Борьба с масляным туманом при металлообработке

Традиционные жидкости на нефтяной основе, используемые в металлообработке, представляют собой сложные смеси масел, моющих средств, смазочных материалов и других ингредиентов, которые могут быть токсичны. Производители этих жидкостей разработали множество комплексных присадок, кроме того, ряд новых стратегий на основе возобновляемых ресурсов. Все это позволяет получать смазочно-охлаждающие жидкости, которые служат дольше, более безопасны и менее трудоемки в использовании, чем традиционные жидкости на основе нефтепродуктов.

Эти новые жидкости должны противостоять различным биологическим и химическим внешним воздействиям, которые могут, изменяя химический состав жидкостей, создавать вредную для здоровья среду и способствовать нарушению принципов устойчивого развития. Кроме того, составы других жидкостей и смазочных материалов, используемых в металлообрабатывающих процессах, изменены так, чтобы эти материалы стали более совместимыми с охлаждающими материалами, что позволит ликвидировать их потенциал генерирования блуждающих нефтепродуктов.

Жидкости, которые используются для охлаждения и смазки режущих инструментов и удаления металлической стружки, неизбежно попадают в воздух в виде тумана. Факторами, обусловливающими появление этого тумана, являются высокое давление резки и скорость обработки, геометрия вращающихся инструментов и заготовок, стружкообразование, а также количество масла и его давление. Такие обрабатывающие процессы с неявно выраженными режущими кромками, как измельчение, генерируют значительные объемы масляного тумана. Кроме того, большая часть энергии, расходуемой при резке, преобразуется в тепло, так что инструменты и компоненты, нагреваясь, частично испаряют смазочно-охлаждающие жидкости.

На уменьшение масляного туманообразования влияет прежде всего выбор присадок, сокращение же испарения достигается за счет выбора различных базовых масел. Например, одному производителю автомобилей удалось сократить выбросы в процессе обработки деталей до 70 процентов благодаря испытаниям различных продуктов базового масла.

Усовершенствованные технологии получения и применения химических добавок помогают уменьшить угрозы для здоровья и безопасности, часто связываемые со смазочно-охлаждающими жидкостями. Соответствующие разработки включают мероприятия, которые делают смазочно-охлаждающие жидкости на нефтяной или синтетической основе более экологичными. Инновационными добавками могут быть и обогащенные синтетики, включая самоэмульгирующие растительные масла.

Исторически сложилось так, что угрозы, исходящие и от средств ухода за домом, и от тумана, возникающего при металлообработке, обуздывались с помощью механических средств, например, сложных систем вентиляции и фильтрации. Относительно недавно появились и химические средства подавления тумана. Долговечность смазочно-охлаждающих жидкостей предполагает, что и антитуманные свойства жидкости должны оставаться постоянными на протяжении всего периода ее использования. Это требует применения противотуманных добавок с высоким уровнем деструктивной устойчивости.

Применение химических факторов уменьшения туманообразования начались с полимерных добавок с высоким молекулярным весом, стабилизирующих смазочно-охлаждающие жидкости и подавляющих образование тумана. Для обычных, на нефтяной основе, жидкостей, предпочтительной антитуманной добавкой был полиизобутилен. Для водноосновных жидкостей металлообработки использовался полиэтиленоксид. Однако из-за склонности его к деградации для успешного подавления тумана необходимы повторные внесения таких добавок.

Более новые деструктивноустойчивые полимеры были разработаны специально для преодоления деградации. Эти полимеры, полученные на основе диакриламидодиметилпропанового мономера сульфоновой кислоты, обеспечивают долгосрочную рециркуляцию водноосновных охлаждающих жидкостных систем. Другим альтернативным способом сделать смазочно-охлаждающие жидкости безопаснее является применение биоцидов. Это не снижает туманообразование, но убивает микроорганизмы, размножающиеся во влажной высокотемпературной среде, свойственной для процессов металлообработки.

Сергей ЗОЛОТОВ