W procesach obróbki skrawaniem, właściwe chłodziwo jest kluczowym elementem wpływającym na efektywność, jakość wykończenia powierzchni oraz trwałość narzędzi. Dobór odpowiedniego chłodziwa do obróbki skrawaniem nie jest jednak prostym zadaniem – wymaga uwzględnienia wielu czynników, od rodzaju obrabianego materiału, przez typ obrabiarki, aż po konkretne wymagania procesowe. Niewłaściwy wybór może prowadzić nie tylko do obniżenia wydajności produkcji, ale również do poważnych problemów jakościowych i zwiększenia kosztów operacyjnych.
W niniejszym artykule skupimy się na najważniejszych aspektach doboru chłodziwa do maszyn CNC i innych obrabiarek. Przedstawimy kompleksową analizę czynników decydujących o optymalnym wyborze, różnice między dostępnymi typami chłodziw, a także praktyczne wskazówki dotyczące ich stosowania i konserwacji. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz chłodziwa do tokarek, wiertarek czy centrum obróbczego CNC, znajdziesz tu informacje niezbędne do podjęcia świadomej decyzji.
Spis treści
- Rodzaje chłodziw do obróbki skrawaniem
- Kluczowe czynniki wyboru chłodziwa
- Jak dobrać chłodziwo do konkretnych zastosowań?
- Właściwe przygotowanie i konserwacja chłodziwa
- Aspekty środowiskowe i BHP
- Najczęstsze problemy i rozwiązania
- Podsumowanie
- Bibliografia
Rodzaje chłodziw do obróbki skrawaniem
Chłodziwa olejowe (neat cutting oils)
Chłodziwa olejowe to produkty bazujące na olejach mineralnych lub syntetycznych, stosowane w postaci nierozcieńczonej. Ich główną zaletą jest doskonałe smarowanie, co przekłada się na redukcję tarcia między narzędziem a materiałem obrabianym.
Zastosowanie:
- Precyzyjna obróbka materiałów trudnoskrawalnych
- Nacinanie gwintów
- Głębokie wiercenie
- Rozwiercannie i rozwiercanie precyzyjne
Chłodziwa olejowe są szczególnie przydatne w operacjach wymagających wysokiej dokładności wymiarowej oraz doskonałej jakości powierzchni. Jednakże, ze względu na niską przewodność cieplną, są mniej skuteczne w odprowadzaniu ciepła niż emulsje wodne [1].
Chłodziwa półsyntetyczne
Chłodziwa półsyntetyczne stanowią kompromis między właściwościami chłodziw olejowych i syntetycznych. Zawierają zazwyczaj 5-30% oleju mineralnego rozproszonego w wodzie z dodatkiem emulgatorów i innych dodatków funkcyjnych.
Zastosowanie:
- Uniwersalne operacje obróbki skrawaniem
- Obróbka szerokiej gamy materiałów, w tym aluminium
- Toczenie, frezowanie, wiercenie na obrabiarkach CNC
Chłodziwo półsyntetyczne do obrabiarek łączy dobre właściwości smarujące z efektywnym odprowadzaniem ciepła, oferując zrównoważone parametry użytkowe przy umiarkowanym koszcie.
Chłodziwa syntetyczne
Chłodziwa syntetyczne nie zawierają oleju mineralnego, a ich bazą są wodne roztwory związków organicznych i nieorganicznych. Charakteryzują się przejrzystością roztworu i doskonałymi właściwościami chłodzącymi.
Zastosowanie:
- Szlifowanie
- Lekka obróbka skrawaniem
- Procesy wymagające doskonałego odprowadzania ciepła
- Obróbka żeliwa i stali węglowych
Chłodziwo syntetyczne zapewnia najlepsze właściwości chłodzące spośród wszystkich typów, lepszą filtrowalność i dłuższą trwałość. Jest szczególnie polecane tam, gdzie kluczowe jest skuteczne odprowadzenie ciepła z obszaru obróbki [2].
Umów bezpłatną konsultację techniczną
Kluczowe czynniki wyboru chłodziwa
Rodzaj obrabianego materiału
Wybór chłodziwa jest silnie uzależniony od właściwości materiału poddawanego obróbce:
Stal węglowa i stopowa:
- Wymaga chłodziw o dobrych właściwościach chłodzących i smarujących
- Rekomendowane są emulsje półsyntetyczne lub syntetyczne z dodatkami EP (Extreme Pressure)
Aluminium i jego stopy:
- Chłodziwo do aluminium powinno zawierać specjalne inhibitory zapobiegające przebarwieniom
- Często stosowane są chłodziwa półsyntetyczne o niskiej zawartości oleju mineralnego
- Kluczowa jest odporność na tworzenie lepkich osadów
Metale kolorowe (miedź, mosiądz):
- Wymagają chłodziw o niskiej agresywności chemicznej
- Zalecane są chłodziwa olejowe lub emulsje z dodatkami antykorozyjnymi
Materiały trudnoskrawalne (stale nierdzewne, tytan):
- Niezbędne są chłodziwa wysokociśnieniowe (EP) o podwyższonych właściwościach smarujących
- Często wybierane są chłodziwa olejowe lub wysokoprocentowe emulsje [3]
Rodzaj obróbki skrawaniem
Różne procesy skrawania generują odmienne wymagania względem chłodziwa:
Toczenie:
- Dla typowych operacji toczenia odpowiednie będą chłodziwa półsyntetyczne o stężeniu 5-8%
- Przy toczeniu materiałów trudnoskrawalnych zaleca się stosowanie chłodziw z dodatkami EP
Frezowanie:
- Ze względu na przerywaną pracę narzędzia ważne są właściwości smarujące chłodziwa
- Rekomendowane są emulsje półsyntetyczne o stężeniu 6-10%
Wiercenie:
- Chłodziwo do wiercenia powinno skutecznie odprowadzać wióry z otworu
- Przy głębokim wierceniu stosuje się chłodziwa olejowe lub wysokoprocentowe emulsje (8-12%)
Szlifowanie:
- Kluczowe jest odprowadzanie ciepła i drobnych cząstek materiału
- Zalecane są chłodziwa syntetyczne o stężeniu 3-5% [4]
Parametry maszyny i system podawania chłodziwa
Ciśnienie podawania chłodziwa:
- Wysokie ciśnienie wymaga chłodziw o niskiej skłonności do pienienia
- Systemy wysokociśnieniowe (powyżej 70 bar) wymagają specjalnych chłodziw do maszyn CNC z dodatkami przeciwpieniącymi
Pojemność układu:
- Większe systemy (powyżej 1000 litrów) wymagają chłodziw o zwiększonej stabilności biologicznej
- W małych zbiornikach (poniżej 100 litrów) korzystne będą chłodziwa o niskiej skłonności do parowania
Materiał zbiornika i przewodów:
W przypadku uszczelnień z tworzyw sztucznych należy sprawdzić ich odporność na stosowane chłodziwo [5].
Dla systemów zawierających elementy z metali kolorowych ważna jest kompatybilność chemiczna chłodziwa
Potrzebujesz niezawodnych środków smarnych?
Jak dobrać chłodziwo do konkretnych zastosowań?
Obróbka aluminium i stopów lekkich
Aluminium wymaga szczególnego podejścia ze względu na jego reaktywność chemiczną i tendencję do przylegania do narzędzi.
Zalecenia:
- Chłodziwo do aluminium powinno zawierać specjalne dodatki antynalepne
- Optymalne pH emulsji: 8,5-9,0 (wyższe wartości mogą powodować przebarwienia)
- Rekomendowane są chłodziwa półsyntetyczne z niską zawartością oleju mineralnego
- Unikać chłodziw zawierających siarkę, która może powodować przebarwienia
Nasz wybór produktowy:
Rocol Ultracut 370 EP
Rocol Ultracut 370 EP to wysokowydajne półsyntetyczne chłodziwo do obrabiarek przeznaczone specjalnie do stosowania na szerokiej gamie metali, w tym aluminium. Zawiera dodatki antynalepne zapobiegające przyleganiu materiału do narzędzia, co jest szczególnie istotne przy obróbce stopów aluminium.
Obróbka ciężka i materiały trudnoskrawalne
Obróbka stali nierdzewnych, tytanu czy stopów na bazie niklu wymaga chłodziw o specjalnych właściwościach.
Zalecenia:
- Wymagane są chłodziwa z dodatkami EP (Extreme Pressure)
- Wysokie stężenie robocze emulsji (8-12%)
- Korzystne jest stosowanie chłodziw zawierających polarne dodatki smarne
- Przy głębokim wierceniu i gwintowaniu zalecane są chłodziwa olejowe
Nasz wybór produktowy:
Rocol TRI-Logic ALX
Rocol TRI-Logic ALX to koncentrat chłodziwa emulsyjnego opracowany specjalnie do ciężkiej obróbki materiałów trudnoskrawalnych. Zaawansowana technologia dodatków EP zapewnia doskonałe smarowanie w ekstremalnych warunkach, a jednocześnie produkt charakteryzuje się wyjątkową odpornością na mikroorganizmy, co przekłada się na długą żywotność emulsji.
Uniwersalne zastosowania w centrach obróbczych CNC
Nowoczesne centra obróbcze CNC często wykonują różnorodne operacje i obrabiają różne materiały, co wymaga uniwersalnych chłodziw.
Zalecenia:
- Chłodziwo do CNC powinno być kompatybilne z różnymi materiałami
- Zalecane są wysokiej jakości chłodziwa półsyntetyczne
- Kluczowa jest stabilność emulsji i odporność na mikroorganizmy
- Ważna jest niska skłonność do pienienia przy wysokich ciśnieniach podawania
Nasz wybór produktowy:
Rocol Ultracut 620
Rocol Ultracut 620 to wysokociśnieniowy, półsyntetyczny koncentrat chłodziwa do obróbki skrawaniem opracowany z myślą o nowoczesnych centrach obróbczych CNC. Specjalna formuła zapewnia długą i przewidywalną żywotność emulsji, minimalizuje pienienie nawet przy wysokich ciśnieniach podawania, a jednocześnie oferuje doskonałe parametry smarujące i chłodzące.
Pełną ofertę dostępnych u nas chłodziw znajdziesz pod tym linkiem.
Masz pytania o środki smarne? Porozmawiaj z nami za darmo
Właściwe przygotowanie i konserwacja chłodziwa
Przygotowanie emulsji
Prawidłowe przygotowanie emulsji chłodzącej ma kluczowe znaczenie dla jej skuteczności:
- Zawsze dodawaj koncentrat do wody, nigdy odwrotnie – zapewnia to prawidłowe tworzenie się emulsji
- Stosuj wodę o odpowiedniej jakości – optymalna twardość: 5-20°dH
- Kontroluj stężenie za pomocą refraktometru (uwzględniając współczynnik refraktometryczny)
- Mieszaj powoli, aby zapobiec pienieniu się emulsji
Monitoring i konserwacja chłodziwa
Regularny monitoring parametrów chłodziwa pozwala na wczesne wykrycie problemów i przedłużenie jego żywotności:
Biostabilność – regularne testy na obecność bakterii i grzybów [6]
Kontrola stężenia – minimum raz w tygodniu
Pomiar pH – optymalny zakres: 8,5-9,5 (poniżej 8,0 rośnie ryzyko korozji i rozwoju bakterii)
Kontrola twardości wody – zapobiega problemom z emulgowaniem i stabilnością
Filtracja – usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych i wiórów
Znajdź idealny środek smarny dla swojej firmy
Problemy z chłodziwami i ich rozwiązania
| Problem | Przyczyna | Rozwiązanie |
| Pienienie się | Zbyt wysokie stężenie, miękka woda, zanieczyszczenia | Dodanie odpieniacza, obniżenie stężenia, kontrola jakości wody |
| Korozja elementów maszyny | Zbyt niskie pH, zbyt niskie stężenie | Zwiększenie stężenia, dodatek środków antykorozyjnych |
| Nieprzyjemny zapach | Skażenie bakteryjne | Dodanie biocydu, wymiana emulsji, czyszczenie układu |
| Niestabilność emulsji | Zanieczyszczenia olejami obcymi, twarda woda | Usunięcie oleju obcego, zastosowanie zmiękczacza wody |
| Podrażnienia skóry operatorów | Zbyt wysokie pH, dodatek biocydów | Regulacja pH, stosowanie rękawic ochronnych, zmiana typu chłodziwa |
Umów bezpłatną konsultację techniczną
Aspekty środowiskowe i BHP
Współczesne chłodziwa muszą spełniać coraz bardziej rygorystyczne wymagania środowiskowe:
- Biodegradowalność – nowoczesne chłodziwa powinny być biodegradowalne zgodnie z normą OECD 301B
- Brak substancji niebezpiecznych – chłodziwa nie powinny zawierać boraksów, formaldehytu, chloru i innych substancji budzących obawy
- Gospodarka odpadami – zużyte chłodziwo wymaga odpowiedniego zagospodarowania zgodnie z lokalnymi przepisami
- Bezpieczeństwo pracowników – kluczowe jest minimalizowanie ryzyka podrażnień skóry i dróg oddechowych [7]
Znajdź idealny środek smarny dla swojej firmy
Najczęstsze problemy i rozwiązania
Częstotliwość wymiany chłodziwa zależy od wielu czynników, takich jak intensywność pracy maszyny, rodzaj obrabianego materiału oraz jakość filtracji. W typowych warunkach produkcyjnych zaleca się całkowitą wymianę chłodziwa co 6-12 miesięcy. Jednakże, przy właściwej konserwacji i regularnym uzupełnianiu, wysokiej jakości chłodziwa mogą pracować znacznie dłużej, nawet do 24 miesięcy.
Optymalne stężenie zależy od zastosowania oraz rodzaju obróbki. Przykładowo dla dostępnego w naszej ofercie koncentratu ROCOL Ultracut 370 zalecane wartości to:
– Obróbka skrawaniem: rozcieńczenie 35:1 do 45:1 (około 2,2–2,8%)
– Szlifowanie: rozcieńczenie 45:1 do 60:1 (około 1,6–2,2%)
Zawsze należy stosować się do zaleceń producenta chłodziwa oraz dostosować stężenie do rodzaju materiału, ciężkości obróbki i twardości wody.
Najprostszą i najdokładniejszą metodą jest użycie refraktometru. Kroplę emulsji umieszcza się na pryzmacie urządzenia, a następnie odczytuje wartość na skali. Odczyt należy pomnożyć przez współczynnik refraktometryczny podany przez producenta chłodziwa (zazwyczaj w zakresie 0,9-1,2), aby uzyskać rzeczywiste stężenie.
– Nadmierne pienienie może być spowodowane kilkoma czynnikami:
– Zbyt wysokie stężenie chłodziwa
– Wprowadzanie powietrza do układu (np. przez pompę)
– Zanieczyszczenie mydłami lub detergentami
– Zbyt miękka woda użyta do przygotowania emulsji
– Mikrobiologiczne skażenie chłodziwa
Rozwiązaniem może być dodatek odpieniacza, korekta stężenia lub wymiana chłodziwa.
Generalnie nie zaleca się mieszania różnych rodzajów lub marek chłodziw, gdyż może to prowadzić do niestabilności emulsji, pienienia się lub innych niepożądanych efektów. Jeśli konieczna jest zmiana typu chłodziwa, zaleca się dokładne oczyszczenie układu przed napełnieniem nowym produktem.
Podsumowanie
Wybór odpowiedniego chłodziwa do obróbki skrawaniem jest decyzją o strategicznym znaczeniu dla efektywności procesu produkcyjnego. Właściwie dobrane chłodziwo nie tylko zwiększa żywotność narzędzi i jakość powierzchni, ale również wpływa na całkowity koszt obróbki.
Przy wyborze chłodziwa należy uwzględnić szereg czynników: rodzaj obrabianego materiału, typ obróbki, parametry maszyny oraz aspekty środowiskowe. Uniwersalne chłodziwa rzadko oferują optymalne rezultaty we wszystkich zastosowaniach, dlatego warto rozważyć specjalistyczne rozwiązania dostosowane do konkretnych potrzeb.
Aby maksymalnie wydłużyć żywotność chłodziwa i utrzymać jego optymalne parametry, niezbędny jest regularny monitoring i konserwacja układu chłodzenia. Właściwa gospodarka chłodziwami przekłada się na wymierne korzyści ekonomiczne i środowiskowe.
Bibliografia:
[1] ISO 6743-7:2015, Lubricants, industrial oils and related products (class L)
[2] Byers, J.P., Metalworking Fluids
[3] Klocke, F., König, W., Manufacturing Processes 1: Cutting, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008.
[4] DIN 51385:2013-12, Lubricants – Processing fluids for forming and machining of materials
[5] ASTM D4627-12, Standard Test Method for Iron Chip Corrosion for Water-Dilutable Metalworking Fluids
[6] Brinksmeier, E., Meyer, D., Huesmann-Cordes, A.G., Metalworking fluids – Mechanisms and performance