Zmanjšanje uporabe hladilnih maziv – mazanje z minimalno količino maziva in suha obdelava

Mokra obdelava pomeni visoke stroške

Naj gre za struženje, vrtanje ali rezkanje – proizvodne metode strojne obdelave so razširjene in pogoste v kovinskopredelovalni industriji. Ena od njihovih prednosti je, da zagotavljajo zelo majhne tolerance dimenzij in oblik. Strankam omogočajo izdelavo skoraj vseh geometrijskih oblik in so visoko avtomatizirane, zato so idealne za serijsko proizvodnjo.

Pri strojni obdelavi na območju rezanja nastajajo izredno visoke temperature, zato mešanice zraka in olja zagotavljajo hlajenje in mazanje ter pomagajo odvajati odrezke. Pri običajni mokri obdelavi hladilno mazivo teče okrog orodja. To pogosto odplakne tudi olja iz ležišča, kar še poveča obrabo vodil stroja. Hladilna maziva zahtevajo tudi veliko vzdrževanja, pri čemer pregledi, odstranjevanje in dodajanje povzročajo stroške.

Medtem ko ljudje že nekaj časa iščejo načine za zmanjšanje porabe hladilnega maziva, je sedanja energetska kriza to vprašanje postavila v ospredje. Navsezadnje znašajo povprečni stroški hladilnega maziva v proizvodnih procesih od 8 do 16 odstotkov! Natančni stroški hladilnega maziva so seveda močno odvisni od uporabljene metode strojne obdelave in drugih proizvodno specifičnih dejavnikov, kot je velikost obdelovalnih strojev. Kljub temu je tu mogoče doseči velike prihranke, ki jih ne smete spregledati.

Alternative mokri obdelavi, ki porabijo manj hladilnega maziva

Suha obdelava in mazanje z minimalno količino maziva (MQL) sta alternativi mokri obdelavi in pričakujemo, da ju mnogi že poznajo. Glavna prednost, ki jo ponuja MQL, so prihranjeni stroški za vire, kot so olje, voda in energija. Če vam ne bo treba tako pogosto odstranjevati in dodajati tovrstnih zalog, vam ne bo treba tako pogosto prekinjati proizvodnje.
Poleg tega se z odpravo celostnega hlajenja pri rezanju kovine običajno odpravi tudi toplotni šok na rezalnem robu orodja. To pa omogoča uporabo super trdih materialov za orodja, kar odpira vrata do veliko višjih rezalnih podatkov in daljše življenjske dobe orodja.

Vendar morate skrbno razmisliti, ali bi bilo smiselno preiti na MQL ali suho obdelavo. Postopek ni vedno enostaven in lahko zahteva visoke naložbe, ki se bodo morale najprej povrniti. Ta pregled je namenjen vsem, ki želijo izvedeti več o možnostih in omejitvah MQL in suhe obdelave. Vedno priporočamo, da se posvetujete s svojim dobaviteljem, da bi ocenili vaše posebne okoliščine.

Suha obdelava ali mazanje z minimalno količino maziva

Izraza »mazanje z minimalno količino maziva« in »suha obdelava« se med seboj ne razlikujeta vedno jasno. MQL se pogosto imenuje tudi »kvazi suha obdelava«. To pa zato, ker se je izraz »suha obdelava« uveljavil nekaj let pred uvedbo mazanja z minimalno količino maziva. Na splošno se nanaša na suhe odrezke, orodja in komponente med proizvodnim procesom.
Ključni dejavnik pri tem je, kako je opredeljen izraz »suha«. Odrezek se šteje za »suh«, če je odstotek hladilnega maziva na odrezku manjši od 2 masnih odstotkov. V praksi to pomeni, da lahko na uro porabite 80 ml hladilnega maziva, da dobite »suhe« odrezke. Zato MQL dejansko spada pod suho obdelavo.
Poleg tega »suha obdelava« označuje tudi metode, ki so popolnoma suhe, tj. ne uporabljajo nobenega hladilnega maziva. Kadar je v nadaljevanju omenjena »suha obdelava«, imamo v mislih popolnoma suho metodo, pri kateri se ne uporablja nobeno hladilno mazivo, sicer je mišljeno mazanje z minimalno količino maziva.
Eno je jasno – če želite zagotoviti učinkovito suho obdelavo, morate poznati vse podrobnosti o tem, kako obdelovanec, material, metoda obdelave, orodje, pogoji obdelave in obdelovalni stroj vplivajo drug na drugega. Naslednja preglednica povzema, kje sta se uveljavila suha obdelava in mazanje z minimalno količino maziva. Ne more nadomestiti posvetovanja na kraju samem, ki obravnava vaše posebne okoliščine.

Kako težko je preiti na mazanje z minimalno količino maziva?

Podjetja se bodo vprašala: »Kako težko je preiti na MQL?« in »Kdaj je to smiselno?«. Žal ni enotnega odgovora, ki bi ustrezal vsem. Spremembe strojev in orodij, ki so potrebne za uporabo MQL, se zelo razlikujejo glede na posebne proizvodne razmere v podjetju. Strojna orodja, kot so krožne in tračne žage, je na primer zelo enostavno prilagoditi za uporabo z MQL. Vendar to ne velja za visoko zmogljivo rezanje – če želite te delovne postopke optimizirati za MQL, potrebujete posebej zasnovane stroje in ustrezna orodja. Odločilen dejavnik je način dovajanja maziva.

Finančne prednosti na en pogled

Z zmanjšanjem uporabe hladilnega maziva boste na različne načine prihranili denar. Seveda so ti prihranki v glavnem odvisni tudi od posebnih uporabljenih proizvodnih parametrov.

• Zaradi optimiziranih postopkov je mogoče pričakovati daljšo življenjsko dobo orodja
• V posameznih primerih lahko optimizirani procesi pospešijo potek dela do 30 %
• Prihraniti je mogoče pri nakupu, skladiščenju, prevozu in odstranjevanju hladilnega maziva. Odrezki ostanejo suhi in se lahko prodajo, na primer kot material za recikliranje
• Čas in napor, ki sta potrebna za preverjanje in vzdrževanje hladilnega maziva, sta odpravljena
• Odvisno od specifične uporabe se lahko skrajšajo dolgotrajni naknadni postopki, kot je čiščenje okolja okoli strojev

Okoljske prednosti na en pogled

• Ne nastajajo škodljive odpadne emulzije
• Ni poškodb zaradi velikega uhajanja hladilnega maziva
• Varnost pri delu: ker je okolje okrog strojev suho, je tveganje za nesreče na delovnem mestu manjše
• Zdravje zaposlenih je zaščiteno: preprečeno je tveganje bolezni (npr. bolezni dihal ali kože), ki jih je mogoče pripisati hladilnim mazivom*
• Prehod na MQL prinaša prednosti tudi pri strojih, ki imajo razmeroma dolge izpade delovanja, ki trajajo več dni ali tednov. »Pretvorbe« v emulzije je mogoče preprečiti. To lahko povzroči rast mikrobov, neprijeten vonj in nevarnost za zdravje
  

Možne slabosti mazanja z minimalno količino maziva

Prednosti MQL ne odtehtajo vedno slabosti. Kot smo že omenili, je to v glavnem odvisno od posebnih okoliščin v podjetju, zato morajo stranke pridobiti nasvet po meri. Vendar se morajo zavedati naslednjih slabosti:

• Če je treba stroje predelati, bo to povzročilo visoke investicijske stroške
• Potreba po posebnih orodjih (glejte naslednje poglavje) bi lahko povzročila višje stalne stroške orodja
• Včasih se pri enkratnih naročilih ali manjših serijah ne splača preiti na mazanje z minimalno količino maziva. Čas in trud, ki sta potrebna za usklajevanje obdelovanca, parametrov stroja, orodij in mazanja, sta pogosto večja od možnih prihrankov
• Prehod na mazanje z minimalno količino maziva ni priporočljiv za vse metode, stroje ali obdelovance
• Tehnologija MQL ne zagotavlja hlajenja, temveč le mazanje. Odrezki se odvajajo s stisnjenim zrakom. Obstaja nevarnost, da se komponenta in orodje pregrejeta

Orodje, v skladu z MQL

Ker obdelovalni postopki, pri katerih se uporablja mazanje z minimalno količino maziva, delujejo z zelo majhnimi količinami maziva, je treba zagotoviti neprekinjeno oskrbo do aktivne točke na rezalnem robu orodja. Konvencionalna orodja, ki se uporabljajo za mokro obdelavo, pri tem hitro dosežejo meje svojih zmogljivosti. Pri tem so potrebni prilagojena orodja in ustrezno strokovno znanje, zlasti ko se poveča hitrost rezanja.

Komentar iz vira: 718 D (bghm.de)

*Komentar iz vira: 718 D (bghm.de): v praksi se metode rezanja kovin, ki uporabljajo mazanje z minimalno količino maziva, štejejo za metode z nizkimi emisijami. Ta trend je razviden tudi iz preizkusov, ki so bili opravljeni na delovnih postajah z mazanjem z minimalno količino maziva kot del posebne serije meritev. Ti preizkusi so merili izpostavljenost (na prah, aerosole in hlape hladilnih maziv) na strojnih orodjih, ki se uporabljajo v proizvodnih oddelkih. Podatki so bili pridobljeni z merilniki, ki jih je nosilo osebje, in s stacionarnimi meritvami, opravljenimi na nadzorni plošči in znotraj stroja (glejte sliki 40 in 41). Proizvodi razgradnje in pirolize, kot je formaldehid, so bili v posameznih primerih najdeni le v sledovih. Izmerjene koncentracije prahu so bile tudi precej pod dovoljenimi mejnimi vrednostmi za izpostavljenost na delovnem mestu (OEL) za »respirabilno frakcijo« (OEL: 3 mg/m3 zraka) in »inhalabilno frakcijo« (10 mg/m3 zraka). Naslednja referenčna meritev je potrdila težnjo, da mazanje z minimalno količino maziva sprošča veliko manj emisij kot mokra obdelava. Pri obdelavi materialov z uporabo mazanja z minimalno količino maziva na strojnih orodjih v proizvodnih oddelkih so bili hlapi in aerosoli hladilnega maziva opredeljeni kot dejavniki, ki določajo stopnjo izpostavljenosti. Pri vseh meritvah je bilo ugotovljeno, da je bila upoštevana prej veljavna mejna vrednost v zraku za hladilna maziva (prejšnja mejna vrednost: 10 mg/m3 zraka; najsodobnejša). Koncentracije, izmerjene na delovnih območjih, so bile tako nizke, da je bilo več kot 95 % izmerjenih vrednosti precej pod polovico mejne vrednosti