Pienienie wodnych cieczy do obróbki skrawaniem metali w obrabiarkach – czemu to takie problematyczne zjawisko?

Powstała w procesie obróbki skrawaniem części piana negatywnie wpływa na wiele kwestii. Przede wszystkim:

• Pogarsza skuteczność smarowania (co skutkuje pogorszeniem jakości obrabianej powierzchni i znacznym skróceniem żywotności narzędzia)
• Unosi wióry i ścier. Te mogą być zasysane do pomp i w najgorszym razie je zatykają.
• Zakłóca prawidłowe funkcjonowanie układów filtracyjnych.

Ponadto warto pamiętać o tym, że duża ilość piany najczęściej przelewa się poza zbiorniki z chłodziwem, co stwarza problemy z utrzymaniem czystości na hali produkcyjnej. Ma to zły wpływ na bezpieczeństwo pracy.

Z kolei zawieszone w emulsji zanieczyszczenia destrukcyjnie oddziałują składniki chłodziwa do obróbki metali, co przyczynia się do degradacji cieczy i do innych kłopotliwych scenariuszy.

Skąd bierze się piana?

Pienienie chłodziwa w obrabiarce CNC to nieprawidłowość, do której dochodzi z powodu napowietrzania i utrzymania powietrza w cieczy

Wodorozcieńczalne chłodziwa do obróbki skrawaniem zawierają dodatki powierzchniowo czynne  i charakteryzują się dobrymi właściwościami myjącymi. Z tego powodu w pewnych warunkach mogą mieć skłonność do tworzenia piany podczas obróbki. Piana pojawia się wówczas, gdy bąbelki powietrza, które dostają się do chłodziwa podczas pracy lub w obiegu, nie pękają i zaczynają się gromadzić.

Przyczyną tego zjawiska mogą być procesy zewnętrzne (czynniki mechaniczne) lub wewnętrzne (czynniki chemiczne) opisane poniżej:

• Czynniki wewnętrzne: stężenie, twardość stosowanej wody i roztworu chłodziwa, zanieczyszczenie chemiczne (na przykład środkiem myjącym), zużycie dodatków przeciwpiennych w chłodziwie, na przykład wskutek zastosowania zbyt dokładnej filtracji (filtry o dokładności poniżej 5 mikronów)
• wpływu zatkanego filtra, intensywnego wpływu innych czynników powodujących pienienie.
• Czynniki  zewnętrzne (lub mechaniczne): niski poziom chłodziwa w zbiorniku, brak szczelności doprowadzających rurociągów, obecność w układzie kaskadowych przepływów cieczy („wodospadów”), zbyt wysokie ciśnienie chłodziwa, zatkany zanieczyszczeniami wylot chłodziwa lub pompa.

Czy da się ustalić jaki czynnik spowodował pienienie?

Można w łatwy sposób określić, co tak naprawdę jest powodem tworzenia się piany w układzie z chłodziwem: czy jest to czynnik wewnętrzny, czy zewnętrzny.

W tym celu należy wlać do przezroczystego pojemnika pobraną ze zbiornika próbkę cieczy o objętości około 100 ml. Następnie trzeba mocno nią potrząsać przez około 10 sekund, by utworzyła się piana. Potem warto zaobserwować czas opadania i wysokość piany. Jeśli ta druga wartość jest niska, a bąbelki szybko opadają, oznacza to, że problem jest powiązany z  układem. Zatem powód pienienia jest zewnętrzny. Inaczej jest w sytuacji, gdy piana jest wysoka, ale opada wolno, dłużej niż 30 sekund. Wtedy uznaje się, że problem jest wewnętrzny.

Co zrobić z tą wiedzą?

Gdy już ustalisz, co spowodowało pienienie, możesz podjąć określone kroki.
W przypadku przyczyn zewnętrznych (mechanicznych): 

• Upewnij się, że poziom cieczy w zbiorniku jest na odpowiednim poziomie. Nie można dopuścić, żeby poziom chłodziwa był poniżej poziomu wylotu chłodziwa, a pompa nie zasysała powietrze.
• Sprawdź, czy rurociągi chłodziwa są drożne, czy nie ma ostrych kątów, które mogą powodować dodatkowe zawirowanie, czy niema w układzie przepływów kaskadowych („wodospadów”), które powodują dodatkowe napowietrzanie.
• Zerknij na pompy pod kątem przecieków powietrza.
• Upewnij się co do wielkości zbiornika. Czy jest wystarczająco duży, aby w warunkach wysokiego ciśnienia chłodziwo mogło się odpowietrzyć?

W przypadku przyczyn wewnętrznych (chemicznych)

• Sprawdż stężenie chłodziwa. Jeśli stężenie jest wysokie – ponad 11-12% to obniż je do zalecanych zakresów, aby przywrócić optymalną równowagę.
• Oznacz twardość płynu chłodzącego (powinna mieć powyżej 5 dH). Jeśli twardość wody startowej i roztworu chłodziwa jest poniżej 5 dH, większość cieczy będzie skłonna do tworzenia piany. Dla zwiększenia twardości można zastosować specjalny dodatek. Również można zastosować chłodziwo, które przeznaczone do miękkiej wody lub demineralizowanej.
• Jeśli chłodziwo jest zanieczyszczone środkiem myjącym, może być konieczna wymiana chłodziwa z czyszczeniem i płukaniem układu.

Jeśli w Twoich maszynach występuje problem pienienia, możesz zastosować specjalny dodatek antypienny, na przykład Antifoam 46 z oferty FUCHS. Dozuje się go w stężeniu około 0,005%.

Postaw na środki, które spełnią określone wymagania

Na rynku występują takie chłodziwa do obróbki skrawaniem, które nie są skłonne wcale lub mają bardzo niską skłonność do tworzenia piany, a ich zastosowanie rozwiązuje problem pienienia, a ponadto zastosowanie tych produktów pozwala na uzyskanie wielu innych korzyści. Oto przykładowe propozycje:

Nowoczesne maszyny, w których zamontowano małe zbiorniki (100–300 l) i gdzie dochodzi do wysokich ciśnień, wymagają stosowania chłodziw o niskiej skłonności do tworzenia piany. Takimi produktami w ofercie FUCHS są wybrane artykuły z linii ECOCOOL: 

• ECOCOOL VHCM-1 CP,  
• ECOCOOL S-FC VW,  
• ECOCOOL MG 22 B. 

Jeśli w układzie jest stosowana mikrofiltracja, to zaleca się zastosowanie chłodziw,  które nie wymagają dodatków przeciwpiennych. Należą do nich ECOCOOL S-FC VW lub ECOCOOL MG 22 B.

Jak widać rozwiązania dostarczane przez FUCHS idealnie wpasowują się w potrzeby właścicieli nowoczesnych maszyn do obróbki.