Vízzel elegyített forgácsolási segédanyagok Juhász Ilona kenéstechnikai szakértő, MOL-LUB Kft. Kisdeák Lajos Kenéstechnikai Szolgáltatás vezető, MOL-LUB Kft.
Tartalom A leggyakoribb alakítási eljárások A fémmegmunkálási segédanyagok alkalmazásának céljai A fémmegmunkáláshoz használt segédanyagok csoportosítása A vízzel elegyített fémmegmunkálási segédanyagok összetétele Kiválasztási szempontok Emulziókeverés Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése és kezelése A biológiai fertőzöttségről Töltetcsere 2
A leggyakoribb alakítási eljárások Forgácsleválasztáson alapuló technológiák Szabályos él-geometriájú szerszámmal végzett forgácsolás. Esztergálás, marás, fúrás, gyalulás, vésés üregelés fogazás, fűrészelés, stb. Szabálytalan él-geometriájú szerszámmal végzett forgácsolás Köszörülés, finomfelületi megmunkálások (tükrösítés, dörzscsiszolás, tükörsimítás), stb. Forgácsleválasztás nélkül megvalósított technológiák Melegalakítás Hengerlés, kovácsolás, sajtolás, meleg pilgerezés, profilsajtolás, stb. Hidegalakítás Hengerlés, huzalhúzás, csőhúzás, mélyhúzás, előrefolyatás, hátrafolyatás, kivágás-lyukasztás, lemezsajtolás, stb. PUMA 230 megmunkáló központ revolverfeje 3
Miért célszerű a fémmegmunkálási technológiákhoz segédanyagot használni? A megmunkálási műveletek során hőenergia fejlődik hűtés A képlékeny alakváltozás hatására hőenergia keletkezik. Ennek nagysága segédanyag alkalmazásával nem befolyásolható, de a munkadarab, a szerszám és a forgács hőmérséklete csökkenthető A szerszám, valamint a munkadarab és a forgács közötti súrlódás hőenergiát fejleszt Ennek nagysága segédanyag alkalmazásával csökkenthető A magas megmunkálási hőmérséklet csökkenti a szerszám éltartamát, rontja a méretpontosságot, és általában negatívan befolyásolja a felületi minőséget A súrlódási hőenergia csökkentése kenés A szerszám, valamint a munkadarab és a forgács között kenőfilmet kell létrehozni A forgácsot el kell távolítani tisztítás A megmunkálási zónában maradt forgács rontaná a felületi minőséget 4
A fémmegmunkálási segédanyagokkal szemben támasztott további követelmények 1. Átmeneti korrózióvédelem A frissen megmunkált felületek könnyen korrodálnak, ennek megakadályozása átmenetileg a segédanyag által létesített bevonat feladata Megfelelő viszkozitás Minél nagyobbak a szerszám és a munkadarab közötti erőhatások, annál nagyobb viszkozitású segédanyaggal hozható létre megfelelő kenőfilm Szűrhetőség A lebegő forgács (amely elsősorban köszörülés és finom felületi megmunkálások esetén jellemző) szűréssel történő eltávolítása ne okozzon változást a segédanyagban Hosszú élettartam Gazdaságossági kérdés, a gyakori csere növeli a költséget és az állásidőt Alacsony habzási hajlam Buborékokat tartalmazó segédanyag nem kerülhet vissza a megmunkálási zónába, az erősen habzó segédanyag habja általában kifolyik a tartályból, a levegővel való intenzív érintkezés rövidíti a segédanyag élettartamát 5
A fémmegmunkálási segédanyagokkal szemben támasztott további követelmények 2. Ragadás mentesség A ragadós bevonat nehezíti az ágyvezetékek mozgását és a mérőeszközök használatát Jó keverhetőség Vízzel elegyített segédanyagok esetén fontos követelmény Szerkezeti anyagokkal való jó összeférés Ne lágyítsa vagy keményítse a nemfémes anyagokat, színesfémeken ne okozzon foltosodást Idegen olajokkal szemben kedvező viselkedés Vízzel elegyített segédanyagok esetén célszerű, ha az idegen olaj felúszik, így mechanikus módszerrel eltávolítható Feleljen meg a környezetvédelmi és munkaegészségügyi előírásoknak Ne okozzon erős szagterhelést, bőrirritációt, a gőzei ne váltsanak ki légúti problémákat, ne tartalmazzon környezetet károsító komponenseket, stb. 6
A fémmegmunkáláshoz használt segédanyagok csoportosítása Fémmegmunkálási segédanyagok Vízzel elegyített segédanyagok (ISO MA csoport) Vízzel nem elegyítethető segédanyagok (ISO MH csoport) Emulziók Oldatok Olaj a vízben Víz az olajban Mikro- vagy makro-emulziók (cseppmérettől függően) 7
A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Az olaj a vízben típusú segédanyagok alapkomponensei Olaj, illetve olajat helyettesítő anyagok Ásványolaj finomítvány Nafténes, vagy paraffinos bázisú ásványolajok alacsony aromástartalommal A jellemző viszkozitás 40 C-on: 2-46 mm 2 /s Szintetikus vegyületek Poliészterek Poliglikolok Poli-alfa-olefinek Stb. Természetes eredetű észterek (növényi vagy állati eredetű, poláros molekulájú olajok) Repceolaj, fenyőolaj Halolaj, stb. Víz A kereskedelemben kapható koncentrátumok az ún. emulzolok legfeljebb néhány százalék vizet tartalmaznak, ha ez a tárolási stabilitásuk biztosításához szükséges. Ilyen esetekben az emulzol fagyveszélyes. A víz döntő többsége a felhasználás helyén kerül a fémmegmunkálási segédanyagba. 8
A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Kiegészítő komponensek, vagy adalékok 1. Kenőképesség javítók Természetes eredetű észterek Zsírsavak Hosszú szénláncú alkoholok Szintetikus észterek, stb. Alacsony hőmérsékleten is adszorpciós réteget alkotnak a fémfelületeken EP/AW adalékok (Extreme Pressure, AntiWear) Kénvegyületek Klórvegyületek Foszforvegyületek Nitrogénvegyületek Szuperbázikus szulfonátok, stb. Az aktiválási hőmérsékletükön kváziszilárd kenőréteget hoznak létre 9
A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Kiegészítő komponensek, vagy adalékok 2. Emulgeátorok Anionos emulgeátorok: víz az olajban emulzió Kationos emulgeátorok: olaj a vízben emulzió Nemionos emulgeátorok Anionos emulgeátor Kationos emulgeátor Az emulgeátorok poláros molekulái megakadályozzák hogy a diszkrét cseppek koglomerátumokká alakuljanak Korróziógátlók Alkoholok Ketonok Szerves savak és sóik Észterek, fenolok, stb. Ilyenkor fontos az átmeneti korrózióvédelem 10
A vízzel elegyített segédanyagok összetétele Kiegészítő komponensek, vagy adalékok 3. Baktericid és fungicid adalékok Az emulziók kedvező életfeltételeket biztosítanak a mikroorganizmusok (baktériumok és gombák) számára Az egyszerű összetételű emulziók könnyen elfertőződnek A korszerű ún. biostabil emulziók adalékai gátolják a mikroorganizmusok szaporodását, de nem képesek azt teljesen megakadályozni A biostabil emulziók is tartalmaznak batericid és fungicid adalékokat, de kevesebbet, mint az egyszerű összetételű termékek A batericid és fungicid adalékok egészségkárosító anyagok, könnyen okozhatnak bőrirritációt és légúti megbetegedéseket Habzásgátló adalékok Az emulziók olajtartalmának felületi feszültsége a használat során kémiai változások és a bekerült idegen anyagok miatt csökken a habzási hajlamuk nő A habzásgátló anyagok két típusa Szilikonos káros hatással lehet a későbbi felületkezelési műveletekre Szilikonmentes Egyéb adalékok Oxidációgátlók, oldásközvetítők, ködképződésgátlók, színezékek, illatanyagok, stb. 11
A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 1. A kiválasztás összetett feladat, nincsenek örök érvényű szabályok Sokféle megmunkálási technológia létezik A technológiai paraméterek széles skálán változhatnak Sokféle anyagminőség fordul elő Az emulzióellátó rendszerek nagymértékben különbözhetnek Eltérő tartalmú és színvonalú lehet az emulziós rendszerek állapotfelügyelete és karbantartása Stb. A kiválasztás céljai Minimális selejt Méretpontosság Kiváló felületi minőség Költséghatékonyság Termelékenység Alacsony kenőanyag költség A hűtő-kenő folyadék a szerszám furatán keresztül jut el nagy nyomással a megmunkálási zónába 12
A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 2. Néhány megmunkálási technológia jellemzése Nagy erőhatások (magas nehézségi fok) esetén jó kenést kell biztosítani (pl. EP hatású vágóolajjal) Ha a vágósebesség nagy, a hűtőhatásra kell kiemelt hangsúlyt helyezni (pl. alacsony koncentrációjú emulzióval) A tisztítóhatás mértéke elsősorban a megmunkálás geometriai viszonyaitól, és a képződő forgács jellegétől függ Mélyfúrás esetén jó mosóhatás szükséges, míg nagyoló esztergálásnál a mosóhatás másodlagos szempont Megmunkálási technológia Külső-belső üregelés Nehézségi fok Magas Vágósebesség Alacsony Emulzió koncentráció 6...15 Mélyfúrás 6...15 Menetvágás 5...10 Fűrészelés 4,5...8 Fúrás 4...8 Lefejtő marás 4...8 Marás 4...8 Esztergálás 4...8 Automata megmunkálás 4...8 Menetköszörülés 3,5... 4,5 Palástköszörülés 3...4 Síkköszörülés Alacsony Magas 3...4 Magas koncentrációigény esetén vágóolaj is használható, ha biztosítható elegendő mértékű mosó- és hűtőhatás 13
A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 3. Az anyagminőség hatása Acélok és magas szilíciumtartalmú alumíniumötvözetek esetén jó kenőképességet és EP hatást kell biztosítani A vasöntvények megmunkálása kiváló mosóképességet igényel Színes- és könnyűfémek foltmentes felületének biztosításához speciális hűtő-kenő folyadékok szükségesek (fémpasszívátorok alkalmazása, kiváló korrózióvédelem) A megmunkálási technológia hatása Az EP hatás, a kenőképesség, a mosóképesség, a habzási hajlam, a hűtés és a szűrhetőség mértékének helyes megválasztása Pl. köszörülés esetén az EP hatásra és jó kenőképességre nincs szükség, a többi jellemzőnek viszont magas szinten kell lenni. Célszerű, ha az alkalmazott segédanyag átlátszó, vagy áttetsző (valódi oldat szintetikus vagy félszintetikus kenőanyag) Köszörüléshez gyakran használnak áttetsző segédanyagot 14
A fémmegmunkálási segédanyagok kiválasztásának szempontjai 4. A megmunkáló gép kialakításának figyelembevétele Milyen nyomást létesítenek a szivattyúk habzási hajlam Milyen szűrők, illetve ülepítő berendezések találhatók szűrhetőség, ülepedési hajlam Mekkora az idegenolaj bejutás veszélye idegenolajjal szembeni viselkedés Mennyire tisztítható a rendszer, vannak-e pangó folyadékterek, stb. biológiai fertőzésekkel szembeni ellenálló képesség Az üzemi karbantartási gyakorlat Alacsony színvonalú rendszer- és folyadék-karbantartás esetén strapabíró segédanyagra van szükség Munkaegészségügyi követelmények biztosításának feltételei Elszívó berendezések hiányában fontos követelmény az alacsony ködképző hajlam biztosítása Figyelemmel kell lenni az alkalmazott egyéni védőeszközök (védőkesztyűk, bőrápoló krémek stb.) alkalmazásának mértékére és színvonalára 15
Emulziókészítés Az emulzió minőségét befolyásoló tényezők A készítéséhez használt víz minősége Az emulziókészítés módja A javasolt vízminőség Jellemzők Ajánlás Vizsgálati módszer Keménység n o K 9-15 ISO 11885 ph érték 6..7 DIN 51369 Klorid tartalom mg/l, legfeljebb 25 ISO 10304-1 Mechanikai szennyezettség mentes vizuális Mikroorganizmusok száma csira/cm 3 legfeljebb 10 3 Dipslide, ISO 6222 Nitrát tartalom mg/l, legfeljebb 50 ISO 10304-1 A vízminőség által befolyásolt emulzió-jellemzők Stabilitás Maradék, üledékképződés Korrózió elleni védelem Biológiai ellenálló képesség Mosóképesség, tisztaság Kenőképesség 16
Emulziókészítés A túl kemény víz hatása A kemény víz (magasabb, mint 22 n 0 K) Oldhatatlan üledékképződéshez vezet Stabilitási problémát okoz Korróziót vált ki A mosóképesség romlását okozhatja. A túl lágy víz hatása Habzási problémák Stabilitási probléma Habzási probléma 17
Emulziókészítés Az emulziókészítés legfontosabb szabályai Az emulzol és a víz hőmérséklete legyen 10 C felett Mindig a vízhez keverjük az emulzolt A keverés lehet Lassú, mechanikus (kis mennyiség esetén) Levegővel történő keverés Emulziókeverő használatával (venturi elven működő berendezés, a koncentráció beállítható) Ne keverjünk emulziót a megmunkáló gép tartályában! Venturi elven működő emulziókeverő berendezés 18
Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése A töltet külső megjelenése 1. Emulziószint Alacsony szint esetén a szivattyú levegőt szívhat, ami rendellenes habzást okozhat Hőmérséklet A magas hőmérséklet sokszor arra utal, hogy a tartály nagy részét forgács tölti ki, a kis térfogatú emulzió pedig túlmelegszik Szag A hétfő reggeli szag (kénhidrogénszerű) - anaerob baktériumok elszaporodását jelzi, ami ph csökkenést, gyengébb korrózióvédelmet, szeparációt, bőrirritációt okozhat. A jellegzetes rothadás szag aerob baktériumok elszaporodására utal, ami ph csökkenést, gyengébb teljesítményszintet, emulzió szétesést, bőrirritációt és korróziót okozhat. Fojtó szagú gőzt tapasztalunk, ha a töltetben illékony amin- vagy formaldehid vegyületek keletkeznek, ami légúti irritációt okoz. A biológiai fertőzöttség biztos jele 19
Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése A töltet külső megjelenése 2. Az emulzió színe Sötét, olajos idegen olaj hozzáfolyás, könnyen vezethet bakteriális fertőzöttséghez Szürkés, nem homogén bakteriális fertőzöttség, magas vízkeménység, ami emulzió szétválást, bőrirritációt okozhat Barna, kékeszöld, rózsaszín és egyéb vas és rézionok beoldása a megmunkált munkadarabból, illetve kobalt beoldás a szerszámból, ami munkaegészségügyi problémákhoz illetve korrózióhoz vezethet Kiválások Biofilm az emulzió felszínén vagy a tartály falán biológiai fertőzöttség, ami az emulzió szétválását eredményezheti és bőrirritációt okozhat A gép belsejében, a tartály falán, szűrökön, szivattyúkon megjelenő világos kiválások gombásodásra utalnak a szűrőrendszer és a vezetékek eltömődéséhez vezethet, illetve irritációt okozhat Világos kiválások a gép felületein és a szűrőkön szappanképződés (Ca, Mg) a magas vízkeménység miatt, ami lerontja az emulzió szűrhetőségét, mosóképességét és rendellenes szerszámkopást idézhet elő. 20
Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése Koncentráció A túl alacsony koncentráció korróziót, biológiai fertőzöttséget, rendellenes szerszámkopást, stabilitási problémát okozhat A túl magas koncentráció rendellenes habzást, irritációt, ragadást, kiválást és akár 20-100 %-kal magasabb koncentrátum felhasználást eredményezhet A koncentráció helyszíni mérése Kézi refraktométerrel A leolvasott értéket a konkrét emulzióra jellemző állandóval meg kell szorozni 21
Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése A koncentráció változása A töltet koncentrációja csökkenhet, ha az eltávolított forgácsra sok emulzol tapad A koncentráció növekedhet, ha a víz jelentős mértékben párolog A koncentráció konkrét változása függ a technológiától és az emulziós rendszer kialakításától A koncentráció helyreállítása Mindig törzsoldattal történjen, tehát ne használjunk koncentrátumot, vagy tiszta vizet A koncentráció helyreállításának szabálya az emulzió mért olajtartalma a törzsemulzió olajtartalma az emulzió előírt olajtartalma az emulzió térfogataránya a törzsemulzió térfogataránya Példa a koncentráció növelésére Példa a koncentráció csökkentésére 22
Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése ph mérés A ph értéke termékenként más és más, de alkalmas a változások nyomon követésére A ph csökkenésének lehetséges okai Alacsony koncentráció Biológiai fertőzöttség (baktériumok elszaporodása) Az emulzió komponensei között lejátszódó kémiai reakciók (pl. elégtelen kenőképesség miatt kialakuló helyi túlmelegedés következtében) Szennyeződés idegen anyagokkal A ph növekedésének lehetséges okai Magas koncentráció Szennyeződés idegen anyagokkal Rendszertisztító adalék maradt a töltetben Utóadalékok használata Digitális ph mérő ph mérésére alkalmas tesztcsíkok 23
Az emulziótöltetek helyszíni ellenőrzése A nitrit- és nitrát-tartalom mérése Az emulzió nitrit- és nitrát-tartalma szekunder aminok jelenlétében nitrózamin képződéséhez vezet, ami egészségügyi kockázatokkal jár A nitrit- és nitrát-tartalom ellenőrzése teszt csíkokkal egyszerűen elvégezhető Az emulzió megengedett nitrit tartalma max. 20 ppm Ha az emulziót nem ivóvízből készítjük, a nitrit- és nitrát-tartalmat előzetesen ellenőrizni kell. Az ivóvíz maximális nitrát-tartalma 50 ppm A vízkeménység mérése Szintén tesztcsíkokkal végezhető el Az emulziótöltetek keménységet okozó sótartalma használat közben általában növekedik. A helyreállítás lágyvízből készített törzsoldattal lehetséges A klorid-tartalom mérése Kloridok az emulzió készítéséhez használatos vízzel, vagy külső szennyezőkkel juthatnak be A magas klorid-tartalom növeli a korróziós veszélyt A megengedett határérték 50-250 ppm, az emulzió típusától függően A helyreállítás frissítéssel történhet 24
A mikrobiológiai fertőzöttségről Ez a legsúlyosabb probléma A mikrobiológiai fertőzöttség mérése A helyszíni mérésekhez az ún. dipslide teszt terjedt el Az egyik oldalán a baktérium csíraszám, míg a másikon a gombatelepek száma olvasható le. A megengedhető csíraszám mennyisége 10 5-10 6 csíra/ml, a gombatelepszám felső határértéke 10 3 csíra/ml A mikrobiológiai elfertőződés okai 1. Nem megfelelő védelemmel rendelkező termék használata miatt Alacsony alkalmazási koncentráció miatt Magas szennyezőanyag-tartalom tartalom miatt A dipslide teszt eszköze Idegenolaj (szánkenő-, hidraulika-, hajtómű-) bejutása miatt A munkadarab felületén lévő, az előző megmunkálásból származó kenőanyag, korrózióvédő olaj, festék, reve, stb. bejutása miatt A tartály forgáccsal való feltöltődése miatt, (a működő emulzió mennyisége kevés) Az emulziós tartály szeméttárolóként történő használata miatt (cigarettacsikkek, ételmaradékok pl. almacsutka bedobálása, felmosó víz beöntése, stb.) 25
A mikrobiológiai fertőzöttségről Ez a legsúlyosabb probléma A mikrobiológiai elfertőződés okai 2. A levegőből származó baktériumok és gomba spórák bejutása miatt Az emulzió ellátó rendszerben lévő pangó, nem mozgó folyadékterek miatt Helytelen gépkialakítás miatt (pl. nincs ülepedési, olajkiválási, idegenolaj eltávolítási és szűrési lehetőség) A bekeveréshez használatos víz magas csíraszáma miatt Nagyon gyakori, hosszú állásidők miatt A szakszerű karbantartási gyakorlat hiánya miatt A biológiai fertőzöttség következményei Kellemetlen szag ph csökkenés Korrózió A mosóképesség csökkenése Rendellenes habzás Romló szerszám éltartamok Felerősödhetnek a bőrirritációs problémák Szűrő és csővezeték eltömődések Kiválások a gép belső terében, a szivattyúnál, a szűrőnél és a pangó folyadéktereket határoló felületeken. Idegen olaj eltávolítás szkimmerrel 26
A mikrobiológiai fertőzöttségről. Töltetcsere Ez a legsúlyosabb probléma Teendők Ismert viselkedésű rendszer esetén a biológiai fertőzöttség rendszeres ellenőrzése nem szükséges, mivel egyéb jelekből (külső, szak, ph érték, stb.) következtethetünk rá A gombás fertőzöttség jelei gyakran hamarabb láthatóak a szűrőn illetve a tartály kevésbé mozgó részein, mint azt a dipslide test mutatja Rendellenes biológiai fertőzöttség esetén a koncentráció 1-2 tf%-os emelése és baktericid illetve fungicid adalék használata javasolt Erőteljes gombás fertőződés esetén a teljes emulzió ellátó rendszer mechanikus tisztítására lehet szükség Az emulziótöltet cseréje Az élettartamának végére ért töltete cserélni kell Az élettartam végét az jelenti, ha a töltet paraméterei gondos karbantartással sem tarthatók az előírt értékek között (ennek oka a kémiai elhasználódás, adalékkimerülés, stb.) Töltetcsere esetén a rendszert fertőtleníteni kell akkor is, ha még nem mutatkoztak a mikrobiológiai károsodás jelei A régi töltetbe 0,5-2% baktericid-fungicid adalékot kell adagolni A töltettel 8-24 óra hosszat fokozott elővigyázatosság mellett dolgozni kell A töltet leengedését mechanikai tisztításnak kell követnie, majd a rendszert a már ismertetett módon elkészített új töltettel fel kell tölteni 27
Köszönöm a figyelmet Presenting to [name] 28