وبلاگ
سیالات خنک‌کاری و انواع آن
فهرست مطالب
پیش‌گفتار
سیالات خنک‌کاری برش به طور گسترده در فرآیندهای ماشینکاری، مانند فرآیندهای تراشکاری، سنگ زنی، نورد و… استفاده می شوند. استفاده از این سیالات کاربردهایی نظیر خنک سازی، روانکاری، جلوگیری از زنگ زدگی و زدودن براده‌ها دارد. در حقیقت استفاده از سیال برش اهمیت به‌سزایی دارد چرا که می تواند نیروی برش و دما را در طول فرآیند فلزکاری کاهش دهد و کیفیت سطح قطعه کار و عمر ابزار را بهبود بخشد. دراین مقاله، به مروری بر ویژگی‌ها و انوع سیالات خنک کاری خواهیم پرداخت.
انواع
سیالات برش بر اساس ماهیت پایه مورد استفاده، به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
مایع برش مبتنی بر روغن: به صورت روغن خالص استفاده می‌شوند. این سیالات پایداری بیولوژیکی بالایی دارد اما عملکرد خنک‌کنندگی کافی ندارد و بیشتر برای ماشینکاری با سرعت پایین و حجم براده برداری بالا استفاده می شود.
مایع برش مبتنی بر آب: این سیالات در آب امولسیون پایدار روغن در آب تشکیل می‌دهند و آب صابون، زدوان(Z1) و سیالات خنک‌کاری(Coolant) نام‌های دیگر آن می‌باشد.
سیالات خنک‌کاری و انواع آن
اکثر سازندگان مایع خنک کننده سه نوع مایع ارائه می دهند که هر کدام ویژگی های مثبت و منفی خود را دارند.
- روغن حل‌شونده:
این نوع سیالات خنک‌کاری بسیار رایج هستند و حاوی 30-80 درصد روغن معدنی می‌باشند که به کمک امولسیفایرهای مناسب قابلیت تشکیل امولسیون در آب را دارد و توسط افزودنی‌ها، خواص مطلوب تامین می‌گردد. امولسیون حاصل از این سیال در آب سفید شیری و اندازه ذرات امولسیون روغن در آب حدودا 10-1 میکرومتر است.
مزایای روغن های حل شونده عبارتست از: روانکاری خوب، حذف گرما خوب، پتانسیل محافظت در برابر خوردگی ، تحریک پوستی کمتر نسبت به کولانت‌های بدون روغن و قیمت نسبتا پایین‌تر نسبت به سایر سیالات خنک‌کاری.
معایب روغن های حل‌شونده عبارتست از : مستعد رشد قارچ و باکتری به دلیلی درصد بالای روغن معدنی، به آب سخت حساس هستند، تبخیر روغن حین فرآیند ماشینکاری سبب ایجاد بخارهای مضر می‌شود و آلودگی با روغن‌های سرگردان.
- سیالات نیمه سنتزی
خنک‌کننده‌های نیمه مصنوعی امروزه پرکاربردترین دسته سیالات خنک‌کاری هستند و عموما 35-5 درصد روغن مصنوعی در ساختار خود دارند و دارای ظاهری نیمه شفاف می‌باشند. اندازه ذرات روغن در آب، حدودا 0.1-0.05 میکرومتر است و پایداری امولسیونی بالاتری نسبت به روغن‌های حل‌شونده دارد و بخشی از خواص امولسیون های روغنی و سیالات خنک‌کاری سنتزی را در خود جای داده اند.
مزایای کولانت نیمه سنتزی می‌توان به قابلیت خنک کنندگی بهبود یافته و پایداری زیستی بهتر در مقایسه با روغن های حل‌شونده، بهبود مقاومت در برابر خوردگی در مقایسه با یک محصول سنتزی، اشاره کرد.
معایب خنک‌کننده‌های نیمه سنتزی، پایداری نسبتاً ضعیف در آب سخت، پتانسیل تحریک پوستی و حساس نسبت به آلودگی با روغن‌های سرگردان است.
- سیالات سنتزی
سیالات فلزکاری سنتزی یا مصنوعی نیز محصولات مبتنی بر آب، اغلب بر پایه گلیکول و فاقد روغن معدنی هستند که از روان کننده‌های سنتزی و افزودنی‌های مختلف افزایش دهنده عملکرد روانکاری و خنک‌کاری، تشکیل شده‌اند و محلول حاصل از اختلاط آنها با آب، معمولاً شفاف است. کولانت‌های سنتزی به صورت کنسانتره عرضه می‌شوند و قبل از استفاده با آب مخلوط می‌شوند. برخی از مزایا عبارتند از هزینه حمل و نقل کمتر، توانایی خنک‌کنندگی بسیار خوب، روانکاری خوب، نگهداری آسان، پایداری خوب در آب سخت، مقاومت در برابر خوردگی مناسب وکاهش بخارات مضر. معایب سیالات خنک‌کاری مصنوعی هزینه بالاتر است. بعلاوه در این سیالات احتمال ایجاد حساسیت پوستی بیشتر است.
افزودنی‌های سیالات خنک‌کاری
افزودنی‌های سیالات خنک کاری جهت بهبود عملکر سیالات و مرتفع نمودن مسکلات احتمالی در عملکرد سیال به کار میرود. معیارهای اصلی در انتخاب افزودنی‌ها در فرمولاسیون روانکارها از جمله سیالات خنک‌کاری، شامل موارد زیر می‌باشد:
- حلالیت یا Solubility
افزودنی‌ها باید در پایه مورد استفاده (روغن یا آب) محلول باشد و حلالیت افزودنی در محدوده دمایی نگهداری و عملکرد سیال بسیار مهم می‌باشد.
- پایداری یا Stability
افزودنی‌های مورد استفاده باید در طول عمر مفید سیال خنک‌کاری، پایداری خوبی، بویژه در مواجهه با نور،گرما و رطوبت، داشته باشند تا عملکرد سیال دچار مشکل نشود. بعلاوه عدم ثبات افزودنی‌های مورد استفاده، بر رنگ و بوی آب صابون موثر است.
- فراریت یا Volatility
افزودنی‌ها باید تحت شرایط استفاده غیرفرار باشند تا از اتلاف غیر یکنواخت آنها حین کار جلوگیری و غلظت آنها در سیال ثابت بماند.
- سازگاری یا Compatibility
افزودنی های مورد استفاده باید با پایه و سایر افزودنی‌ها همخوانی داشته باشد و مشکلی در عملکرد یکدیگر ایجاد نکنند. کدر شدن سیال خنک‌کاری طراحی شده، می‌تواند اولین نشانه از عدم سازگاری یک یا چند جز تشکیل‌دهنده سیال باشد.
- فعالیت یا Activity
فعالیت عملکردی افزودنی ها باید در طول عمر کولانت حفظ شود به عنوان مثال آنتی‌اکسیدان‌های بسیار واکنش‌پذیر در مقایسه با یک آنتی‌اکسیدان دیرمصرف، آب‌صابون را زودتر در معرض اکسیداسیون قرار می‌دهد.
- سازگاری با محیط زیست
شیمی سبز در ساخت مواد افزودنی سیالات خنک‌کاری به کار میرود تا اثرات زیست‌محیطی فرآیند ماشینکاری و دفع مواد زائد را به حداقل برساند. برای بررسی سازگاری با محیط زیست باید سه مورد زیست تخریب‌پذیری، محدودیت‌های دفع و سمیت، در نظر گرفته شود.
- بهداشت و ایمنی
در این بخش باید موارد احتیاطی از جمله تماس پوستی، نحوه حمل و نقل و عملکرد مواد افزودنی در محصول نهایی بررسی و در برگه MSDS ذکر شود.
جمع‌بندی
در پایان، در فرمولاسیون سیالات خنک‌کاري، قیمت تمام شده مهمترین عامل می‌باشد و محصول نهایی باید با کمترین قیمت بیشترین کارایی را ارائه دهد. البته که عوامل متعددی مانند جنس قطعه‌کار، شرایط نگهداری کولانت، حجم براده‌برداری حین عملیات ماشینکاری و غیره، در فرمولاسیون سیال خنک‌کاری مطلوب، موثر می‌باشد. جهت راهنمایی بیشتر در خصوص طراحی و اصلاح فرمولاسیون آب‌صابون با کارشناسان ما در تماس باشید.
نظرات اخیر