gototopgototop

Minimum Quantity Lubrication

Федоров Михаил Андреевич – студент кафедры Машиностроительных технологий Калужского филиала Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национального исследовательского университета).

MQL – это способ смазки с полным расходом жидкости, а не метод ее циркуляции, используемый с эмульсиями. Это означает, что используется только новая чистая смазка. Хорошая жидкость MQL имеет очень высокую смазывающую способность и характеристики, помогающие выдерживать высокие тепловые и механические нагрузки. Обычно используют два типа жидкостей: синтетические эфирные масла и жирные спирты.

В технологии MQL предполагается использование очень небольшого количество жидкости для уменьшения трения между заготовкой и режущим инструментом. Обычно рекомендуется использовать до 50 мл/час смазки, и в исключительных случаях до 150 мл/час. Другие исследования допускают минимальное количество до 500 мл/час. Эта сумма зависит от следующих факторов: материалов, процессов и инструментов. Некоторые материалы обладают более лучшей смазывающей способностью, чем другие, некоторые процессы способны эффективнее доставлять жидкость в нужное место, чем другие, а более крупные инструменты нуждаются в большем количестве смазки, чем инструменты меньших размеров. Обычно используют от 5 до 80 мл/час на инструментах диаметром менее 40 мм (1,57 дюйма). Также, MQL сохраняет стружку сухой и дает хорошие результаты.

Систему MQL лучше всего использовать в таких областях резания, как: фрезерование, точение и сверление. Ее применение не эффективно при обработке на абразивных операциях, где жидкость используются для удаления мелкой металлической стружки.

Одним из важнейших преимуществ MQL является дешевизна системы. Использование MQL считается почти сухим процессом, при котором менее 2% жидкости прилипает к стружке.

Также одним из важнейших преимуществ является экономия жидкости. Она варьируется в зависимости от предприятия. В среднем, 8 - 6% от общих эксплуатационных затрат связано с жидкостями для металлообработки, а система MQL существенно снижает эти затраты.

Более строгие экологические законы в европейских странах привели к тому, что у них MQL приняло гораздо более широкое распространение.

MQL в основном применяется при микрообработке, высокоскоростной обработке и традиционной обработке резанием.

Выбросы паров при обработке с MQL

Механическая обработка с использованием MQL производит меньше токсичных выбросов в атмосферу, чем традиционное охлаждение с СОЖ. Это процесс с низким уровнем выбросов. Если подавать большое количество смазки и использовать слишком большую скорость подачи в системе MQL, то будет создаваться чрезмерно много пара. Правильно отрегулированная технология MQL использует только достаточную скорость воздуха для подачи смазки к инструменту, но не достаточную для ее перемещения по воздуху.

Принцип работы MQL

Задачей MQL является охлаждение или полное устранение выделяемого тепла. Это обусловлено соотношением срока службы инструмента и температуры. Чем больше температура режущего инструмента, тем дольше он охлаждается.

Пока инструмент находится в пределах температурного диапазона, предназначенного для работы, имеет соответствующую геометрию и используется на соответствующем материале, он будет продолжать хорошо работать.

Охлаждающие вещества, использующиеся для стандартного охлаждения с СОЖ, являются менее эффективными в отличие от системы MQL. При использовании традиционного охлаждения с СОЖ, режущая кромка инструмента нагревается и сразу погружается в охлаждающую жидкость. Такой повторный тепловой цикл вызывает трещины на режущей кромке инструмента. При повторении таких тепловых циклов получаемый износ становится более выраженным. Это одна из причин сокращения срока службы инструмента при использовании традиционного охлаждения с СОЖ. Если управлять теплом, а не устранять его, то такого происходить не будет.

Синтетические эфирные масла, используемые в системе MQL, не реагируют с образованием защитного слоя на режущей кромке инструмента. Это означает, что прочность и износостойкость режущего инструмента сохраняется, что приводит к значительному улучшению срока службы инструмента.

Материалы с использованием технологии MQL могут обрабатываться с более высокой скоростью и подачей, чем при традиционном охлаждении с СОЖ.

Типы жидкостей MQL

Синтетические эфирные масла являются предпочтительней для процессов механической обработки, где смазывающий эффект имеет первостепенное значение. Это относится к большинству материалов и операций. Эти смазочные вещества рассчитаны на низкую вязкость при сохранении высокой температуры вспышки и кипения. Это дает лучшие результаты под нагрузкой и генерирует меньше паров, чем обычные минеральные масла. Кроме того, синтетические эфирные масла обладают очень низкой токсичностью. Поскольку наносится небольшое количество масла, детали считаются сухими (т.е. на стружке присутствует менее 2% смазки).

Жирные спирты обладают меньшей смазывающей способностью, но из-за более низкой температуры вспышки обеспечивают большее охлаждение, в отличие от синтетических эфирных масел. Если от использования синтетического эфирного масла на инструменте образуется наплыв, то используют жирный спирт. Жирные спирты экологически безвредны. При обработке деталей они расходуются более экономно, в отличие от синтетических эфирных масел.

Смачивание играет очень большую роль в системе MQL. Чем лучше смачивающие свойства, тем лучше будет работать MQL. Жидкость должна попадать с большой точностью на границы раздела между инструментом и заготовкой. Смачивание должно происходить как на инструменте, так и на заготовке. Узнать, какая смачиваемость у жидкости, можно с помощью нанесения ее на материал. Чем больше она распространяется, тем лучше смачивается. Обычно, лучшие смачивающие свойства означают более низкую вязкость жидкости. Однако, более низкая вязкость жидкости увеличивает вероятность образования пара.

При выборе жидкости MQL необходимо сопоставить характеристики смачивания с характеристиками токсичных выбросов паров в окружающую среду.

Инструменты MQL

MQL основана на снижении тепловыделения и быстром рассеивании тепла через стружку вместо быстрого охлаждения жидкостью, как используется в традиционном охлаждении с СОЖ. Инструменты для MQL разработаны для работы при высоких температурах. Геометрия инструмента должна быть предназначена для быстрого удаления стружки от инструмента. Это основное отличие от инструментов, предназначенных для мокрой резки. Существуют специальные покрытия для MQL-инструментов. На инструмент наносят слои твердого материала, помогающие термически изолировать инструмент, а полированные поверхности покрытия помогают минимизировать трение. Угол наклона и угол зазора у инструмента также должны быть рассчитаны на быстрое удаление стружки от инструмента.

Жидкости, которые не подходят для MQL

Смешиваемые с водой жидкости для металлообработки не подходят для обработки с MQL. Они не обладают необходимой смазывающей способностью и температурой вспышки MQL. Также не рекомендуется использовать смазку с добавками, содержащими органический хлор или цинк. Она часто реагируют на температуры при обработке с MQL и вызывает вредные побочные вещества. Также при обработке MQL не советуют применять натуральные масла, так как они склонны к окислению. Но это не относится к синтетическим сложным эфирам, полученные из этих масел. Продукты на основе минеральных масел с высоким содержанием ароматических соединений.

Материал

Серый чугун очень хорошо работает с MQL, так как в нем содержится графитовый компонент, действующий, который обладает хорошей смазывающей способностью. Также очень хорошо обрабатываются цветные металлы (например, алюминий с содержанием Si до 1%) и сталь с пределом прочности на растяжение до 800 МПа. Даже традиционно трудно режущие материалы могут быть обработаны с MQL, если процесс спроектирован правильно.

Список литературы

  1. The MQL Handbook - Tim Walker.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail