарубежным аналогам и при этом стоят дешевле.

Когда требуется замена СОЖ

Замена эмульсола производится по истечению срока годности продукта, а также в тех случаях, когда в процессе использования его качество, внешний вид и эксплуатационные характеристики значительно ухудшились.

Как показывает практика, масляные эмульсолы имеют более длительный срок годности по сравнению с СОЖ на водной основе. Это объясняется тем, что вода является хорошей средой для развития всевозможных микроорганизмов, что приводит к снижению уровня кислотности рН и появлению неприятного запаха. Вредными факторами для водосмешиваемых СОЖ являются также повышенные температуры, загрязнение смазочными материалами и абразивами. Такая эмульсия теряет стабильность и свои свойства, становится более токсичной. Текущий контроль состояния СОЖ дает возможность своевременно выявить несоответствия и внести корректировки. Периодичность контроля устанавливается стандартами:

• для масляных СОЖ: 1 раз в месяц
• для полусинтетических и синтетических СОЖ: 1 раз в 2 недели
• для эмульсионных СОЖ: 1 раз в неделю