Szybki wzrost temperatury na styku narzędzie-materiał podczas obróbki skrawaniem mógłby doprowadzić do nadmiernego zużycia narzędzia skrawającego czy odkształcenia obrabianego materiału, dlatego też integralnym elementem takiego procesu są ciecze obróbcze. Służą one do obniżenia temperatury zarówno narzędzia, jak i materiału, a także przestrzeni obróbki. Powinny nie tylko absorbować ciepło w dostatecznym stopniu, ale też mieć zdolność do szybkiego jego uwalniania  w celu zapobiegania nadmiernemu nagrzewaniu się płynu (pojemność i przewodność cieplna). Do zadań cieczy obróbczych należą również zmniejszenie współczynnika tarcia, smarowanie, poprawa jakości obrabianej powierzchni oraz usuwanie wiórów z obszaru obróbki.

Zazwyczaj do realizacji wskazanych celów wykorzystuje się chłodziwa powstające w wyniku zmieszania olejów emulgujących z wodą, jednak można też zastosować inne rodzaje środków, np. oleje obróbcze, mikroemulsje, ciecze syntetyczne czy pasty obróbcze. Chłodziwa najczęściej oferowane są jako koncentraty zawierające substancje emulgujące i rozmaite dodatki: przeciwkorozyjne, smarnościowe, zapobiegające rozwojowi mikroorganizmów itd.

Kluczowe kryteria doboru

Parametry obróbki (prędkość obrotowa, prędkość posuwu), rodzaj poddawanego jej materiału, typ obróbki, używane maszyny – wszystko to powinno być uwzględnione podczas doboru chłodziwa. Kolejny istotny element uwzględniany przy wyborze środka wodorozcieńczalnego to twardość wody stosowanej do sporządzania emulsji. Większa twardość może w dłuższej perspektywie zwiększać koszty utrzymania maszyn – czyszczenia – w związku z wytrącaniem kleistych osadów i mniejszą zdolnością ochrony antykorozyjnej.

Coraz większy wpływ na opracowywanie wszelkich środków smarnych, w tym również cieczy chłodząco-smarujących, mają kwestie związane z ochroną środowiska. Na przykład istotne znaczenie dla produkcji chłodziw miało wprowadzenie od 2015 r. ograniczeń w stosowaniu formaldehydu, który był wykorzystywany jako substancja zapobiegająca rozmnażaniu się mikroorganizmów. Trzeba pamiętać, że zdecydowanie bezpieczniejsze dla operatorów są środki niezawierające formaldehydu czy np. kwasu borowego i chloru.

Zastosowanie odpowiednich cieczy obróbczych wpływa na zwiększenie wydajności maszyn dzięki zwiększeniu prędkości skrawania, przedłużeniu żywotności narzędzia czy zmniejszeniu zużycia energii. Niewłaściwa ich jakość przejawia się np. korozją obrabianych metali, szkodliwym oddziaływaniem na operatorów, złą jakością powierzchni obrabianej itd.

Jak zauważa Konrad Parcia, szef Grupy Blaser w Abplanalp, koszt zakupu chłodziwa stanowi tylko 0,5% całościowych kosztów obróbki, jednak gdy nie spełnia ono stawianych mu wymagań w zakresie zapewnienia żywotności narzędzi, dobrej jakości powierzchni czy też kompatybilność chłodziwa z maszyną i bezpieczeństwa operatora, może mieć – według badań przeprowadzonych przez firmę Blaser – negatywny wpływ na 95% składowych kosztu produkcji detalu.

Pod kontrolą

Utrzymanie niezmiennej skuteczności chłodzenia w procesie obróbki wymaga pielęgnowania używanej do tego celu substancji oraz jej regularnej kontroli. Z czasem może ona np. zostać zakażona mikroorganizmami, co wpłynie na zmianę pH cieczy chłodzącej i jej składu chemicznego, a tym samym na jej właściwości. Aby temu zapobiec, należy m.in. zapewnić odpowiednie układy cyrkulacyjne, tj. takie, w których nie będą występowały przestrzenie martwe, gdzie gromadzą się zarodniki mikroorganizmów. Trzeba też zadbać o usuwanie z chłodziw w sposób ciągły zanieczyszczeń stałych – do tego celu wykorzystuje się filtry siatkowe, taśmowe, przegrodowe, separatory itp. Układy, w których znajduje się chłodziwo, powinny być przed jego wymianą umyte i zdezynfekowane za pomocą środków o szerokim spektrum działania (obejmującym różne grupy mikroorganizmów).

Istotny jest również systematyczny monitoring stanu chłodziwa (minimum raz w tygodniu i podczas uzupełniania ubytków środka chłodzącego). Szczególne znaczenie ma pomiar wartości pH oraz stężenia chłodziwa, poza tym bada się m.in. przewodność oraz zawartość bakterii i grzybów, a także azotanów i azotynów, przeprowadza testy korozyjne i sprawdza ilość oleju obcego w chłodziwie.

Do kontroli stanu cieczy chłodzącej bezpośrednio przy maszynie obróbczej wykorzystywane są refraktometry optyczne lub cyfrowe, pH-metry, w laboratoriach natomiast wykonywane są m.in. testy mikrobiologiczne. Jeżeli operatorzy regularnie monitorujący kondycję cieczy obróbczej zauważą odstępstwa od normy, mogą na czas podjąć działania w celu poprawy jej stanu, aby uniknąć wymiernych strat produkcji.

Zaufać ekspertom

Ze względu na postępującą specjalizację działalności przedsiębiorstw i konieczność koncentracji na kluczowych obszarach produkcji coraz popularniejszy staje się outsourcing olejowo-smarowy. Oferujące go firmy zapewniają kompleksowe usługi w zakresie używanych w przedsiębiorstwie produkcyjnym chłodziw, smarów czy olejów. Podmiot taki przejmuje zarządzanie ustalonym obszarem, co zazwyczaj obejmuje monitorowanie i pielęgnowanie układów olejowych, obsługę układów chłodzenia, dostarczanie i magazynowanie środków smarnych, gospodarowanie wytwarzanymi odpadami itp. Takie kompleksowe podejście ma znaczenie szczególnie tam, gdzie występuje wiele układów chłodzących i olejowych, wykorzystuje się duże ilości substancji, produkcja prowadzona jest na wielu liniach bądź też brakuje wykwalifikowanego personelu.

Co ważne, współpraca w ramach outsourcingu obejmuje specjalistyczne doradztwo i obsługę na każdym etapie prowadzenia gospodarki olejowej. Często też poprzedzona jest odpowiednim audytem i analizą potrzeb.

Kompleksowy serwis zarządzania chłodziwami oferuje np. firma Oemeta, której przedstawiciele na podstawie wizyty u klienta i analizy jego wymagań opracowują koncepcję indywidualnej obsługi. Orlen Oil z kolei świadczy usługi Mobilnego Serwisu Olejowego, oferując obsługę układów maszyn do obróbki skrawaniem w zakresie aplikacji emulsji chłodząco-smarującej. Zużyta emulsja jest wypompowywana z układu, zbiornik i dostępne elementy obrabiarki są czyszczone, dezynfekowane i odkażane, a następnie – po wypompowaniu środka dezynfekującego – układ zalewany jest emulsją sporządzoną według stężenia wymaganego przez klienta.

Także firma Fuchs specjalizuje się w usługach outsourcingu gospodarki olejowo-smarowej: zarządza gospodarką smarową i bierze pełną odpowiedzialność za właściwy przebieg procesów smarowania. Oferowany zakres działań obejmuje m.in.: monitoring i pielęgnację układów olejowych, pełną obsługę systemów chłodzenia w obróbce skrawaniem, przeglądy szczelności układów smarowniczych i logistykę wykorzystywanych środków. Przy zarządzaniu firma wykorzystuje autorskie oprogramowanie komputerowe SUR FBD. W swojej ofercie Fuchs ma także usługę filtrowania emulsji obróbkowych w specjalistycznym laboratorium mobilnym.