Chłodziwa i ich zadania

DEFINICJA

Zgodnie z normą DIN 51 385, chłodziwa (lub płyny chłodzące) to substancje używane do chłodzenia i smarowania podczas obróbki i formowania materiałów.

W przemyśle przetwórstwa metali chłodziwa można podzielić na mieszalne i niemieszalne z wodą. Wśród chłodziw mieszalnych z wodą można wyróżnić płyny bezolejowe i te zawierające olej. Chłodziwa zawierające olej, oparte na oleju mineralnym lub oleju estrowym, mają większe znaczenie na rynku chłodziw, ze stopą zużycia 95%.

Chłodziwa mieszalne z wodą zawierające olej są nazywane emulsją oleju w wodzie. Chłodziwa bezolejowe mieszalne z woda, nazwane zostały roztworami chłodzącymi.

DLACZEGO CHŁODZIWA MIESZALNE Z WODĄ?

Chłodzenie, jako podstawowa funkcja płynów chłodzących jest głównym zadaniem w procesie ochrony przed wzrostem temperatury w pozycji roboczej, a tym samym ma na celu zapewnienie optymalnych warunków, między innymi, dokładności wymiarowej.

Substancja chłodząca powinna mieć zdolność przewodzącą, a zatem powinna absorbować ciepło w dostatecznym stopniu, jak również powinna być zdolna do szybkiego jego uwalniania  w celu zapobiegania nadmiernemu nagrzewaniu się płynu. Te cechy są określone przez pojemność i przewodność cieplną.

Olej mineralny Woda
Charakterystyczna pojemność cieplna [kWs/kgK]ok. 1.94.2
Przewodność cieplna [W/mK]ok. 0.10.6

Aby osiągnąć ten sam efekt chłodzący, olej mineralny nagrzewa się dwa razy bardziej niż taka sama ilość wody. Zważywszy na odparowanie wody olej mineralny staje się do 4 do 5 razy bardziej gorący jak woda. To oznacza, że charakterystyka emulsji chłodzących wynika z właściwości wody.
Należy wziąć pod uwagę poniższe aspekty:

  • szybkość przepływu emulsji
  • kształt i kierunek strumienia chłodziwa wobec położenia roboczego

SMAROWANIE

Smarowanie jest kolejną podstawową funkcja chłodziwa, zmniejsza tarcie występujące podczas procesów obróbczych w położeniu roboczym. Dla mieszalnych z wodą płynów obróbczych to wymaganie jest spełnione dzięki zastosowaniu wybranych dodatków. Istnieją dwa rodzaje dodatków:

  • Dodatki EP (dodatki do ekstremalnych ciśnień)
  • Dodatki AW (dodatki przeciwzużyciowe)

Dodatki EP

Dodatki EP reagują z materiałem w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury w pozycji roboczej, co zapobiega zgrzewaniu stykających się ze sobą powierzchni.

Aby dodatki EP stały się skuteczne wymagane są minimalne temperatury i ciśnienbia.

DODATKI AW

Te dodatki wytwarzają warstwę zmniejszającą zużycie na powierzchni obrabianego przedmiotu. Zmniejszony zostaje bezpośredni kontakt powierzchni ślizgowych. Rozwiązanie to sprawdza się z kilkoma wyjątkami jak np. obróbka zębów. Podsumowując, możliwe jest spełnienie wymagań chłodziw w  przemyśle przetwórczym przez dobór odpowiednich dodatków.


Oprócz chłodzenia i smarowania, nowoczesne chłodziwo musi spełniać dodatkowe wymagania:

  • Stabilność podczas magazynowania
  • Łatwość mieszania z wodą o różnej jakości
  • Stabilność fizyczna i biologiczna w warunkach mieszalnych z wodą
  • Dobra ochrona przed korozją
  • Dobre właściwości płuczące i zwilżające
  • Dobre zachowanie w stosunku do oleju obcego (olej hydrauliczny/olej do prowadnic)
  • Dobre zachowanie w stosunku do pozostałości
  • Dobre właściwości antypienne
  • Dobra kompatybilność z materiałem, z którego zbudowane są maszyny, takie jak uszczelki, powłoki i kleje
  • Brak zagrożenia dla zdrowia
  • Kompatybilność ze środowiskiem
  • Łatwe do obsługi i zastosowania