Смазочно-охлаждающие жидкости: как обеспечить надёжность и эффективность в металлообработке
Смазочно-охлаждающие жидкости давно стали неотъемлемой частью современного металлообрабатывающего производства, играя ключевую роль в обеспечении качества обработки, сохранности оборудования и стабильности технологических процессов.
Неправильный подбор СОЖ или использование некачественного продукта могут привести к серьёзным последствиям: простоям оборудования, дополнительным расходам на ремонт, срыву производственных планов и увеличению себестоимости продукции. В свете этих обстоятельств особую важность приобретает регулярный контроль качества смазочно-охлаждающих жидкостей.
Контролируй это
Одним из ключевых вопросов, возникающих у производственников, является возможность оперативного контроля качества СОЖ непосредственно в цеховых условиях. По мнению исполнительного директора ООО «Суприм Лубрикантс» Антона Будянского, водосмешиваемая СОЖ — это «живой организм», за которым нужно обязательно следить, чтобы избежать дальнейших проблем и сбоев в работе.
Эксперт отмечает, что на производстве существует ряд тестов, достаточных для определения работоспособности эмульсии, включая измерение концентрации рефрактометром, определение электропроводности кондуктометром, измерение водородного показателя рН, а также использование dip-slide для выявления микроорганизмов.
«К экспресс-методам контроля относятся оценка внешнего вида (наличие расслоения, потемнения, осадка), анализ запаха концентрата и эмульсии, а также наблюдение за скоростью эмульсации», — дополняет руководитель направления «СОЖ» АО «Р-Сталь» Сергей Журин.
Руководитель отдела продаж ООО «Ракета Лубрикантс» Дмитрий Шипенок говорит, что за время работы специалисты сталкивались с тем, что клиенты предварительно смешивали испытываемую СОЖ в бутылке с водой, которую используют на производстве, засыпали туда стружку из обрабатываемых металлов, ставили в тёплое место на месяц и наблюдали. Этот простой, но эффективный метод даёт возможность оценить взаимодействие СОЖ с производственной водой, склонность к расслоению и коррозионную активность.
Особый интерес представляют интеллектуальные системы мониторинга СОЖ, появившиеся в последние годы. Как отмечают эксперты отрасли, современные решения позволяют непрерывно контролировать ключевые параметры эмульсии в режиме реального времени. Датчики, установленные непосредственно в системе подачи СОЖ, передают данные в центральную систему управления, которая анализирует тенденции изменения концентрации, pH, электропроводности и других показателей, предсказывая возможные проблемы задолго до их возникновения.
Такие системы не только оповещают о необходимости корректировки состава, но и автоматически регулируют подачу концентрата, поддерживая оптимальные рабочие параметры без вмешательства оператора.
Вопрос о минимально необходимом оборудовании для контроля СОЖ вызывает у производственников неоднозначные ответы.
Дмитрий Шипенок подчёркивает важность двух основных приборов. Это рефрактометр, позволяющий вовремя вносить корректировки. При низкой концентрации возникает риск появления коррозии и преждевременного окисления СОЖ, а при высокой — риск повышенного пенообразования, а также «замасливания» элементов станка и обрабатываемых деталей. Поэтому рефрактометр — это уже полдела, как говорится. Также эксперты допускают использование рН-полосок, что бюджетно и эффективно: рН СОЖ должен варьироваться в диапазоне 8,0‒10,0.
При использовании рефрактометра важно учитывать коэффициент рефракции конкретной СОЖ, так как он изменяется в зависимости от состава продукта. Как говорят эксперты, для смазки с высоким содержанием минерального масла коэффициент составляет 1,0, со средним содержанием — 1,1, с низким — 1,4, а для синтетических СОЖ без минерального масла — 2,0. Более точные значения указаны в технической информации на отдельные продукты.
«При эксплуатации рефрактометра необходимо периодически сверять его показания с результатами лабораторных замеров концентрации. Это позволит избежать ошибок при контроле качества эмульсии и обеспечит точность корректировки состава», — подчёркивают в компании «Ракета Лубрикантс».
Также важно соблюдать правила ухода за рефрактометром: после проведения измерения стекло следует протереть тканой или бумажной салфеткой, а при замасливании использовать водный раствор изопропилового спирта для промывки. Хранить прибор необходимо в футляре при комнатной температуре, избегая воздействия прямых солнечных лучей, повышенной влажности, ударов и вибрации.
«Безусловно, одного рефрактометра будет недостаточно, чтобы определить жизнеспособность эмульсии. Дополнительно в обязательном порядке потребуется рН-метр или индикаторные полоски, кондуктометр, TDS-метр и dip-slide», — категоричен Антон Будянский.
Очень важно контролировать внешний вид СОЖ (прозрачность, мутность, наличие посторонних частиц), добавляет директор по производству ООО «ЧЗСА» Ирек Гебейдуллов. Отдельно он отмечает, что не должно быть запаха гниения. Если же он есть, это говорит о бактериальном поражении СОЖ.
К слову, неприятный аромат при вскрытии тары с жидкостью вызывает у промышленников особую тревогу. Антон Будянский рекомендует в таких случаях определить, какой это запах, и если он не устраивает сотрудников потребителя, то необходимо пригласить представителя производителя для определения верности интерпретирования органолептики.
Эксперт отмечает, что концентрат — это химия, и он зачастую имеет своеобразное «благоухание» по природе образования. Но при этом специалист предупреждает, что если производитель определил, что запах не свойственен продукту, то в трёх точках тары отбирают пробы и проводят комплексные лабораторные исследования.
Конечно, есть несколько «дедовских» методов, например, добавить хлорку, антибиотики или антисептики. Но давайте оговоримся, что попытки «лечить» уже загрязнённую СОЖ различными химическими добавками (включая бытовые средства) не только неэффективны, но и опасны.
Как отмечают эксперты, при обнаружении признаков бактериального поражения (неприятного запаха, изменения цвета, появления осадка) единственно правильным решением является полная замена эмульсии после тщательной промывки системы с использованием рекомендованных производителем очистителей.
Дмитрий Шипенок утверждает, что при наличии неприятного запаха, к сожалению, с СОЖ уже ничего не сделать.
«Скорее всего, было нарушено условие хранения, вышел срок использования. В этом случае продукт восстановлению не подлежит, его лучше сразу утилизировать или вернуть поставщику», — солидарен с ними Ирек Гебейдуллов.
Между тем одним из перспективных направлений в борьбе с бактериальным поражением СОЖ резонно считают использование систем аэрации, которые насыщают эмульсию кислородом, препятствуя размножению анаэробных микроорганизмов. Как отмечают ведущие производители, современные смазки содержат специальные биоцидные компоненты, обеспечивающие стабильность эмульсии на протяжении всего срока эксплуатации.
Важно отметить, что при замене жидкости необходимо тщательно промывать всю систему подачи, так как остатки загрязнённой эмульсии могут привести к повторному заражению новой жидкости. Профессиональные системные очистители, рекомендованные производителями СОЖ, позволяют эффективно удалить биологические загрязнения из внутренних патрубков и резервуаров.
Немаловажно модернизировать системы рециркуляции и очистки жидкости. Современные мембранные фильтры и центрифуги позволяют эффективно удалять не только крупные частицы стружки, но и микрочастицы, а также бактериальные загрязнения. Это значительно продлевает срок службы эмульсии, снижая затраты на её замену и утилизацию. По оценкам экспертов, применение современных систем очистки позволяет увеличить срок эксплуатации СОЖ в два-три раза по сравнению с традиционными методами обслуживания.
Чем чаще, тем лучше
Вопрос о том, с какой периодичностью необходимо проверять качество СОЖ, имеет важное практическое значение. Антон Будянский рекомендует концентрацию и рН измерять ежедневно, электропроводность — достаточно один раз в три дня, посев на микроорганизмы можно брать два раза в две-три недели. При этом эксперт отмечает, что внепланово проверку делают в случае изменения цвета эмульсии, её структуры, запаха, консистенции, резкой смены физико-химических параметров.
«На нашем производстве проверку СОЖ проводят не реже двух раз в неделю. Внеплановую проверку производят при выявлении коррозий, неприятного запаха на оборудовании», — подтверждает Ирек Гебейдуллов.
Систематический мониторинг состояния смазочно-охлаждающих жидкостей — это не просто рекомендация, а обязательное условие стабильной работы металлообрабатывающего оборудования. Как отмечают специалисты, регулярное ведение таблицы наблюдения позволяет заблаговременно отследить направление тренда и предугадать появление возможных проблем, что даёт возможность за счёт небольших корректирующих действий предотвратить серьёзные отклонения, способные привести к сбоям в технологическом процессе.
Согласно международной практике, для индивидуально наполняемых систем рекомендуется ежедневно проверять объём жидкости, запах и цвет, осадки и отложения, концентрацию; дважды в неделю измерять pH; один раз в месяц (или чаще при подозрениях на биопоражение) проводить тест на бактерии и грибки с помощью dip-slide. Для централизованных и крупных систем мониторинг должен быть ещё более строгим: ежедневный контроль температуры эмульсии, еженедельные измерения проводимости и ионов (хлоридов, нитратов, нитритов).
Особое внимание эксперты рекомендуют уделять диагностике биопоражения, которое является одной из самых серьёзных проблем в эксплуатации СОЖ. Среди признаков не только неприятный запах, но и потемнение эмульсии, снижение запаса щёлочности, снижение pH и появление слоя масла на поверхности.
Для точной диагностики стоит использовать dip-slide с питательной средой, которые погружают в эмульсию, помещают в пластиковый контейнер и выдерживают при температуре 35‒37 °C в течение 24‒48 часов. Пороговые значения биологического фона: более 10⁵ КОЕ/мл для бактерий, более 10⁴ КОЕ/мл для дрожжевых грибков и более 2 баллов для плесневых грибков.
«При подтверждении биопоражения необходимо увеличить кратность циркуляции СОЖ и при необходимости ввести биоциды, подобранные исходя из типа бактерий и их количества. Однако следует помнить, что биоциды — это крайняя мера, и лучшей стратегией является профилактика через регулярный мониторинг и своевременную замену СОЖ», — поясняет Сергей Журин.
В случаях серьёзного воздействия бактерий, когда наблюдаются сильный неприятный запах и изменение цвета эмульсии, эксперты рекомендуют использовать специальные очистители. Как указывают эксперты, при их отсутствии подготовку системы можно производить с использованием подогретого (до 60‒70 °C) водного раствора кальцинированной соды (1‒2%) и фурацилина (0,01%), обеспечивая циркуляцию в течение 3‒8 часов в зависимости от степени бактериального поражения.
Подбор и утилизация
Одна из самых важных проблем касается правильного подбора СОЖ. «Данный вопрос является самым важным, так как от верного подбора зависит 50% результата обработки, 25% ложится на оборудование и 25% — на инструмент», — говорит г-н Будянский.
Эксперт перечисляет ключевые параметры, которые нужно учитывать: обрабатываемые металлы, твёрдость металла, качество воды, режимы резания, припуск, мощность подающих насосов, тип оборудования и операции обработки.
«Подбирать СОЖ нужно, исходя из стоящих задач: обрабатываемого материала, жёсткости воды, применяемой при приготовлении эмульсии, давления и способа подачи», — считает Сергей Журин.
Дмитрий Шипенок дополняет критерии типом металлообработки (где‑то необходимо высокие смазывающие свойства, где‑то, наоборот, — эффективность охлаждения), видами обрабатываемых металлов (титан требует высоких смазывающих свойств, алюминий чувствителен к уровню рН и т. д.), жёсткостью используемой воды, требованиями производителя станка и другими нюансами.
Все эксперты единодушны в том, что подбор СОЖ — задача, требующая профессионального подхода.
Антон Будянский предупреждает, что вышеперечисленное — далеко не всё, что нужно знать при подборе СОЖ, но эти показатели являются одними из ключевых. И настоятельно рекомендует доверять выбор смазочных материалов профессионалам, чтобы избежать дальнейших проблем, связанных с выходом из строя дорогостоящего оборудования, неисправляемым браком или быстрым износом инструмента.
К другим критически важным аспектам эксплуатации смазочно-охлаждающих жидкостей относят правильную процедуру их замены, которую зачастую недооценивают на производстве. Как отмечают специалисты в рекомендациях по эксплуатации СОЖ, недостаточная очистка системы перед заливкой новой эмульсии является одной из основных причин быстрого повторного бактериального поражения.
Правильная процедура замены включает полный слив старой эмульсии с максимально возможным удалением стружки, отложений и других загрязнений. Далее необходимо механически очистить все доступные внутренние поверхности системы СОЖ, используя ветошь или при наличии — насос высокого давления для более эффективной очистки. Следующий этап — заполнение системы до минимального уровня водой или слабым раствором (0,5%) свежеприготовленной эмульсии с обеспечением циркуляции системы в течение часа.
После слива промывочной жидкости следует осмотреть резервуар системы и удалить загрязнения, вымытые из трубопроводов. Эту процедуру необходимо повторять до тех пор, пока слив из системы не станет визуально чистым. Только после такой тщательной подготовки можно заполнять систему свежеприготовленной эмульсией с соответствующей концентрацией.
Серьёзной угрозой для производственников является проблема подделок СОЖ. Антон Будянский утверждает, что контрафакт можно проверить только в случае наличия в той или иной лаборатории измеренных параметров, включая спектрометрию, действительно оригинальной жидкости ― тогда возможно сравнить их. В любом случае каждый производитель сможет определить подделку своего продукта по конкретным показателям на специализированном оборудовании.
Важным аспектом эксплуатации СОЖ является её правильная утилизация. Слив отработанной жидкости в канализацию даже с разбавлением водой может нарушать экологические нормы по pH, БПК и ХПК. Биологическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК) являются критически важными показателями, так как любое органическое вещество, попавшее в водоём, начинает окисляться за счёт растворённого в воде О2, что приводит к снижению концентрации этого газа и нарушению экологического баланса места слива жидкости.
Наиболее верным решением является обращение в специализированные компании, занимающиеся переработкой технологических жидкостей, что гарантирует соблюдение всех экологических норм и стандартов.
«Экологическая ответственность сегодня является неотъемлемой частью промышленного производства. Правильная утилизация СОЖ не только соответствует требованиям законодательства, но и укрепляет имидж предприятия как социально ответственного», ― считает Ирек Гебейдуллов.
Контроль качества смазочно-охлаждающих жидкостей не прихоть, а необходимое условие стабильной и эффективной работы металлообрабатывающего производства. Как показывает практика, пренебрежение этим аспектом может обойтись предприятию значительно дороже, чем затраты на регулярный мониторинг и своевременную замену СОЖ.
Внедрение системы контроля, основанной на рекомендациях экспертов и адаптированной к конкретным условиям производства, позволит не только избежать простоев и брака, но и оптимизировать затраты на металлообработку в целом.
Тенденции в области СОЖ демонстрируют, что эта, казалось бы, традиционная область промышленной химии активно развивается, интегрируясь с передовыми технологиями. Предприятия, которые своевременно внедряют современные подходы к управлению смазочно-охлаждающими жидкостями, не только получают технологические преимущества, но и повышают свою экологическую ответственность, что становится всё более важным фактором в условиях растущих требований к промышленности.
В конечном счёте, правильный выбор и использование СОЖ — это вклад в надёжность и конкурентоспособность вашего производства, а профессиональный подход к её эксплуатации и утилизации — свидетельство зрелости и ответственности промышленного предприятия.
Текст: Артём Щетников. Фото редакции PromoGroup Media.
