Problémy penenia obrábacích kvapalín v systémoch CNC strojov

Penenie vodou miešaných kvapalín na rezanie kovov v obrábacích strojoch – prečo je to tak problémový jav?

Pena vytvorená v procese obrábania dielov negatívne ovplyvňuje mnohé operácie. Po prvé:
– Zhoršuje účinnosť mazania (čo má za následok zhoršenie kvality obrobeného povrchu a výrazné zníženie životnosti nástroja)
– Zdvíha triesky abrazíva. Tie môžu byť nasaté do čerpadiel a v najhoršom prípade ich upchať.
– Zasahuje do správneho fungovania filtračných systémov.

Okrem toho je potrebné pripomenúť, že veľké množstvo peny zvyčajne preteká mimo nádrží na chladiacu kvapalinu, čo spôsobuje problémy s udržiavaním čistoty zariadenia. To má zlý vplyv na bezpečnosť zamestnancov.

Nečistoty suspendované v emulzii zase deštruktívne ovplyvňujú zložky chladiacej kvapaliny na obrábanie kovov, čo prispieva k degradácii kvapaliny a iným problémovým scenárom.

Odkiaľ prichádza pena?

Penenie chladiacej kvapaliny v CNC obrábacom stroji je abnormalita, ku ktorej dochádza v dôsledku aerácie a zadržiavania vzduchu v kvapaline.

Obrábacie chladiace kvapaliny na vodnej báze obsahujú povrchovo aktívne aditíva a majú dobré čistiace vlastnosti. Z tohto dôvodu môžu mať za určitých podmienok pri obrábaní tendenciu vytvárať penu. K tvorbe peny dochádza, keď vzduchové bubliny, ktoré vstupujú do chladiacej kvapaliny počas prevádzky alebo v obehu, neprasknú a začnú sa hromadiť.

Môže to byť spôsobené vonkajšími procesmi (mechanické faktory) alebo vnútornými procesmi (chemické faktory), ako je opísané nižšie:

• Vnútorné faktory: koncentrácia, tvrdosť použitej vody a chladiaceho roztoku, chemická kontaminácia (napríklad čistiacim prostriedkom), spotreba protizanášacích prísad v chladiacej kvapaline, napr. v dôsledku použitia príliš jemnej filtrácie (filtre s priepustnosťou menšou ako 5 mikrónov), vplyv zaneseného filtra, intenzívny vplyv iných faktorov, ktoré spôsobujú penenie.
• Vonkajšie (alebo mechanické) faktory: nízka hladina chladiacej kvapaliny v nádrži, nedostatočná tesnosť prívodných potrubí, prítomnosť kaskádových tokov tekutín („vodopádov“) v systéme, príliš vysoký tlak chladiacej kvapaliny, výstup chladiacej kvapaliny alebo čerpadlo zanesené nečistotami.

Je možné určiť, aký faktor spôsobil penenie?

To, čo je vlastne príčinou tvorby peny v systéme s chladivom, môžete ľahko určiť: buď ide o vnútorný alebo vonkajší faktor.

Aby ste to dosiahli, musíte do priehľadnej nádoby naliať vzorku kvapaliny odobratej z nádrže s objemom asi 100 ml. Potom ju treba asi 10 sekúnd silno pretrepávať, aby sa vytvorila pena. Potom sa oplatí sledovať čas pádu a výšku peny. Ak je pena nízko a bubliny rýchlo praskajú, znamená to, že problém súvisí so systémom. Takže dôvod penenia je vonkajší. Iná situácia je, ak je pena vysoko, ale klesá pomaly, dlhšie ako 30 sekúnd. Potom sa považuje problém za vnútorný.

Čo robiť s týmito vedomosťami?

Keď zistíte, čo spôsobilo penenie, môžete podniknúť určité kroky.

Pre vonkajšie (mechanické) príčiny:

• Uistite sa, že hladina kvapaliny v nádrži je na správnej úrovni. Hladina chladiacej kvapaliny nesmie byť pod úrovňou výstupu chladiacej kvapaliny a čerpadlo nesmie nasávať vzduch.
• Skontrolujte, či potrubie chladiacej kvapaliny nie je upchaté, či tam nie sú žiadne ostré uhly, ktoré by mohli spôsobiť dodatočné turbulencie, či v systéme nie sú žiadne kaskádovité prúdenia („vodopády“), ktoré spôsobujú dodatočné prevzdušňovanie.
• Pozrite sa na čerpadlá, či neuniká vzduch.
• Presvedčte sa o veľkosti nádrže. Je dostatočne veľká na to, aby sa chladiaca kvapalina mohla odvzdušniť pri podmienkach s vysokým tlakom?

Pre vnútorné (chemické) príčiny:

• Skontrolujte koncentráciu chladiacej kvapaliny. Ak je koncentrácia vysoká – viac ako 11-12%, znížte ju na odporúčané rozsahy, aby ste obnovili optimálnu rovnováhu.
• Určite tvrdosť chladiacej kvapaliny (mala by byť vyššia ako 5 dH). Ak je tvrdosť východiskovej vody a chladiaceho roztoku nižšia ako 5 dH, väčšina kvapalín bude náchylná na penenie. Na zvýšenie tvrdosti je možné použiť špeciálne aditívum. Môžete tiež použiť chladiacu kvapalinu, ktorá je určená pre mäkkú vodu alebo demineralizovanú vodu.
• Ak je chladiaca kvapalina kontaminovaná čistiacim prostriedkom, môže byť potrebné ju nahradiť spolu s čistením a prepláchnutím systému.
• Ak majú vaše stroje problém s penením, môžete použiť špeciálnu protipenivú prísadu, ako je Antifoam 46 z radu FUCHS. Dávkuje sa v koncentrácii asi 0,005 %.

Vyberte si tekutiny, ktoré spĺňajú špecifické požiadavky.

Na trhu sú dostupné chladivá na obrábanie, ktoré nie sú vôbec náchylné na penenie alebo majú veľmi nízku tendenciu k peneniu, a ich použitie rieši problém penenia, pričom majú mnoho ďalších výhod. Tu sú niektoré príklady:
Moderné stroje, kde sú nainštalované malé nádrže (100-300 l) a kde sa vyskytujú vysoké tlaky, vyžadujú chladivá s nízkou tendenciou k peneniu. Medz takéto produkty v sortimente FUCHS patria položky z radu ECOCOOL:

– ECOCOOL VHCM-1 CP
– ECOCOOL S-FC VW
– ECOCOOL MG 22 B

Ak je v systéme použitá mikrofiltrácia, odporúča sa použiť chladiace kvapaliny, ktoré nevyžadujú protipenivostné prísady. Sem patria:
– ECOCOOL S-FC VW
– ECOCOOL MG 22 B

Ako vidíte, riešenia poskytované spoločnosťou FUCHS dokonale zapadajú do potrieb majiteľov moderných spracovateľských strojov.