Екологічна безпека мастильно-охолоджувальних рідин (стр. 5 из 11)
Для співробітника, якому поряд зі своєю поточною роботою приходиться ще і виконувати контроль МОР і вести документацію, це непосильно.
Весь обсяг робіт, зв'язаний з контролем МОР, вимагає від персоналу розуміння хімічних процесів і взаємозв'язку, уміння справлятися у виникаючими проблемами і, не в останню чергу, глибоких знань в області машинобудування і технології.
Професійно справитися з такою роботою може тому тільки навчений персонал. Щоб уникнути виникнення проблем необхідно додаткове навчання персоналу, що обслуговує машини, у частині звертання з мастильно-охолодними рідинами.
Крім того для збільшення терміну служби і зниження витрат на придбання й утилізацію мастильно-охолоджувальних рідин немаловажливу роль відіграє тісне співробітництво фірм, що пропонують послуги по контролю й утилізації МОР з їх виробниками.
Якщо необхідні роботи з відходу і контролю мастильно-охолодних рідин проводити на совість, то тільки для перевірки кожного верстата або кожної установки відповідно до правил TRGS 611 знадобляться 15 хвилин у тиждень.
Розділ 2. Використання мор при обробці металів
2.1 Ефективність використання МОР на вторинній сировині при механічний обробці сталі
Ефективність використання МОР в технології механообробки безпосередньо пов’язана з інтенсифікацією процесу різання і підвищенням стійкості різального інструмента. Дія МОР залежить від її складу, присутності протикорозійних, протиокислювальних та ін. присадок, а також від особливостей конкретного технологічного процесу і оброблюваного матеріалу [24]. Це зумовлює необхідність використання узагальнюючих методів оцінки ефективності дії МОР та узагальненої функції корисності протикорозійних присадок в складі МОР. До диференційованих властивостей інгібованих МОР можна віднести:
1. Охолоджуючі та мастильні властивості. Вони безпосередньо впливають на продуктивність та економічність механообробки, стійкість різального інструменту, яка залежить від температури в зоні різання і розподілу тепла в системі інструмент - стружка - МОР - деталь. МОР знижують загальну теплову потужність різання, інтенсифікують теплообмін в зоні різання.
Охолоджуюча властивість МОР обумовлює зміну температурного поля в зоні різання, зниження температурних деформацій, підвищення точності, обробки і стійкості різального інструмента. Від охолоджуючої здатності МОР залежать допустима швидкість різання, подача, теплостійкість різального інструменту. Термічна здатність МОР відводити тепло визначається її теплопровідністю, питомою теплоємністю, теплотою випаровування, змочуваністю.
Остання обумовлює ефективну площу теплопереносу при охолодженні. Зниження поверхневого натягу МОР сприяє кращому розтіканню по металу. Основний показник, який характеризує теплообмін - коефіцієнт тепловіддачі, який визначається комплексом К [8]:
К=l0,65 (Ср/n) 35 (1.21),
l теплопровідність, Ср - ізобарна теплоємність. Величина К залежить від теплофізичних властивостей МОР і тому може бути мірою її охолоджуючої здатності. Беруть до уваги також зв’язок між стійкістю інструмента Т і температурою в зоні різання t:
Т= (1/t) n (1.22),
n=0,35…0,38, C-const. Суттєвий вплив на lСр МОР мають ПАР, які додаються як поліфункціональні присадки. Про якісні мастильні властивості судять по зниженню енергосилових параметрів різання Px, Py, Pz, а також Мкр.
2. Характеристики оптимальних параметрів стану поверхневого шару деталей: геометричні (шорсткість) та фізико-механічні (мікротвердість, внутрішні залишкові напруження) [6].
Шорсткість поверхні, крім параметрів Ra, Rz, характеризується безрозмірним комплексом D [5]:
D= (100/tm) 1/v× (Rp/r) (1.23)
tm - відносна опорна довжина профілю на рівні середньої лінії, %.
v - параметр початкової ділянки кривої опорної поверхні,
Rp - відстань від лінії виступів до середньої лінії
rсередній радіус локальних виступів.
Для оцінки характеру деформації мікронерівностей запропоновано параметр g пластичності [2]:
(1.24)Цінність цього параметру полягає в тому, що він містить як геометричні характеристики поверхні (Rа,r), так і фізико-механічні властивості (Е і НВ - модуль пружності, твердість).
Контакт вважають пластичним, коли цей параметр більше одиниці. Із збільшенням навантаження відбуваються структурні зміни, які різко змінюють структурно чутливі механічні та фізичні властивості. Особливо сильно збільшується границя текучості: для низьковуглецевої сталі (e=7), sT зростає в 2,2 рази, для аустенітної - в 4,2 рази. Шорсткість значно впливає на коефіцієнт тертя f. Зменшення її в 30 разів, зменшує f в 2 рази [5]. Товщина масляної плівки також на 35% визначається шорсткістю поверхні зразка. Процес тертя зумовлює певну зносостійкість деталей.
3. Експлуатаційні властивості сталі після механообробки із МОР. Це, по-перше, визначення хімічного опору обробленої поверхні металу корозії та КМР. Перспективним є аналіз кореляційних залежностей кінетичних та термодинамічних параметрів корозії від шорсткості, мікротвердості, залишкових внутрішніх напруг. Так, при згині теоретичний коефіцієнт концентрації напружень a0, що характеризує вплив шорсткості на границю витривалості, становить:
, (1.25)g=t - висота нерівностей, r - радіус западин.
За Одінгом [2] можна оцінити зміну опору втомі в залежності від шорсткості поверхні емпіричним коефіцієнтом
Т=1+a×s26
при шліфуванні a=4 при чистовому точінні a=6при чорновому a= s - границя витривалості при згині. Нерівності - це концентратори напружень, які є однією з причин зниження границі витривалості. Показано [5], що зменшення Ra від 0,74 до 0,22 мкм збільшує s на 14%, а строк служби більш ніж в 2 рази. Крім того, опір втомі залежить від величини і знаку внутрішніх залишкових напружень [4]. Корозійна тривкість сталі в середовищах з рН 0…14 залежить, як від геометричних (шорсткості), так і більшою мірою - від фізико-механічних параметрів стану поверхневого шару [18], на які впливає також склад МОР.
4. Фізико-хімічні, адсорбційно-хемосорбційні, захисні, адгезійно-когезійні властивості МОР та їх складових. Продуктивним тут є проведення кореляційного аналізу “Хімічна будова основних складових відходів, електронна структура, термодинамічні характеристики (MNDO-PM3) молекул Ін - захисні властивості". Ефективність дії МОР може бути підвищена за рахунок синергічних добавок з високою поверхневою активністю, бо швидкість розчинення (ШР) залежить від величини поверхневого натягу g, що входить в одну із констант К [2]:
К= (2pg) 1/2 (1.27)
При різкому зниженні g в результаті адсорбції ПАР на гідрофільній поверхні d - металів спостерігається зменшення ШР. Для ефективного інгібування позитивним є збільшення молярної маси Ін, підвищена донорно-акцепторна активність гетероатомів молекул ПАР, пасивація поверхні металу металохелатними комплексами з низькою розчинністю (високим хімічним опором) та великими константами тривкості. Має важливе значення бактерицидна стійкість МОР в залежності від добавок ПАР. В процесі термо-механічної деформації збільшується концентрація дислокацій, вакансій в кристалах металу, тому стає обґрунтованим використання полідентатних Ін, з декількома електронодонорними та електроноакцепторними реакційними центрами.
5. Екологічні властивості МОР та їх складових. На етапі їх розробки дуже важливою є прогнозна екологічна та токсикологічна оцінка МОР, яка дає можливість визначити клас небезпеки, основні підконтрольні санітарно-гігієнічні параметри, екологічні збитки довкіллю та їх попередження. Нарешті, розрахунок техніко-екологічної, еколого - і соціально-економічної ефективності протикоро-зійної активності синергічних МОР на вторинній сировині визначає корисність їх застосування при різанні сталі для підвищення її хімічного опору корозії і КМР в процесі експлуатації ще на стадії формоутворення деталей.
2.2 Застосування мастильно-охолодних рідин при фрезеруванні
Мастильно-охолоджувальні рідини (МОР) застосовують головним чином для відводу тепла від ріжучого інструменту. Вони знижують температуру в зоні обробки і тим самим підвищують стійкість ріжучого інструменту, поліпшують якість оброблюваної поверхні й охороняють від корозії різальний інструмент і оброблювана заготівля. До мастильно-охолоджувальних рідин пред'являються наступні вимоги: висока охолодна і здатність, що змазує, антикорозійність, нешкідливість для працюючих.
Підведення МОР у зону різання здійснюється поливом у зону різання, поливом під тиском з боку задньої поверхні інструмента, розпиленням і іншими способами.
Раціональне застосування МОР дозволяє в ряді випадків підвищити стійкість ріжучого інструменту, від 1,5 до 4 разів. Мастильно-охолоджувальні рідини і способи їхнього застосування, ефективні для однієї групи оброблюваних матеріалів і видів обробки, можуть бути малоефективними для інших оброблюваних матеріалів і видів обробки і навіть впливати на комбінації: оброблюваний матеріал - вид обробки - інструментальний матеріал - режим різання - найбільш ефективна для даних умов мастильно-охолодна рідина.