Jak wydłużyć żywotność chłodziw przy zachowaniu wysokiej wydajności procesów obróbczych
Adobe Stock – Sergey RyzhovNa efektywność procesów obróbczych i redukcję kosztów eksploatacyjnych wpływają różne czynniki. Ważne są m.in. właściwie dobrane parametry maszyny obróbczej, odpowiednie do obrabianego detalu narzędzia skrawające i stosowane chłodziwa obróbcze. 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.
Rynek płynów do obróbki metali przechodzi głębokie zmiany. Jak podkreśla Marton Enesei, inżynier ds. wdrożeń w firmie Motul, producenci nieustannie szukają nowych i innowacyjnych sposobów na poprawę wydajności. Uwzględniają przy tym obawy rynku związane z ochroną środowiska.
Jednocześnie obrabiane materiały i procesy stawiają chłodziwom coraz wyżej poprzeczkę. W przypadku nowej generacji maszyn i narzędzi wymagane są płyny do obróbki metali, które działają przy zwiększonych prędkościach i zapewniają doskonałą stabilność, przy tym ograniczając ich zużycie i kontrolując tworzenie się piany. Ponadto płyny nowej generacji muszą być przyjazne dla użytkownika i środowiska.
– Odpowiadając na te wymagania, wiele firm wdrożyło ekologiczne rozwiązania, takie jak płyny o dłuższej żywotności i rygorystyczniejsze procedury konserwacji, aby zmniejszyć ilość odpadów – mówi Marton Enesei. – Można powiedzieć, że zmniejszenie wpływu na środowisko i kosztów konserwacji jest obecnie wymogiem rynkowym i nie można go już osiągnąć z użyciem konwencjonalnych płynów obróbczych.
Na co zwracać uwagę przy wyborze chłodziwa
Nowoczesne płyny chłodząco-smarujące muszą spełniać wiele wymagań technicznych, środowiskowych i ekonomicznych. Przed wyborem konkretnego chłodziwa warto więc przeprowadzić analizę kilku najważniejszych parametrów.
– Głównym zadaniem chłodziw obróbczych jest smarowanie i chłodzenie obrabianych detali oraz narzędzi skrawających, które są wykorzystywane do obróbki – mówi Andrzej Skrocki, kierownik sprzedaży Polska Północna SW Polska. – Podstawowym aspektem jest więc staranny dobór chłodziwa, który powinien uwzględniać parametry realizowanego procesu, w tym obrabiany materiał, wymagania jakościowe i technologię obróbki. Użytkownik może dzięki temu poprawić nie tylko jakość tej obróbki, ale również zwiększyć trwałość narzędzi oraz obniżyć koszty procesu produkcyjnego i zwiększyć jego efektywność.
Kolejnym ważnym czynnikiem jest stabilność chłodziwa w szerokim zakresie temperatur i w różnych warunkach eksploatacyjnych, co przekłada się na jego skuteczne działanie przez cały czas użytkowania. Warto również zwrócić uwagę na odporność chłodziwa na rozwój mikroorganizmów i biodegradację.
Ponadto chłodziwo musi być zgodne z wymaganiami bhp i normami ochrony środowiska, co zapewnia bezpieczeństwo użytkownikom i minimalizuje negatywny wpływ na otoczenie. Na koniec istotnym aspektem jest efektywność ekonomiczna, na którą składa się nie tylko cena zakupu chłodziwa, ale również całkowity koszt jego eksploatacji.
– Z naszego doświadczenia wynika, że w wielu przypadkach klienci mają niemal takie same oczekiwania wobec płynów chłodzących jak wobec olejów obiegowych – mówi Marton Enesei. – Nie chcą inwestować więcej zasobów w zajmowanie się nimi, jednak tym sposobem płyny chłodzące nie mogą utrzymać swojej wydajności. Jeśli rutynowo przeprowadzamy działania zapobiegawcze i konserwacyjne, nie ma potrzeby przedwczesnej wymiany. Wręcz przeciwnie, zapewni to prawidłowe działanie środka, dłuższą żywotność narzędzi i odpowiednią jakość obróbki.
Enesei dodaje też, że w ciągu ostatnich kilku lat zmienił się zakres dodatków, które mogą być stosowane do produkcji chłodziw, a wraz z nimi proces starzenia się emulsji. Zwykle winą za przedwczesną wymianę płynu obarcza się samą emulsję. W wielu przypadkach jednak za przedwczesną wymianę odpowiada nie produkt, ale sposób jego użytkowania i konserwacji.
Istotną kwestią jest również dobór konkretnego produktu. Na rynku pojawia się coraz więcej innowacyjnych płynów obróbczych, które zapewniają odpowiednie parametry chłodząco-smarujące, a jednocześnie oferują wiele innych korzyści. Marton Enesei jako przykład podaje oferowaną przez firmę Motul gamę produktów z rodziny MOTUL GREENTECH. Są to zrównoważone środki smarne (oparte na biodegradowalnych estrach roślinnych) do większości zastosowań obróbki skrawaniem, które mogą zapewnić firmie znaczne oszczędności dzięki zmniejszeniu zużycia narzędzi skrawających. Ponieważ produkty te nie sprzyjają rozwojowi bakterii oraz nie tworzą emulsji z olejami obcymi, nie ma potrzeby dodawania dodatków biobójczych do ich formulacji i nie ma ryzyka ich połączenia z olejami prowadnicowymi. Technologia ta oferuje klientom wyjątkowo korzystny zestaw cech. Podczas eksploatacji wytwarzają niski poziom oparów i mgły, są też całkowicie pozbawione piktogramów, co oznacza, że produkty wytwarzane przy ich użyciu są wolne od szkodliwych składników i nie mają negatywnego wpływu na środowisko. Przy obcowaniu z nimi nie ma też ryzyka podrażnienia skóry lub płuc u operatora maszyny obróbczej.
Chłodziwo – monitoring i kontrola
Systematyczne monitorowanie stanu chłodziwa jest najważniejszym działaniem, które pozwala wydłużyć jego żywotność. Według inżyniera ds. wdrożeń w firmie Motul jest to podstawowe zadanie, które powinien brać pod uwagę każdy pracownik zaangażowany w obróbkę skrawaniem. Pozwala to bowiem sprawdzić poprawność procesu i niewielkim kosztem zapobiegać nieplanowanym przestojom.
Właściwe monitorowanie płynu wymaga regularnego sprawdzania jego wyglądu, zapachu, pH i stężenia. Kontrole te powinno się przeprowadzać co najmniej raz w tygodniu. Najlepiej jednak robić je codziennie po każdej wymianie lub po każdorazowym uzupełnieniu zbiornika świeżym środkiem.
– W przeciwieństwie do olejów chłodziwa są zwykle rozcieńczane w celu utworzenia emulsji. Zazwyczaj emulsja zawiera 3–15% koncentratu, więc woda znacząco wpływa na jakość środka i jego żywotność. Niezbędna jest więc ocena jej kluczowych parametrów, takich jak twardość, stężenie chlorków i zawartość mikroorganizmów. Parametry te można sprawdzić bezpośrednio na miejscu za pomocą pasków pomiarowych lub pomiarów laboratoryjnych – tłumaczy Marton Enesei. – Żeby utrzymać jakość chłodziwa, ważne jest również użycie skimmera w celu usunięcia niepożądanych olejów obcych. Wysoki poziom oleju obcego może wpływać na właściwości i stabilność chłodziwa, sprzyjać rozwojowi bakterii i skracać jego żywotność.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Andrzej Skrocki zwraca uwagę, że chłodziwa w trakcie życia zmieniają swój skład i parametry. Monitoring chłodziwa oraz automatyzacja on-line umożliwią wydłużenie trwałości cieczy poprzez zadbanie o jej optymalny skład. Zastosowanie odpowiedniego algorytmu predykcyjnego umożliwia przewidywanie zachowania się cieczy na podstawie danych historycznych i zaplanowanie wcześniej odpowiednich działań, utrzymując ciągłość produkcji i minimalizując nieoczekiwane przestoje.
Podstawowe parametry chłodziw, które wymagają regularnej kontroli:
• Stężenie emulsji – zbyt niskie prowadzi do niedostatecznego smarowania i chłodzenia, a zbyt wysokie generuje niepotrzebne koszty.
• Wartość pH – większość chłodziw pracuje optymalnie przy pH równym 8,5–9,5. Spadek pH poniżej 8,0 może świadczyć o rozwoju bakterii i wymaga natychmiastowej interwencji.
• Twardość wody – ma istotny wpływ na stabilność emulsji i jej właściwości smarne. Zaleca się stosowanie wody o twardości 5–15 °dH. W przypadku wody twardszej konieczne może być zastosowanie zmiękczaczy lub dodatków stabilizujących.
• Stan mikrobiologiczny – rozwój bakterii i grzybów prowadzi do degradacji chłodziwa i może powodować problemy zdrowotne operatorów.
Metody wydłużania żywotności chłodziw
– Żeby efektywnie wydłużyć żywotność chłodziwa, należy zadbać o jego czystość, temperaturę i skład. W tym celu w układziestosuje się filtry oraz chłodnice. Ponadto system chłodząco-filrtujący wyposaża się w czujniki, które umożliwiają monitorowanie parametrów cieczy i zadbanie o jej optymalną jakość. Odczyty z czujników mogą być wykorzystywane do monitorowania procesu obróbczego – tłumaczy Andrzej Skrocki.
Nowoczesne systemy filtracji łączą różne metody. To filtracja mechaniczna z wykorzystaniem sit o różnej wielkości oczek, separacja magnetyczna do usuwania cząstek ferromagnetycznych i filtracja próżniowa lub ciśnieniowa, w której używa się odpowiednich materiałów filtracyjnych.
Istotne dla trwałości chłodziwa jest również utrzymywanie właściwej temperatury płynu chłodzącego, dlatego też należy ją stale kontrolować. Zbyt wysoka temperatura może bowiem przyspieszać proces degradacji dodatków uszlachetniających i sprzyjać rozwojowi mikroorganizmów. Żeby temu zapobiec, poza regularnym kontrolowaniem temperatury w zbiorniku głównym zaleca się także montaż wymienników ciepła w układach chłodzenia oraz stosowanie izolacji termicznej dla zbiorników i przewodów.
Nie można również zapomnieć o regularnej konserwacji całego układu chłodzenia, która jest niezbędna dla utrzymania jego optymalnej wydajności. W tym celu należy m.in. regularnie czyścić zbiorniki i przewody, usuwać osady i szlamy, kontrolować szczelność całego układu i przeprowadzać okresową dezynfekcję.
Tylko takie kompleksowe podejście zapewni długotrwałą i niezawodną pracę systemu, a także odpowiednią trwałość płynów chłodzących.
Na konieczność przeprowadzania konserwacji zapobiegawczej maszyny i płynu, poza tradycyjnymi kontrolami, uwagę zwraca również Marton Enesei. Według niego dobrą praktyką jest cotygodniowe zgrubne czyszczenie maszyny – oznacza to usuwanie wiórów, pozostałości ze stołu i innych części maszyny wraz z płynem obróbczym.
– Płyn do obróbki metalu zużywa się każdego dnia poprzez parowanie, wynoszenie z częściami i wiórami oraz rozpryskiwanie. Średnio w ciągu jednego dnia stan płynu może zmniejszyć się o 10% objętości zbiornika maszyny. Z tych wszystkich powodów niezbędna jest regeneracja płynu poprzez regularne i dokładne dolewanie świeżego środka – wyjaśnia przedstawiciel firmy Motul.
Optymalizacja zużycia chłodziwa
Poza tradycyjnymi metodami, które powinny zapewnić długotrwałe użytkowanie chłodziwa obróbczego, warto podejmować również inne działania, które pozwolą zoptymalizować gospodarkę chłodziwami firmy.
Jednym z takich sposobów – który wpisuje się w obecne trendy związane z ograniczaniem negatywnego wpływu na środowisko naturalne – jest regeneracja zużytego płynu obróbczego, czyli przywracanie mu jego podstawowych parametrów użytkowych. Wykorzystanie urządzenia do regeneracji w bezpośrednim sąsiedztwie maszyny obróbczej (lub kilku maszyn) pozwala na wielokrotne stosowanie w procesach obróbczych tego samego chłodziwa, co znacząco obniża koszty całego procesu.
– Ponadto brykietowanie wiórów umożliwia odzyskanie chłodziwa zawartego w wiórach i jego ponownego wykorzystania, co również ma wpływ na koszty utylizacji – dodaje Andrzej Skrocki.
Na optymalizację zużycia chłodziwa duży wpływ mają także systemy automatycznego dozowania płynu obróbczego. Pozwalają one na utrzymanie optymalnego stężenia emulsji i redukują zużycie koncentratu. Ponadto ograniczają liczbę błędów operatora. Ważne w tym kontekście może być również stosowanie odpowiednich pomp i dysz czy też regulacja ciśnienia i przepływu chłodziwa.
Efektywne zarządzanie gospodarką chłodziwami wymaga kompleksowego podejścia, które uwzględnia różne aspekty ich eksploatacji. Inwestycje w nowoczesne systemy dozowania czy kontroli i szkolenie personelu zwracają się w postaci zmniejszonych kosztów eksploatacji i poprawy jakości obróbki, a także wydłużonej żywotności chłodziw.
O Autorze
