W branży produkcyjnej, gdzie każda setna milimetra ma znaczenie, a rentowność zakładu zależy od optymalizacji procesów, filtracja płynów obróbczych powinna być bardzo ważnym elementem strategii przedsiębiorstwa. Ciecze obróbcze, które są wykorzystywane podczas operacji skrawania metali, toczenia, frezowania czy szlifowania, pełnią wiele istotnych funkcji. Chłodzą i smarują strefę skrawania, usuwają wióry, zmniejszają tarcie między narzędziem a materiałem obrabianym i chronią przed korozją. Żeby jednak mogły skutecznie pełnić te zadania, muszą być utrzymywane w odpowiedniej czystości.

Dlaczego czystość płynów obróbczych ma znaczenie?

Płyny wspomagające obróbkę, choć często postrzegane jako element drugorzędny, stanowią fundament jakości procesu obróbki skrawaniem. Zanieczyszczone płyny mogą prowadzić do licznych problemów – od przyspieszenia zużycia narzędzi, przez pogorszenie jakości obrabianej powierzchni, aż po awarie maszyn.

Badania pokazują, że odpowiednio filtrowane chłodziwo może wydłużyć żywotność narzędzi nawet o 40–60%. W praktyce oznacza to wymierne oszczędności – w przypadku zarówno kosztów narzędzi, jak i czasu pracy maszyn. Czysty płyn obróbczy pozwala również na zastosowanie lepszych parametrów skrawania, co przekłada się na znacznie wyższą efektywność obróbki.

Nie bez znaczenia jest również aspekt ekologiczny. Efektywna filtracja umożliwia wielokrotne wykorzystanie płynów obróbczych, co zmniejsza ilość odpadów i ogranicza negatywny wpływ na środowisko.

Źródła zanieczyszczeń w płynach obróbczych

Płyny obróbcze są narażone na 3 główne rodzaje zanieczyszczeń:

1. Zanieczyszczenia mechaniczne – obejmują głównie wióry metalowe i mineralne cząstki ścierne. Ich rozmiar może wahać się od kilku milimetrów do zaledwie kilku mikrometrów. Większe cząstki mogą powodować zatykanie dysz podających chłodziwo, podczas gdy mniejsze działają jak materiał ścierny, przyspieszając zużycie narzędzi.
2. Zanieczyszczenia biologiczne – bakterie i grzyby mogą szybko namnażać się w środowisku emulsji wodno-olejowych, szczególnie w wyższych temperaturach. To prowadzi do degradacji właściwości płynu, powstawania nieprzyjemnych zapachów, a w skrajnych przypadkach – zagrożeń zdrowotnych dla operatorów maszyn.
3. Zanieczyszczenia chemiczne – oleje obce, smary z prowadnic ślizgowych, produkty utleniania, a nawet rozpuszczone gazy mogą zmieniać właściwości fizykochemiczne płynów obróbczych, prowadząc do zmniejszenia ich skuteczności.

Każdy z tych rodzajów zanieczyszczeń wymaga odmiennego podejścia do filtracji, co sprawia, że nowoczesne systemy filtracyjne są często kompleksowymi rozwiązaniami, które łączą różne technologie.

Metody filtracji płynów obróbczych

Współczesny przemysł dysponuje wieloma metodami filtracji, które można dostosować do specyficznych potrzeb procesu produkcyjnego.

Filtracja grawitacyjna

Ta najstarsza i najprostsza metoda wykorzystuje siłę grawitacji do sedymentacji cięższych cząstek. Płyn przepływa przez komory, w których osadzają się zanieczyszczenia. Metoda ta jest efektywna dla większych cząstek, ale ma ograniczoną skuteczność w przypadku mikrocząstek.

Zaletą jest prostota i niski koszt eksploatacji – systemy takie nie wymagają złożonej konserwacji ani dużych nakładów energii. Zajmują jednak dużo miejsca i nie są wystarczająco skuteczne dla procesów wymagających wysokiej czystości płynu.

Filtracja mechaniczna

Filtry mechaniczne, takie jak filtry taśmowe, bębnowe czy workowe zatrzymują zanieczyszczenia na materiale filtracyjnym. Efektywność takiej filtracji zależy od rozmiaru porów materiału, który może zatrzymywać cząstki o wielkości od kilkuset do kilku mikronów. Pomocnicze środki, takie jak ziemia okrzemkowa czy proszek celulozowy, zwiększają skuteczność. Dodatkowym atutem są niski koszt eksploatacyjny i duża dostępność technologii.

Filtracja magnetyczna

W procesach obróbki metali ferromagnetycznych znakomitym rozwiązaniem są separatory magnetyczne. Wykorzystują one silne pole magnetyczne do wychwytywania cząstek żelaza i stali z płynu obróbczego.

Nowoczesne separatory mogą być wyposażone w magnesy neodymowe o bardzo wysokiej sile przyciągania, co pozwala na usuwanie nawet bardzo drobnych cząstek ferromagnetycznych.

Filtracja próżniowa

Systemy filtracji próżniowej wykorzystują różnicę ciśnień do przepchnięcia płynu przez medium filtracyjne. Technika ta pozwala na efektywne usuwanie nawet najmniejszych cząstek przy wysokim przepływie płynu.

Filtry próżniowe są często wyposażone w automatyczne systemy czyszczenia, co wydłuża ich żywotność i zmniejsza koszty eksploatacji. Dzięki kompaktowej budowie mogą być instalowane nawet w zakładach o ograniczonej przestrzeni.

Filtracja odśrodkowa

Hydrocyklony i wirówki wykorzystują siłę odśrodkową do oddzielania cięższych cząstek od płynu. Metoda ta jest szczególnie skuteczna dla cząstek o wielkości 5–50 mikronów i nie wymaga materiałów eksploatacyjnych.

Zaletą tego rozwiązania jest ciągły tryb pracy bez potrzeby częstego czyszczenia czy wymiany elementów filtracyjnych.

Filtracja biologiczna i chemiczna

Oprócz filtracji fizycznej konieczne jest także kontrolowanie zanieczyszczeń biologicznych i chemicznych. Biocydy, ozonowanie, promieniowanie UV czy ultradźwięki to metody walki z mikroorganizmami. Z kolei filtry z węglem aktywnym czy żywice jonowymienne pomagają w usuwaniu zanieczyszczeń chemicznych.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Chemia dla przemysłu

Jak wydłużyć żywotność chłodziw przy zachowaniu wysokiej wydajności procesów obróbczych

Nowoczesne płyny chłodząco-smarujące są istotnym elementem procesu technologicznego, bo to od nich w dużej mierze zależy żywotność obrabiarki i narzędzi skrawających. Warto więc zadbać zarówno o dobór odpowiedniego chłodziwa, jak i o wydłużenie jego przydatności do użytku.

Produkcja mechaniczna

Czy obróbka 3-osiowa również może być wysokowydajna?

Zwiększenie wydajności procesów obróbczych realizowane było i jest na różne sposoby. Stosuje się różne strategie obróbcze, narzędzia skrawające, oprogramowanie, a przede wszystkim coraz bardziej zaawansowane centra obróbcze. Czy jednak obróbka przy wykorzystaniu mniej zaawansowanej technologicznie maszyny 3-osiowej również może być wysokowydajna?

Współczesne trendy w filtracji płynów obróbczych

Rozwój technologii produkcyjnych stawia coraz wyższe wymagania przed systemami filtracji. Można w tym obszarze zaobserwować kilka istotnych trendów.

Automatyzacja i inteligentne systemy monitoringu

Nowoczesne systemy filtracyjne są wyposażane w czujniki, które w czasie rzeczywistym monitorują kluczowe parametry płynu obróbczego – takie jak stężenie zanieczyszczeń, pH, temperatura czy przewodność. Dane te, analizowane przez zaawansowane algorytmy, umożliwiają automatyczne dostosowanie parametrów filtracji lub generowanie sygnałów o konieczności przeprowadzenia czynności konserwacyjnych.

Technologia internetu rzeczy (internet of things – IoT) umożliwia zdalne monitorowanie i kontrolę pracy systemów, co pozwala na szybką reakcję przy odchyleniach od zadanych wartości. Rozwiązania te mogą być integrowane z systemami zarządzania produkcją. Sprzyja to optymalizacji procesów.

Rozwiązania kompaktowe i modułowe

Współczesne zakłady produkcyjne cenią elastyczność i efektywne wykorzystanie przestrzeni. Odpowiedzią na te potrzeby są kompaktowe, modułowe jednostki filtracyjne, które można łatwo dopasować do zmieniających się warunków produkcyjnych. Modułowa budowa umożliwia rozbudowę systemu wraz z rozwojem zakładu, bez konieczności wymiany całej instalacji.

Ekologiczne podejście do filtracji

Rosnąca świadomość ekologiczna i coraz bardziej rygorystyczne regulacje środowiskowe sprawiają, że systemy filtracji muszą być również przyjazne dla otoczenia. Dotyczy to zarówno efektywnego zużycia energii, jak i ograniczania ilości odpadów.

W nowoczesnych rozwiązaniach często wykorzystuje się odzysk ciepła z płynu obróbczego, co przekłada się na realne oszczędności energetyczne. Stosowane materiały filtracyjne projektowane są z myślą o łatwiejszej utylizacji lub recyklingu. Niektóre zaawansowane systemy umożliwiają nawet odzysk metali z osadów, co nie tylko zmniejsza ilość odpadów, ale może generować dodatkowy przychód.

Dobór odpowiedniego systemu filtracji

Wybór optymalnego systemu filtracji zależy od wielu czynników:

• rodzaju obrabianego materiału,
• typów procesu obróbki,
• wymaganej dokładności obróbki,
• przepustowości systemu,
• dostępnej przestrzeni,
• kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Ważne jest także określenie poziomu czystości i rodzaju zanieczyszczeń, które dominują w danym procesie. W wysoko zautomatyzowanych zakładach warto postawić na systemy samoczyszczące z monitorowaniem on-line, natomiast w mniejszych warsztatach – na rozwiązania proste i ekonomiczne. 

Profesjonalne firmy oferują kompleksowe audyty, które pomagają dobrać optymalne rozwiązanie. Praktyka pokazuje, że dobrze zaprojektowany system filtracji zwraca się w ciągu kilku lat.

W świecie nowoczesnej produkcji – w którym liczy się nie tylko jakość, ale także efektywność – filtracja płynów obróbczych staje się jednym z filarów optymalizacji procesu. Czyste chłodziwo to dłuższa żywotność narzędzi, lepsza jakość obrabianych elementów, mniej przestojów i niższe koszty eksploatacyjne. To również realny wkład w ochronę środowiska.

Inwestując w odpowiedni system filtracji, inwestujemy w przyszłość produkcji – bardziej precyzyjną, wydajną i odpowiedzialną. Niezależnie od skali działalności warto więc traktować filtrację nie jako dodatek, lecz jako kluczowy element strategii przemysłowej.