Значимые факторы при выборе смазочно-охлаждающих технологических сред в машиностроении

В статье рассматривается один из актуальных вопросов машиностроения – значимые факторы при выборе СОТС. Проанализировано влияние СОТС на точность и качество обрабатываемой поверхности. Выявлены преимущества и недостатки различных категорий СОЖ.

Широкое применение новых технологий, высокопроизводительного станочного оборудования, автоматических линий, повышение требований к точности обработки заготовок, а также использование новых видов инструмента на основе сверхтвердых материалов – всё это вызывает рост номенклатуры и объемов потребления смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС).

В настоящее время трудно назвать область машиностроения и металлообработки, где бы не использовались СОТС.

Что же собой представляют СОТС и какую роль они выполняют? В самом термине «смазочно-охлаждающие технологические среды» уже содержится объяснение о предназначении этих материалов – смазывать и охлаждать. Выделяют 4 вида СОТС, это: газообразные; жидкие (СОЖ); твердые; пластичные. Наиболее широкое распространение получили жидкие СОТС, называемые смазочно-охлаждающими жидкостями, они в свою очередь подразделяются на масляные, водосмешиваемые (водные), быстрорастворяющиеся и расплавы некоторых металлов.

Сейчас промышленностью производится более 300 наименований смазочно-охлаждающих технологических сред для обработки металлов резанием. Многие продукты дублируют друг друга, значительная часть из них устарела, однако на производство расходуются большие объемы нефтепродуктов и других видов дефицитного сырья, используется дорогостоящее оборудование и квалифицированные трудовые ресурсы, что делает покупку и эксплуатацию СОТС недешевым процессом.

В связи с программой замещения импортных брэндов на российском рынке СОТС активизировались производители отечественного контрафакта. Некоторые используют суррогатные заменители биоцидных присадок для того, чтобы их продукция не подвергалась быстрому гниению и расслоению, но в тоже время продолжала быть недорогостоящей. С этой целью в рабочую эмульсию добавляются нитрид натрия и формальдегид, являющиеся ядами 1 и 2 класса опасности для живых организмов.

Вследствие вышеуказанного возникает проблема выявления значимых факторов при выборе смазочно-охлаждающих технологических сред.

Известно, что целью металлообработки является получение деталей с заданной точностью и качеством поверхности. Смазочно-охлаждающие технологические среды способствует этому вследствие:

·     увеличения стойкости инструмента;

·     интенсификации режимов обработки;

·     улучшения качества поверхности;

·     снижения интенсивности силовых и тепловых нагрузок на инструмент и обрабатываемую деталь;

·     сокращения потребляемой мощности;

·     облегчения удаления стружки и продуктов износа инструмента.

Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что в результате использования качественных смазочно-охлаждающих технологических сред достигается значительное увеличение стойкости инструментов (до 5 и более раз), повышение точности обрабатываемых поверхностей, снижение их шероховатости, – всё это даёт возможность увеличения производительности труда при обработке металлов резанием в 1,5–2 раза, а при обработке металлов давлением и некоторых, особенно финишных, операциях обработки резанием и значительно больше [1; 3].

С целью обеспечения конкурентных преимуществ продукции, создаваемой в производственно-технологических системах, связанных с механической обработкой резанием материалов является снижение операционных затрат, анализ структуры которых показывает, что основная доля (более 50%) приходится на материальные затраты [2].

Доказано, что большая часть предприятий серийного и мелкосерийного производства в целях экономии идет по пути снижения затрат на приобретении вспомогательных материалов, среди которых и СОТС.

В результате проведенного информационного анализа были выявлены преимущества и недостатки одних из самых распространенных СОЖ.

В таблице 1 приведено сравнение двух различных по ценовому фактору СОЖ: водорастворимой эмульсионной СОЖ (ЭГТ, ЭТМ, Эмолон и др.) и полусинтетической СОЖ (Акватек Плюс, Велс-1М, Дипрол и др).

Таблица 1.

Сравнение двух различных по ценовому фактору СОЖ

Учитывая средний «Срок жизни» и ценовой диапазон двух сравниваемых СОЖ, мы можем рассчитать затраты в одинаковый период. Тогда будет видно, что затраты на первый продукт значительно превышают затраты на второй, а именно в 3 и более раз. Из всего вышеуказанного следует отметить, что эмульсолы справляются с металлообработкой – в ущерб качеству. В итоге приходится часто заменять их или добавлять дорогостоящие биоциды, что повышает цену эксплуатации дешевых СОЖ. В производственных цехах постоянно присутствует неприятный запах из-за выделения гнилостных газов – аммиака, сероводорода, метана. Возникают дополнительные расходы на очистку. Из всего этого вытекает существенное различие в «цене закупки» и «цене эксплуатации» СОТС, где последнее часто не берется в расчет.

Следует помнить, что использование в производстве самых недорогостоящих, токсичных и низкокачественных эмульсолов наносит ущерб здоровью работников (аллергия, химические ожоги, кожные дерматиты), приводит в негодность металлообрабатывающее оборудование и инструмент (коррозия, мыльные залипы, мастичные наслоения, засаливание, хроническая несмываемость стружки и т.д.), вследствие чего качество обработки металла становится очень низким [4].

Во избежание вышеуказанного следует тщательнее подходить к выбору поставщика и выбору продукта, учитывая технологические, экологические и экономические факторы.