Kovoobrábacie vodou miešateľné chladiaco-mazacie kvapaliny

Hlavné úlohy vodou miešateľnej  chladiaco mazacej kvapaliny je  redukcia  trenia medzi obrobkom a nástrojom, odvod  vznikajúceho  tepla a  odvod triesok z miesta obrábania. Sekundárne požiadavky sú nasledovné: Protikorózna ochrana pre strojné zariadenia a obrobky, minimálna  penivosť, nízka miera odparovania a tvorby hmly v prostredí, dobrá znášanlivosť s pokožkou, dobrá stabilita pracovnej emulzie resp. pracovného roztoku.

Vodou miešateľné chladiaco mazacie kvapaliny možno podľa ich zloženia rozdeliť nasledovne:

- Klasické emulzie (obsahujú   cca 80 % olejovej zložky na ropnej báze)
- Polosyntetické vodou miešateľné obrábacie kvapaliny ( obsahujú zmes ropného  a syntetického oleja)
- Syntetické vodou miešateľné obrábacie kvapaliny

Koncentráty vodou miešateľných  chladiaco-mazacích  kvapalín by sa majú spravidla skladovať po dobu 6 mesiacov až 1 rok. Údaj o doporučenej dĺžke skladovania býva zvyčajne uvedený v technickom liste. Teplota skladovania by nemala klesnúť pod 5°C a horná teplota skladovanie by  nemala prekročiť + 40°C. Pre optimálnu prípravu pracovnej  chladiaco mazacej emulzie/roztoku sa zvyčajne odporúča teplota koncentrátu v rozsahu 15 až 20°C. Ak sa pre koncentráty chladiacej mazacej emulzie použijú skladovacie zásobníky,  je potrebné zabezpečiť aby boli v pravidelných časových intervaloch kontrolované na  znečistenie a  prípade znečistenia je ich potrebné starostlivo vyčistiť. Koncentráty chladiaco mazacej kvapaliny  sa aplikujú tak, že sa v súlade s odporučením v technickom liste  riedia pridaním zvyčajne 3 až 20% vody za intenzívneho miešania. Kvalita pridávanej vody má rozhodujúci význam z hľadiska vlastností chladiacej mazacej emulzie.

Odporúčaná  kvalita vody pre prípravu pracovnej  emulzie/roztoku

 
Tvrdosť pridávanej vody v °dH určuje okrem iného charakteristiku penenia chladiacej mazacej emulzie. Ak je táto hodnota nižšia ako 8°dH, môže pri používaní chladiaco mazacej emulzie dochádzať ku zvýšenej penivosti. V prípade tvrdosti vody výrazne nad 20°dH môže dochádzať k vydeľovaniu vápenatého mydla, zhoršuje sa aj charakteristika protikoróznej ochrany, redukuje sa stabilita a pri dlhšej dobe aplikácie môže dochádzať k vydeľovaniu / usadzovaniu  solí na niektorých častiach strojného zariadenia. Optimálna tvrdosť pridávanej vody by mala byť v rozmedzí 10 až 15°dH. limitov.

Obsah chloridov v pridávanej vode by nemal prekročiť hodnotu 30 mg/liter, pretože počas doby používania emulzie dochádza ku obohacovaniu v emulzii a následnej korózii strojného zariadenia a nástrojov. V prípade použitia  studničnej vody, ktorá nepodlieha nariadeniam týkajúcich sa pitnej vody, je potrebné preveriť vhodnosť jej použitia, počet bakteriálnych zárodkov sa má nachádzať  pod hodnotou 10³, pretože v opačnom prípade je nutné počítať s nadmerným zaťažením baktériami. Niektoré špeciálne vodou miešateľné  obrábacie kvapaliny však vzhľadom na svoje špeciálne zloženie môžu ísť aj za hranicu týchto odporúčaných.

Pri  príprave treba pri ručnom dávkovaní  pamätať na to, aby vždy bola najprv pridaná voda a až potom sa pridával  koncentrát mazacej látky a to v takom množstve aby sa  dosiahla výrobcom odporúčaná  koncentrácia. Teplota pridávanej vody by vo všeobecnosti  nemala klesnúť pod 15°C, v opačnom prípade by to mohlo zapríčiniť problémy s miešateľnosťou. Koncentráciu je potrebné skontrolovať pomocou refraktometra. Pri meraní je potrebné  zohľadniť korekčný faktor pre meranie  refraktometrom.  Príslušná hodnota  sa nachádza  v technickej informácii  kvapaliny. Polosyntetické a syntetické kvapaliny mávajú zvyčajne tento faktor väčší ako jedna.

V prípade prípravy  väčších množstiev chladiaco mazacích emulzií je vhodné  použiť na prípravu  zmiešavacie zariadenia. Tieto zariadenia  sa dajú nainštalovať napevno, prípadne sa dajú pripevniť na obal / nádobu (sud alebo kontajner). Aplikačné vlastnosti vodou miešateľnej chladiaco mazacej kvapaliny sa môžu meniť  vplyvom rôznych rušivých vplyvov. Pre hospodárne využitie a pre čo  najmenšie riziko zdravotného ohrozenia pracovníka ako aj životného prostredia sa preto požaduje kontrola v pravidelných časových intervaloch.

Pre hospodárne využívanie a redukovanie nákladov pri použití vodou miešateľných chladiaco mazacích kvapalín, je nevyhnutné, aby sa podľa možnosti po čím najdlhšiu dobu zachovali úžitkové vlastnosti. Životnosť chladiaco  mazacích kvapalín  je okrem kvality vstupného koncentrátu závislá do značnej miery aj na ošetrovaní pracovnej náplne.  Preto je potrebné vykonávať monitoring stavu obrábacej kvapaliny

Príklad monitoringu:              

Sú dve zásadné kontrolné činnosti, ktoré by sa mali vykonávať každý deň.

Prvá z nich by mala vlastne vytvárať základný predpoklad bezchybného používania chladiaco mazacej emulzie a týka sa kontroly stavu chladiacej kvapaliny v zásobníku, pretože  ešte aj   dnes  sa  vyskytujú obrábacie   centrá s nedostatočnými objemami náplní. Takýto stav vedie  k nedostatočnému  množstvu emulzie na prívode k čerpadlu a následne  potom dochádza  k tomu, že čerpadlo  nasáva vzduch a v dôsledku toho dochádza k peneniu emulzie. Nedostatočné množstvo náplne  môže  mať aj ďalšie negatívne dôsledky. Negatívnym prejavom tohto stavu je napríklad nedostatočný odvod tepla zo zóny záberu nástroja a obrobku a tým aj nedostatočný výkon alebo znížená  životnosť obrábacích nástrojov. Každý deň by sa mala  posudzovať farba, zápach  a kvalita emulzie. Ak sa zistia zmeny, tak je  to spravidla   znakom zmeny stavu chladiacej emulzie. V normálnom stave chladiaca emulzia nevykazuje žiadne výrazné známky zaolejovania alebo  penenia. V prípade mikrobiálneho napadnutia pracovná emulzia výrazne zapácha.

Pretože je často problematické uskutočniť hodnotenie stavu  chladiaco mazacej kvapaliny v zásobnej nádrži stroja je vhodnejšie, odobrať vzorku chladiacej emulzie do sklenenej  kadičky alebo odmerného valca  a po uplynutí niekoľkých hodín zhodnotiť jej stav.  Emulzia bude vo vyhovujúcom stave, ak na hladine nie je vysoká vrstva vylúčeného oleja a  koncentrácia nameraná ihneď po odbere  pomocou ručného refraktometra  a  napr. po uplynutí 8 hodín bude dávať takmer identické výsledky merania. Ak chladiaca emulzia nie je stabilná, tak medzi prvým a druhým výsledkom merania budú výrazné rozdiely. Zmeny chladiacej mazacej látky môžu mať mnohé príčiny a sú indikované väčšinou aj inými kontrolnými parametrami uvedenými  v ďalšom texte. 

Meranie hodnoty pH

Meranie hodnoty pH (kyslosť) treba vykonať najmenej jedenkrát za týždeň. Najjednoduchšou metódou je použitie testovacích papierikov, ktoré svojou zmenou farby indikujú aktuálnu hodnotu pH. Ako u všetkých indikačných meracích papierikov , treba aj v tomto prípade dbať na to, aby neboli po dátume expirácie. Ak sú meracie papieriky  príliš staré, môžu sa získať  chybné výsledky indikovaním nesprávnych farieb. Veľmi dôležitým bodom pri aplikácii všetkých metód „merania pomocou indikačných  papierikov“ je správne zaobchádzanie s nimi. Znamená to, že sa papierik musí ponoriť do čistej chladiacej emulzie a nie do zaolejovanej zmesi (do ktorej prenikol olej), pretože inak sa môžu zaznamenať chybné výsledky testovania.

Okrem toho treba samozrejme zohľadniť aj čas vyhodnocovania, teda dobu, po ktorej sa má odčítať farebné políčko meracieho prúžku. Výhodou tejto testovacej metódy je rýchlosť, jednoduchá manipulácia bez nutnos-ti používania prídavných látok. Alternatívne k metóde testovacích papierikov, a pritom presnejšie,  pracuje  merací prístroj na meranie hodnoty pH. Na kontrolu stačí použiť jednoduchý  batériový merací prístroj, samozrejme je možné použiť aj  laboratórny prístroj. Pri meraní je dôležité  však správne zaobchádzanie s meracou elektródou a je tu aj   potreba pravidelnej  kalibrácie prístroja. Pri meraní pomocou elektródy pH treba dbať na to, aby „meracia hlavica“ (diafragma) nemala povlak z cudzorodého vniknutého oleja, ktorý by  zapríčinil chybné výsledky merania. Dôležitým aspektom pri meraní hodnoty pH a pri jej dokumentovaní je sledovanie vývojovej tendencie tejto hodnoty vo vzťahu ku dobe životnosti chladiacej emulzie v strojnom zariadení, aby sa na základe toho dali včas prijať vhodné opatrenia. 

Meranie koncentrácie

Odporúča sa vykonávať najmenej jedenkrát za týždeň. V prípade mimoriadne  malých objemov chladiacej emulzie, alebo pri obrábacích centrách so silným zaťažením, sa odporúča vykonať meranie koncentrácie vykonávať každý deň.   Vhodným prístrojom  na meranie koncentrácie, ktorý by nemal chýbať v žiadnom strojárskom podniku, je ručný refraktometer.   Princípom  merania je  zmenu lomu svetla prechádzajúceho meraným médiom. Zmena lomu svetla je identifikovateľné delením na číru sivú (modrú) zónu a svetlú zónu. Odčítanú hodnotu na meracej stupnici je potrebné  vynásobiť refrakčným faktorom  špecifickým pre chladiacu emulziu. Refrakčný faktor nájdete  v technickom liste výrobku. Týmto postupom sa stanoví koncentrácia chladiacej emulzie. Základom všetkých sledovacích alebo kontrolných činností by mal byť „Harmonogram sledovania“, ktorý by mal obsahovať informácie týkajúce sa kontrolovaných veličín, metód a časových intervalov kontroly, postupov merania a v prípade potreby aj špecifických informácií o príslušnej chladiacej emulzii.

Dokumentácia kontrolovaných údajov  sa dá najrýchlejšie a najjednoduchšie viesť  priamo na mieste za pomoci  tzv. karty stroja. Takto sa dá získať prehľad o vývoji kontrolovaných  ukazovateľov a o tendenciách vývoja stavu chladiacej emulzie. Elegantnejším spôsobom je zaznamenávanie v PC  prostredníctvom príslušného programového vybavenia

Príklady nápravných opatrení                                   

Prostriedky pre ošetrovanie  chladiaco mazacích látok miešateľných s vodou

Mnohé vodou miešateľné chladiaco mazacie kvapaliny obsahujú zlúčeniny dusíka a síry, ktoré sú spolu s olejom  okrem iného aj zdrojom obživy pre baktérie a preto dochádza počas doby aplikácie ku kontaminácii mikroorganizmami. Tieto mikroorganizmy môžu do značnej miery skracovať dobu životnosti chladiacej emulzie. Na zredukovanie rastu  mikroorganizmov obsahuje väčšina chladiacich emulzií  látky na potlačenie ich rastu. Počas doby aplikácie môže byť od prípadu k prípadu potrebné, použiť dodatočne aj takéto  látky. Pri používaní týchto  látok treba dávať  hlavne pozor na správnu aplikačnú koncentráciu a tiež na ich účinný rozsah. Manipulácia by sa mala uskutočňovať dostatočne zaškoleným personálom presne podľa inštrukcií v technickom liste za dodržania bezpečnostných predpisov uvedených v karte bezpečnostných údajov daného prípravku.. Treba  vždy bezpodmienečne rešpektovať všetky príslušné odporúčania od výrobcu.

Odpeňovacie prostriedky

Aplikácia odpeňovacích prostriedkov sa odporúča vtedy, keď nie sú známe príčiny tvorby peny, prípadne ak je príčina známa, ale nedá sa v krátkom čase odstrániť, napríklad ak ide o meniacu sa akosť vody, zanesenie cudzorodých látok zmenou technológie, zmenou chladiacej emulzie a pod. Pridávanie by sa malo aplikovať tam, kde je možné zabezpečiť dobré zmiešanie. Aplikačné koncentrácie odporúčané dodávateľom je potrebné dodržiavať. Predávkovaním môže odpeňovací prostriedok negatívne ovplyvniť schopnosť odlučovania vzduchu a tým môže penu stabilizovať.

Ostatné servisné produkty

Do tejto kategórie patria všetky špecializované produkty, ktoré sú prispôsobené požiadavkám príslušného používateľa a ktoré sa používajú v súlade s odporúčaniami výrobcu chladiacej emulzie, napríklad výrobky určené na zvýšenie účinku odlučovania, zvýšenia hodnoty pH, zlepšenia protikoróznej ochrany, atď.