Можно ли обрабатывать алюминий на фрезере без СОЖ?

1. Состав СОЖ (СОТС)
2. Присадки в составе СОЖ для станков
3. Основные функции СОЖ
4. Классификация СОЖ
5. Смазочно-охлаждающие жидкости для операций резания
6. Как правильно эксплуатировать СОЖ для станков

При обработке металлов резанием или пластическим деформированием происходит выделение большого количества теплоты. В результате нагревания рабочего инструмента и поверхности заготовки ухудшается качество обработки, повышается износ дорогостоящего инструмента и оснастки, изменяется структура поверхностных слоев металла заготовки. Это, в свою очередь приводит к снижению рабочих свойств и качеству конечных изделий.

Для предотвращения перечисленных проявлений и повышения качества обработки поверхности заготовки применяют специальные охлаждающие технические средства – СОТС.

По агрегатному состоянию СОТС делятся на газообразные, жидкие, твердые.

Наибольшее распространение получили жидкие СОТС – смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ)

– специальная субстанция, используемая при работе станков по обработке металла. Каждый технологический процесс токарного или фрезерного станка сопровождается трением, которое может привести к деформации обрабатываемой детали, поломке дорогостоящего станка или его части, изменению механических свойств металла.

Основное предназначение СОЖ для металлообработки — разделение поверхностей, подвергающихся трению, и снижение температуры инструмента. Эта жидкость образует смазочную пленку на рабочих поверхностях, которая снижает силу трения и силу, необходимую для резания. Введение в состав продукта особых присадок упрощают процесс резания – молекулы жидкости быстро проникают в микротрещины на поверхности металла и как бы вбивают клин между его частицами.

Состав СОЖ (СОТС)

Состав рецептуры большинства СОЖ для металлообработки примерно одинаков. В продуктах разных производителей и названий меняется лишь концентрация того или иного вещества или присадка, нужная конкретному процессу или металлу.

Эффективная СОЖ для станков включает в себя:

• Смазки из натуральных или синтетических масел
• Присадки, обладающие различными эксплуатационными свойствами
• Вещества, препятствующие расслоению смазочно-охлаждающих жидкостей на фракции
• Антикоррозионные и износоснижающие компоненты
• Добавки, снижающие пенообразование и агрессивность по отношению к обрабатываемым металлам

инженер поможет — Влияние СОЖ на обработку алюминия

• размер шрифта уменьшить размер шрифта увеличить размер шрифта
• Печать

Оцените материал
Производители таких деталей, как автомобильные блоки двигателей и головки цилиндров, обрабатывают много алюминия. Как правило, эти операции включают в себя агрессивные скорости резания и подачи.

Цель настройки режима резания состоит в том, чтобы увеличить скорость резания, достаточную для повышения производительности без превышения пределов силы и мощности станка и режущих инструментов.

Чем лучше понимание взаимодействия скорости резания, износа края режущего инструмента и требуемой мощности резания, а также того, как выбранная СОЖ влияет на все эти факторы, тем успешнее это процесс обработки.

С этой целью Quaker Chemical Corp. провела серию испытаний по торцевой обработке алюминиевых заготовок для оценки воздействия различных охлаждающих жидкостей на мощность резания и износ режущего инструмента. При обработке новым режущим инструментом охлаждающая жидкость не как не влияла на силы обработки, создаваемые с одинаковой скоростью резания. Однако чем больше инструмент обрабатывал заготовку, тем больше была разница в мощности, необходимой для эффективной обработки с использованием различных СОЖ.

Эти результаты показывают следующее

Влияние металлической жидкости на мощность резания минимально при использовании новых режущих инструментов. Таким образом, разница между воздействием двух разных СОЖ на мощность резания может быть не заметна до тех пор, пока режущие края инструмента не начнут изнашиваться.

Увеличение мощности при фрезеровании алюминия является прямым результатом износа режущей кромки. На скорость этого износа непосредственно влияют как скорость резания, так и используемая жидкость при обработке металла.

Соотношения между этими переменными являются линейными (скорость резания, износ режущей кромки и мощность резания все возрастают вместе). Вооруженные этими знаниями, производители могут потенциально предсказать состояние режущей кромки в любой точке процесса фрезерования, а также необходимую мощность на других, непроверенных скоростях резания.

Попадание в лабораторию

Тестирование фокусировалось главным образом на двух видах СОЖ: микроэмульсии и макроэмульсии, каждая из которых разводилась с концентрацией в 5% в воде. Основное различие между ними заключается в размере взвешенных капель масла. В макроэмульсии частицы в диаметре более 0,4 мкм, которые придают непрозрачный белый вид СОЖ. У микроэмульсии меньший диаметр частиц и она имеет полупрозрачный вид.

Эксперимент ставился на трехосевом станке ЧПУ Bridgeport GX-710. Заготовка представляла собой блок из алюминиевого сплава 319-Т6 размером 203,2 на 228,6 мм на 38,1 мм, из литья, содержащий медь (Cu), магний (Mg), цинк (Zn) и кремний (Si). Обработка велась торцевой фрезой диаметром 18 мм с восемью вставками с 15-градусными передним углом и радиальными радиусами 1,2 мм.

Он обрабатывал с осевой глубиной 2 мм и радиальной глубиной 50,8 мм. Каждый состав охлаждающей жидкости подавался в зону резания на протяжении 28 переходов при фрезеровании с двумя разными скоростями резания, 6 096 об / мин (1460 м / мин) и 8128 об / мин (1,946 м / мин), для удаления материала 1 321,6 см3.

Скорости подачи на обеих скоростях составляли 0,5 мм на оборот (0,0625 мм на вставку на оборот).

Скорость, износ и мощность

Измерения мощности для этого исследования во время обработки были получены с помощью инструментальной системы контроля и адаптивного управления. Результаты испытаний показаны в диаграммах в этой статье. Как и ожидалось, более высокие скорости резания приводили к более высокой скорости обработки. Однако, как описано выше, различия в мощности резания между двумя жидкостями были минимальными при обработке новыми фрезами.

В начале процесса свойства материала заготовки и геометрия режущей кромки являются доминирующими факторами, влияющими на мощность резания. Различия между рабочими характеристиками металлической среды возникли только после того, как при изнашивании изменилась геометрия режущей кромки. Выбор металлообрабатывающей жидкости непосредственно влиял на скорость, с которой происходил этот износ, и, соответственно, требуемая мощность резания в любой заданной точке операции фрезерования.

Предполагая определенный базовый уровень производительности для двух сравниваемых жидкостей, испытания должны выполняться до тех пор, пока режущие вставки не начнут изнашиваться, чтобы определить, какая СОЖ позволяет поддерживать более высокие скорости резания в течение более длительного периода времени.

Построенные графики дали возможность сказать, что скорость увеличения мощности может быть использовано для прогнозирования состояния пластины в любой заданной точке операции фрезерования. Аналогично, измерения мощности, выполненные при нескольких скоростях резания, могут использоваться для получения требуемой мощности на других, непроверенных скоростях резания.

Доказательство

В то время как ось X на рисунке 1 состоит из необработанных данных по объему удаления материала, на рисунке 2 используется натуральный логарифм этой переменной. Построение объема материала, удаляемого таким образом, приводит к наклону, который представляет собой точную скорость, с которой мощность увеличивается с последующей обработкой.

Эта измеряемая мера необходима для прогнозирования износа и режущей способности инструмента при различных скоростях резания. Однако эти данные свидетельствуют только о том, что мощность резания и объем удаления материала возрастают вместе.

Подтверждение износа вставки особенно важно, поскольку движущая сила увеличения мощности требует дополнительных испытаний (в частности, для корреляции наклонов линий на рисунке 2 непосредственно с износом вставки, который возникает во время обработки).

Эти тесты добавили две дополнительные СОЖ : еще одну макроэмульсию и еще одну микроэмульсию. Каждая из четырех жидкостей применялась при скорости резания 1,946 м / мин. пока не удалили 660 см3 материала. Это обеспечило достаточное время для пояления абразивного износа и, в некоторых случаях, металлической адгезии.

Затем были измерены измерения износа фланцев для четырех жидкостей по отношению к параметру, связывающему мощность резания с объемом металлического паза (в частности, наклон мощности по сравнению с естественным объема удаляемого металла).

Присадки в составе СОЖ для станков

Присадки – важная составляющая СОЖ для металлообработки. Имея совсем небольшую концентрацию, они позволяют значительно улучшить качество и эффективность работы с металлом.

Присадки различного назначения выполняют несколько важных функций:

• Повышают стойкость металлов к коррозии
• Противодействуют износу благодаря снижению износа рабочих поверхностей инструмента
• не дают образовываться задирам на поверхности металлической заготовки в процессе обработки,
• Предотвращают образование пены, снижающей качество СОЖ, и появление масляного тумана, который вредно действует на кожу и дыхательные органы рабочего персонала

Смазка для сверления нержавейки

Для выполнения операции сверления, также требуется нанесение охлаждающей смазки. Делается это больше для сохранения инструмента. В процессе непрерывного сверления отверстия, в металлах прочного состава, зачастую начинается сильный перегрев сверла, и последующее его затупление.

Имеется два известных способа решения данного вопроса — это периодические остановки, в течении которых сверло будет остывать, либо использование эмульсии для охлаждения. Как правило, предпочтителен второй вариант, он сэкономит время, и деньги на новое сверло. Для этого используют смазку для сверления нержавейки на масляной основе, в качестве домашнего аналога, справедливо использование обычного машинного масла.

Немного просверлив отверстие, добавьте масло в него, или периодически смазывайте сверло средством с помощью кисточки.

Основные функции СОЖ

Смазочно-охлаждающие жидкости для металлорежущих станков выполняют следующие основные функции:

• Охлаждение режущего инструмента, нагревающегося при работе, и увеличение его срока службы
• Повышение качества обработки поверхности металла
• Удаление с рабочих поверхностей пыли, грязи, металлической стружки и т. д.
• Смазывание зоны трения для повышения ресурса резцов, снижения коэффициента трения и выделения теплоты
• Повышение производительности станка за счет увеличения скорости, улучшения качества и точности обработки

Эмульсол для тротуарной плитки

В данном случае, смазка служит для облегчения процесса создания плитки. Специальная форма смазывается эмульсией, далее в неё закладывается раствор бетона. После высыхания, изделие легко и просто извлекается из формы благодаря тому, что форма была смазана, это значительно ускоряет процесс работы.

В качестве смазки можно использовать следующие составы: КСФ-1, Нометал, АГАТ-В9, Separen.

Но никто не отменяет и использование подручных средств, в виде машинного масла, или мыльного раствора. С их помощью, также можно приготовить эмульсол для тротуарной плитки своими руками.

Источник

Классификация СОЖ

К каждому технологическому процессу нужна СОЖ, свойства которой максимально будут отвечать специфике материала и характеристикам станка.

Обычно в металлообрабатывающем производстве используется несколько видов СОЖ для металлообработки:

• Масляные СОЖ.

  Их основа – минеральное или синтетическое масло. Для получения особых свойств жидкости в состав вводят присадки. Такие СОЖ отлично смазывают поверхности, но плохо снижают температуру, поэтому используются для мягких металлов при несложных работах.

• Водосмешиваемые СОЖ

  – в составе этих жидкостей могут быть спирты, эмульгаторы, масла, электролиты, присадки и т. д. Хорошо охлаждает инструменты и металлы, но обладают скромными смазывающими характеристиками,

• Минеральные СОЖ

  – производится из нефтяных продуктов, используется преимущественно для работы фрезерных и токарных станков для резания стали,

• Синтетические и полусинтетические СОЖ

  – эти виды смазочно-охлаждающих жидкостей изготавливаются на основе смеси водорастворимых полмиров с добавлением поверхностно-активных веществ, ингибиторов, биоцидов и т.д.

• Эмульсии СОЖ

  – составы с большей, по сравнению с водосмешиваемыми, концентрацией дисперсных компонентов. Такие жидкости имеют отличные смазывающие и противоизносные характеристики.

Кроме состава, СОЖ можно классифицировать и по другим критериям, например:

• По способу приготовления или составления рабочей жидкости различают эмульсолы – готовые жидкости, в составе которых есть присадки, мешающие расслоению, – и концентраты СОЖ, смешиваемые с водой перед использованием для получения эмульсий СОЖ
• По вязкости, температуре вспышки, кислотному числу и т.д. (масляные СОЖ)

СОЖ для волочения меди/проволоки

При работе с медной проволокой, используются эмульсии разного состава, в соответствии с этапом выполнения работы. Начальной стадией будет грубое волочение, в этом случае, первым делом используется состав на масляной основе. Он оптимально будет охлаждать изделие, и придаст первичной обработке нужные свойства.

Вторым этапом, необходимо использование исключительно СОЖ для мокрого волочения проволоки, в виде водной эмульсии. Это чистовой вариант обработки, и финальная стадия формирования детали.

Смазочно-охлаждающие жидкости для операций резания

Отметим, какие смазочно-охлаждающие жидкости наиболее распространены при проведении различных операций резания на токарных станках:

• Полуторапроцентный раствор кальцинированной соды в кипяченой воде (для чернового обтачивания)
• Вода, тринатрийфосфат и тринит натрия – повышает антикоррозийную стойкость
• Вода, эмульсол и сода – обеспечивает обтачивание высокого качества
• Масло (индустриальное и льняное) и керосин – для высокоточной работы дорогостоящими резцами
• Сульфофрезол и керосин – для глубокого сверления металла
• Керосин – при работе с алюминием и его сплавами

Обработка металла давлением также требует применения СОЖ для металлообработки, но такие материалы должны обладать особыми свойствами. Металлообработка давлением характеризуется значительными усилиями и невысокой скоростью скольжения между деталью и инструментом, поэтому СОЖ должна быть достаточно вязкой, стойкой к расслоению при высоких температурах. Зачастую в составе таких жидкостей содержится тонкочешуйчатый графит, который минимизирует трение в зоне пластической деформации.

Особые смазочно-охлаждающие материалы применяются также при работе с алюминием и его сплавами. Этот металл имеет свойство налипать на поверхности режущего инструмента, с которыми соприкасается. По этой причине СОЖ для алюминия должны обеспечивать высокое качество чистовой обработки заготовки. При работе с алюминием обычно используются эмульсии СОЖ на основе жирных кислот и вещества с этиленгликолем или глицерином.

Виды СОЖ для процессов обработки металлов давлением

Ввиду значительных удельных усилий, а также скоростей относительного скольжения материала заготовки по инструменту марки для использования в технологических процессах должны иметь существенно более высокую вязкость. Кроме того, при значительных степенях деформации на контактных поверхностях начинаются химико-механические поверхностные реакции, способствующие ухудшению условий трения. Это снижает стойкость инструмента, в частности при обработке мягких металлов, например, алюминия. Применять же частично отработанные вещества при обработке алюминия недопустимо. Поэтому характерными особенностями данных составов для условий России являются:

• Достаточно высокая вязкость. На практике она варьируется от 45 — 50 сСт для СОЖ на основе минеральных масел типа И20 (ГОСТ 20799-88), до 75 — 80 сСт для СОЖ с сернистыми соединениями и животными жирами (характерный представитель — Укринол ГОСТ 9.085-88);
• Стойкость против высокотемпературного расслоения или разрушения. В составе обязательно имеются сернистые присадки, анионоактивные эмульгаторы. К наиболее употребляемым маркам относятся этаноламины и алкилсульфаты с присадками по ГОСТ 10534-88. В отработанных продуктах концентрация таких компонентов резко снижается;
• Воднографитовые виды, включающие в себя присадку на базе масляной суспензии тонкочешуйчатого графита. Выпускаются по ГОСТ 5962-88.

Особую группу представляют вещества, применяемые при обработке алюминия и его сплавов. Алюминий характеризуется интенсивным налипанием на контактные поверхности оснастки, поэтому должно обеспечиваться не столько снижение температуры, сколько высокая чистота конечной поверхности изделия.

Например, при листовой прокатке алюминия используются:

• Продукция на основе 5 — 10%-ной смазки 59ц (ГОСТ 5702-85);
• Эмульсолы на основе синтетических жирных кислот с добавлением триэтаноламинов (ГОСТ 8622-85);
• Вещества, содержащие высокомолекулярные синтетические спирты: например, этиленгликоль ГОСТ 10136-97 или глицерин ГОСТ 6823-97.

Весьма много систем СОЖ, предназначенных для работы с алюминием, производятся по ТУ России и других стран СНГ. Вязкость таких составов для обработки алюминия обычно принимается минимальной.

Смазка для сверления нержавейки

Для выполнения операции сверления, также требуется нанесение охлаждающей смазки. Делается это больше для сохранения инструмента. В процессе непрерывного сверления отверстия, в металлах прочного состава, зачастую начинается сильный перегрев сверла, и последующее его затупление.

Имеется два известных способа решения данного вопроса — это периодические остановки, в течении которых сверло будет остывать, либо использование эмульсии для охлаждения. Как правило, предпочтителен второй вариант, он сэкономит время, и деньги на новое сверло. Для этого используют смазку для сверления нержавейки на масляной основе, в качестве домашнего аналога, справедливо использование обычного машинного масла.

Немного просверлив отверстие, добавьте масло в него, или периодически смазывайте сверло средством с помощью кисточки.

Виды СОЖ для процессов обработки металлов давлением

Ввиду значительных удельных усилий, а также скоростей относительного скольжения материала заготовки по инструменту марки для использования в технологических процессах должны иметь существенно более высокую вязкость. Кроме того, при значительных степенях деформации на контактных поверхностях начинаются химико-механические поверхностные реакции, способствующие ухудшению условий трения. Это снижает стойкость инструмента, в частности при обработке мягких металлов, например, алюминия. Применять же частично отработанные вещества при обработке алюминия недопустимо. Поэтому характерными особенностями данных составов для условий России являются:

• Достаточно высокая вязкость. На практике она варьируется от 45 — 50 сСт для СОЖ на основе минеральных масел типа И20 (ГОСТ 20799-88), до 75 — 80 сСт для СОЖ с сернистыми соединениями и животными жирами (характерный представитель — Укринол ГОСТ 9.085-88);
• Стойкость против высокотемпературного расслоения или разрушения. В составе обязательно имеются сернистые присадки, анионоактивные эмульгаторы. К наиболее употребляемым маркам относятся этаноламины и алкилсульфаты с присадками по ГОСТ 10534-88. В отработанных продуктах концентрация таких компонентов резко снижается;
• Воднографитовые виды, включающие в себя присадку на базе масляной суспензии тонкочешуйчатого графита. Выпускаются по ГОСТ 5962-88.

Особую группу представляют вещества, применяемые при обработке алюминия и его сплавов. Алюминий характеризуется интенсивным налипанием на контактные поверхности оснастки, поэтому должно обеспечиваться не столько снижение температуры, сколько высокая чистота конечной поверхности изделия.

Например, при листовой прокатке алюминия используются:

• Продукция на основе 5 — 10%-ной смазки 59ц (ГОСТ 5702-85);
• Эмульсолы на основе синтетических жирных кислот с добавлением триэтаноламинов (ГОСТ 8622-85);
• Вещества, содержащие высокомолекулярные синтетические спирты: например, этиленгликоль ГОСТ 10136-97 или глицерин ГОСТ 6823-97.

Весьма много систем СОЖ, предназначенных для работы с алюминием, производятся по ТУ России и других стран СНГ. Вязкость таких составов для обработки алюминия обычно принимается минимальной.

Почему иногда лучше фрезеровать без СОЖ

Во время того, как режущая кромка входит в резание или выходит из него, происходит резкий температурный перепад. Режущая кромка подвергается в этот момент термическому шоку, что зачастую приводит к появлению термических трещин, а далее — к поломке. Считается, что чем температура в зоне резания выше, тем меньше потребность в использовании смазочно-охлаждающей жидкости. При чистовой фрезеровке материала жидкость не приносит вреда, поскольку выделение тепла при этом значительно меньше.

Отсутствие смазки при черновой обработке увеличивает прочность режущей фрезерной кромки. Это не отменяет температурных колебаний, однако оставляет их в допустимых пределах. Таким образом, черновое фрезерование АМГ6 без СОЖ вполне возможно и даже желательно.

В перечисленных ниже режимах использовать жидкость разрешено и не представляет опасности для инструмента:

• Чистовая обработка алюминиевых сплавов (для защиты от налипания стружки).
• Фрезерование тонкостенных деталей (для сохранения заданной геометрии).
• Работа с жаропрочными материалами (для уменьшения трения).

Если стружка забилась в глубокие выемки на станке или детали, то устранить ее поможет описанный выше метод масляного тумана. Также следует понимать, что для лучшего качества фрезеровки с применением смазки необходимо гарантировать ее достаточную и непрерывную подачу.

Наша компания предлагает приобрести в Санкт-Петербурге любые смазочно-охлаждающие жидкости по разумной цене. Лично отвечаем за качество продукции.

СОЖ для волочения меди/проволоки

При работе с медной проволокой, используются эмульсии разного состава, в соответствии с этапом выполнения работы. Начальной стадией будет грубое волочение, в этом случае, первым делом используется состав на масляной основе. Он оптимально будет охлаждать изделие, и придаст первичной обработке нужные свойства.

Вторым этапом, необходимо использование исключительно СОЖ для мокрого волочения проволоки, в виде водной эмульсии. Это чистовой вариант обработки, и финальная стадия формирования детали.