Theo dõi và kiểm soát chất lượng dung dịch gia công kim loại

Gia công cắt gọt kim loại là một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều yếu tố quan trọng để thành công. Điều chỉnh và duy trì đúng dung dịch gia công kim loại là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng của sản phẩm gia công và kéo dài tuổi thọ của dung dịch pha.

Dung dịch gia công kim loại có cấu trúc hóa học phức tạp đảm nhiệm nhiều chức năng trong quá trình gia công. Một cấp độ cao về hiệu suất cắt cùng với sự ổn định oxy hóa và sinh học là những điều cần có ở một dung dịch gia công kim loại. Bảo vệ chống ăn mòn và các bộ phận và công cụ của máy gia công phải đi kèm với bảo vệ sức khỏe công nhân và môi trường. Với tất cả những yêu cầu trên thì việc theo dõi và kiểm soát dung dịch gia công kim loại là điều cần thiết.

Dung dịch gia công kim loại hay còn được gọi là dầu làm mát, dầu tưới nguội, dầu giải nhiệt, dầu cắt… và được chia thành các nhóm sau đây:

Neat cutting oil (không trộn với nước), còn được gọi là thẳng dầu
Các loại dầu có thể hòa tan trong nước (nhũ tương macro hoặc nhũ tương vi mô chứa hơn 30% dầu) còn được gọi là dầu hòa tan
Bán tổng hợp (vi nhũ tương) bao gồm ít hơn 30 phần trăm hàm lượng dầu và kích thước giọt dầu nhỏ hơn 1 micron
Full tổng hợp, không chứa dầu.

Các chất cô đặc này bao gồm các chất phụ gia khác nhau như chất nhũ hoá, chất chống vi khuẩn, chất chống oxy hóa, chất khử bọt và chất tạo độ ổn định. Ngoài ra một lượng nước nhất định có thể có mặt tùy thuộc vào loại dung dịch. Các loại dầu gốc chiếm một phần lớn nồng độ MWF và cũng có thể thay đổi tùy theo loại dung dịch và công thức. Dầu khoáng (dầu naphthenic) cũng như các loại dầu sinh học (dầu thực vật và este) được sử dụng trong nước và các chất lỏng bán tổng hợp.

Chất làm mát tổng hợp hoàn toàn dựa trên các glycol khác nhau và không có hàm lượng dầu. Các nguyên liệu tạo nên dầu gia công kim loại tập trung có thể thay đổi về số lượng và chất lượng và được dựa trên những gì chất lỏng nhà sản xuất lựa chọn. Mỗi loại dầu cắt này có nhiều lợi ích và hạn chế khác nhau và được nhà sản xuất khuyến nghị dựa trên sự mong đợi, ứng dụng của khách hàng và các vật liệu được gia công. Các ví dụ sau đây minh họa các khu vực khác nhau của việc sử dụng và ứng dụng của một câu thơ thẳng dầu một chất làm mát hòa tan trong nước. Một ứng dụng và đề xuất cho dầu gọn gàng sẽ được trong một máy kiểu Thụy Sĩ. Những máy này thường có thời gian chạy sản xuất dài (gia công sáng ra), làm cho số lượng lớn các bộ phận và chip kim loại. Một chất lỏng tạo ra mức độ bôi trơn cao là cần thiết cho loại hoạt động gia công này, để mang lại tuổi thọ dao tối đa và giảm thiểu tối đa thời gian ngừng hoạt động.

Các hoạt động gia công và ứng dụng (như phay hoặc quay) làm một lượng lớn kim loại nhanh chóng được loại bỏ khỏi phôi nhờ sự kết hợp của tính chất làm mát của nước và bôi trơn của dầu.

Bất kể loại chất lỏng và ứng dụng, tất cả các dung dịch gia tưới nguội đều yêu cầu một số hình thức bảo trì. Dầu không pha là chất lỏng gần như không cần phải bảo trì, nhưng tốt hơn thì nên tiền hành theo dõi và bảo dưỡng. Dầu thẳng nên được lọc thường xuyên để loại bỏ các vết bẩn kim loại, cung cấp một mức độ hoàn thiện bề mặt cao và hiệu suất cắt. Mặt khác, chất làm mát khác với dầu thẳng vì chúng đòi hỏi mức độ bảo dưỡng cao hơn để cung cấp hiệu suất cắt cao, ổn định sinh học và tuổi thọ cao. Dầu tưới nguội không pha nước nên được lọc thường xuyên để loại bỏ các mạt bẩn kim loại để mang lại một mức độ hoàn thiện bề mặt cao và hiệu suất cắt. Mặt khác, dầu tưới nguội pha nước khác với dầu không pha vì chúng đòi hỏi mức độ bảo dưỡng cao hơn để cung cấp hiệu suất cắt cao, ổn định sinh học và tuổi thọ cao.

loại bỏ dầu lẫn và mạt kim loại ra khỏi dung dịch gia công làm mát

Khi một chất lỏng gia công kim loại được trộn với nước, một mức độ hoàn toàn mới của các vấn đề khác sẽ xuất hiện. Dung dịch làm mát sau khi pha là một nơi sinh sản tuyệt vời cho vi khuẩn, nấm, nấm men và nấm mốc vì nó tối, ẩm và cung cấp một nguồn dinh dưỡng tuyệt vời (bản thân chất lỏng) cho vi khuẩn phát triển mạnh.

Vấn đề này có thể trầm trọng hơn bởi các lỗi vận hành của công nhân đứng máy, chẳng hạn như để các chất lạ rơi vào dung dịch gia công. Những chất lạ này có thể thúc đẩy sự gia tăng của các loài vi khuẩn khác nhau cũng như khả năng phát triển mầm bệnh gây bệnh. Nước tẩy sàn và kính có thể ảnh hưởng lớn đến mức độ pH của chất lỏng, gây ra sự bất ổn hóa học và phá hỏng kim loại.

Tham khảo: Các sự cố thường gặp đối với dung dịch gia công kim loại và cách sử dụng.

Đối với các công ty, để nhận ra tiềm năng đầy đủ của chất lỏng kim loại của họ, một số tiền nhất định dành cho việc bảo trì là cần thiết. Những thao tác bảo trì cơ bản này có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ, môi trường làm việc và mức chất lượng tổng thể của chất lỏng.

Nồng độ pha là yếu tố quan trọng đối với dung dịch gia công kim loại

Tất cả các chất lỏng gia công kim loại đều được chế tạo để hoạt động trong phạm vi nồng độ cụ thể. Các giới hạn nồng độ làm việc này được xác định và khuyến cáo bởi nhà sản xuất để đạt được hiệu suất chất lỏng tối ưu. Tất cả các chất lỏng đều có nồng độ “nồng độ tối thiểu” và phải luôn duy trì nồng độ dung dịnh ở mức tối thiểu để đảm bảo độ ổn định sinh học, bảo vệ chống ăn mòn tốt và hiệu suất cắt. Nếu mức nồng độ bị giảm xuống dưới mức tối thiểu trong bất kỳ khoảng thời gian nhất định nào, có thể phát sinh nhiều vấn đề khác nhau. Khả năng sinh học và phát triển khối lượng sinh học, pH thấp, ăn mòn hợp kim sắt (gỉ đỏ), tách nhũ tương, hiệu suất cắt kém và cuối cùng là loại bỏ chất thải kim loại là một số vấn đề có thể xảy ra. Nồng độ chất làm mát được kiểm tra dễ dàng bằng thiết bị quang học gọi là khúc xạ kế. Có nhiều loại và kiểu khúc xạ khác nhau có sẵn để mua, từ thiết bị khúc xạ quang học cầm tay cơ bản đến các đơn vị kỹ thuật số phức tạp hơn. Loại khúc xạ kế tốt nhất là loại khúc xạ được sử dụng thường xuyên trong nhà máy, vì nồng độ là yếu tố quan trọng nhất cho tuổi thọ chất lỏng gia công được tối ưu.

Nên nhớ rằng "Bạn không thể kiểm soát những gì bạn không đo" Nếu nồng độ chất lỏng không được theo dõi thường xuyên cho một ứng dụng cụ thể, điều quan trọng là phải liên hệ với nhà cung cấp dịch vụ để biết thông tin này.

Pha trộn dung dịch tưới nguội đúng cách

Chất lỏng loại bỏ kim loại cần phải được pha trộn theo một cách nhất định để cấu trúc hóa học của dung dịch là chính xác. Khi trộn dung dịch cắt gọt kim loại nhất định phải nhớ nguyên tắc này và không bao giờ được làm ngược lại: Từ từ đổ chất lỏng gia công vào nước trong khi khuấy mạnh, hoặc mua một máy trộn chất làm mát thích hợp.

Hầu hết các nhà sản xuất chất lỏng bán hoặc có thể giới thiệu một máy trộn làm mát phù hợp với nhu cầu của khách hàng. Nước uống tốt là rất khuyến khích cho pha trộn chất lỏng kim loại tập trung. Nếu chất lượng nước có sẵn kém, có thể cần xử lý nước trước khi đem pha. Thẩm thấu ngược (RO) và / hoặc nước khử ion (DI) là các phương pháp xử lý nước tuyệt vời và có thể nâng cao tuổi thọ của dung dịch gia công kim loại sau khi pha. Chất lượng nước là tối quan trọng cho sự ổn định của dung dịch làm mát; nước quá cứng có thể gây mất ổn định hóa học và tách nhũ tương.

Các nhà cung cấp dịch vụ gia công kim loại có thể kiểm tra chất lượng nước của mình để xác định xem nó có được chấp nhận sử dụng hay không. Lưu ý điều này: thành phần lớn nhất của dung dịch gia công kim loại là nước, thường là 90 phần trăm hoặc hơn, vì vậy chất lượng nước có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của dung dịch làm mát và tuổi thọ.

Loại bỏ dầu lẫn khỏi bề mặt dung dịch làm mát

Máy công cụ CNC sử dụng các loại dầu nhớt khác nhau để bôi trơn các bộ phận máy, ballscrews và vòng bi trục chính. Các loại dầu này được thiết kế để cung cấp dầu bôi trơn động lực học cho các thành phần của máy công cụ, do đó giữ cho bề mặt kim loại đan xen nhau.

Thật không may, các loại dầu này lại bị nhỏ xuống bồn chứa dung dịch làm mát và do đó làm ô nhiễm dung dịch làm mát. Các loại dầu lẫn này không hỗ trợ gì cho quá trình cắt và có thể gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực cho dung dịch gia công.

Mức độ cao của dầu lẫn trong dung dịch gia công kim loại có thể gây ra một mức độ tăng của sương mù dầu và sự hình thành khói. Người vận hành máy có thể hít phải sương dầu, việc này rất nguy hiểm cho sức khỏe và tuổi thọ của người vận hành máy.

Cách loại bỏ dầu lẫn (tramp oil) ra khỏi dung dịch gia công kim loại.

Sương mù dầu thải làm tăng dư lượng trên bề mặt của máy, các bộ lọc không khí bị tắc nghẽn sớm. Dư lượng dầu có thể phá hủy các thành phần máy điện tử nhạy cảm và tạo ra dư lượng màu nâu khó coi bám trên các bộ phận của máy.

Mức độ cao của dầu lẫn trong chất làm mát làm tăng tiềm năng cho vi khuẩn kỵ khí (không cần oxy) sinh trưởng trong bể chứa nước làm mát. Điều này được thực hiện bằng cách cung cấp một nguồn thức ăn tuyệt vời cho những vi khuẩn này. Nhiều loại kỵ khí khác nhau tạo thành một sản phẩm phụ, khí H2S (hydrogen sulfide). Khí này được giải phóng khi các thành phần lưu huỳnh của chất bôi trơn trượt và dầu nhờn được chuyển hóa bởi vi khuẩn kỵ khí.

Việc giải phóng khí H2S vào khí quyển rất có hại cho môi trường và sức khỏe công nhân. Đó là mùi thơm độc hại của trứng thối không được gọi là sáng thứ hai (thứ hai buổi sáng bốc mùi) khi hệ thống làm mát được bật sau khi máy không hoạt động cho một ngày cuối tuần.

Sự tương tác của H2S và nước cùng với các chất chuyển hóa vi khuẩn kỵ khí tạo ra các axit khác nhau. Các axit này làm cho độ pH của chất lỏng xuống đến mức pH axit cao hơn. Độ pH axit thấp hơn của chất làm mát có thể gây ra gỉ sắt để hình thành, lúc này các axit tấn công bề mặt kim loại của máy công cụ và các bộ phận.

Nếu nồng độ chất làm mát thấp hơn mức tối thiểu được khuyến nghị, quá trình này sẽ được tăng tốc. Vì vậy, như có thể thấy, dầu tramp là một vấn đề cho chất lỏng kim loại nói chung, và phải được loại bỏ thường xuyên từ hệ thống làm mát. Có nhiều phương pháp khác nhau của thiết bị loại bỏ dầu lẫn có sẵn trên thị trường. Đây có thể là từ đĩa đơn giản và bộ lọc vành đai đến các phức hợp phức tạp hơn và máy ly tâm tốc độ cao.

Sử dụng dầu gia công kim loại chất lượng

Việc sử dụng sản phẩm dầu tưới nguội pha nước chất lượng sẽ tránh được các sự cố ngoài ý muốn và đem lại chất lượng tốt nhất cho sản phẩm gia công.

Tham khảo: Lựa chọn sản phẩm dầu tưới nguội phù hợp.

Lọc dung dịch gia công kim loại

Khi kim loại đang được loại bỏ, micron và kim loại nhỏ micron được tạo ra. Các mạt kim loại này làm quá trình gia công cắt gọt trở nên kém hiệu quả hơn.

Nếu các mạt kim loại này không được xử lý bằng phương pháp lọc, chúng sẽ liên tục được bơm theo dung dịch làm mát và được đưa vào vùng cắt, do đó làm giảm tuổi thọ dao và bề mặt hoàn thiện kém. Cặn kim loại nhỏ này có thể mất nhiều giờ để giải quyết ra khỏi chất lỏng.

Các mạt kim loại tạo ra một lớp bùn rất dày đặc ở đáy bể chứa nước làm mát. Lớp bùn này có xu hướng tích tụ trong các khu vực ứ đọng, chẳng hạn như ở các góc của khu vực làm mát và khu vực chết. Bùn này có thể tích tụ dẫn đến vi khuẩn kỵ khí và màng sinh học hình thành và tạo ra một môi trường anoxic (không oxy) trong bể chứa.

Mức độ lọc phụ thuộc vào quy trình gia công và mức độ hoàn thiện bề mặt mong muốn. Do đó, các yêu cầu hoàn thiện bề mặt càng quan trọng, cần phải tăng mức lọc chất lỏng như nhau. Lọc có thể lọc được các hạt có kích thước nhỏ đến 1 micron.

Chất lỏng gia công kim loại chỉ chiếm khoảng 1 đến 2% tổng chi phí của bộ phận đang được sản xuất, nhưng có thể ảnh hưởng đến chi phí sản xuất tổng thể của bộ phận này tới 95%.

Cần phải xem dung dịch gia công như một tài sản. Chất lỏng gia công kim loại là một công cụ lỏng và cần được xử lý như vậy. Chăm sóc thích hợp chúng sẽ làm tăng năng suất và lợi nhuận của công ty. Nếu không dành sự qua tâm đúng mức cho dung dịch gia công thì tổn thất sẽ rất lớn.

dautuoinguoicaltex

Khi mua các sản phẩm dầu gia công cắt gọt kim loại thương hiệu Caltex của tập đoàn năng lượng lớn nhất thế giới Chevron (Hoa Kỳ), Quý khách hàng sẽ nhận được các lợi ích sau:

+ Quý khách hàng sẽ được tư vấn kỹ thuật khi sử dụng dầu cắt gọt kim loại.

+ Được hỗ trợ đo chỉ số khúc xạ của dầu để đảm bảo chất lượng chi tiết gia công và kéo dài tối đa tuổi thọ máy móc và khoan.

+ Tiền hành phân tích, test mẫu dầu để đưa ra khuyến nghị sử dụng dầu phù hợp.

+ Tổ chức training về kiến thức dầu mỡ nhờn cho cán bộ vận hành tại nhà máy.