W zdecydowanej większości procesów obróbki skrawaniem można już pracować z alternatywnym zastosowaniem obu rodzajów cieczy obróbczych, przy czym w procesach obróbki trudnej (przeciąganie, gwintowanie, głębokie wiercenie, szlifowanie obwiedniowe kół zębatych) preferowane są nieemulgujące oleje obróbcze o wysokiej smarności, a w pozostałych, szczególnie w procesach szlifierskich – wodorozcieńczalne roztwory i emulsje obróbcze, gdzie szybkie odprowadzenie ciepła i własności myjące przejmują główna rolę. Stosowanie emulsji olejowo wodnych przynosi szereg korzyści polegających głównie na niższym koszcie produktu ulegającego 10 – 50 krotnemu rozcieńczeniu wodą, uzyskiwaniu niezaolejonych wiórów, braku zaolejenia hali maszyn, minimalnej emisji mgły olejowej i in. W tym przypadku należy się jednak liczyć z koniecznością prowadzenia częstszej i umiejętnej pielęgnacji emulsji oraz ponieść koszty odpowiedzialnej utylizacji przepracowanych cieczy. Pomimo tych ostatnich ograniczeń, wodorozcieńczalne ciecze obróbcze stanowią większość mediów stosowanych w obróbce skrawaniem, a 97% spośród nich to uniwersalne mikroemulsje olejowo – wodne, którym zostanie poświęcony niniejszy artykuł.

 

 

      Koszt samej cieczy obróbczej w przeliczeniu na wytworzony detal jest zwykle niewielki w porównaniu do całkowitego kosztu obróbki, pod warunkiem, że ciecz obróbcza sprawdziła się w praktyce. W większości przypadków ciecze obróbcze decydują natomiast w znaczącym stopniu o żywotności narzędzi obróbczych, wysokiej jakości uzyskanych powierzchni oraz wielkości produkcji (redukcja wybraków). Dobra emulsja obróbcza powinna być trwała i odporna biologicznie, chronić detale i obrabiarki przed korozją w okresach międzyoperacyjnych, współpracować z wodami różnej jakości stosowanymi do jej sporządzania oraz w minimalnym stopniu oddziaływać na zdrowie ludzi pracujących z emulsjami. A zatem, ciecz, przy zastosowaniu której uzyska się w rezultacie najniższe koszty i efekty obróbki w przeliczeniu na detal, jest najbardziej ekonomiczna, niezależnie od ceny koncentratu emulgującego (!).

      W przypadku wodorozcieńczalnych cieczy obróbczych niewątpliwie istotnym aspektem wpływającym na koszt jest czas przydatności emulsji do pracy w układzie emulsyjnym obrabiarki. Ten może być różny i wynosić od kilku tygodni (przy całkowitym braku kontroli) do kilku lat (centralne układy chłodzenia). Zależy to z kolei od wiedzy praktycznej i umiejętności prowadzenia działań profilaktycznych i zabiegów pielęgnacyjnych w połączeniu z ciągłym podnoszeniem wiedzy technicznej pracowników i ich dbałości o ochronę zdrowia. To powinno być zadaniem i powinnością wyspecjalizowanego dostawcy cieczy obróbczych. Z praktyki wynika, że należy wybierać emulsje o wysokiej jakości, znacznej stabilności i udowodnionej, znikomej toksyczności, pochodzące od renomowanych firm. Wdrożenia należy poprzedzać długotrwałą próbą eksploatacyjną na wybranej obrabiarce, połączoną ze ścisłym monitorowaniem parametrów cieczy oraz parametrów obróbki. Firma oferująca chłodziwa powinna, oprócz dobrego produktu, zapewniać stałą opiekę klienta (doradztwo i ciągła realizacja dostaw) ze strony swoich inżynierów wdrożeniowych, szkolenia techniczne dla załogi, okresowo: nieodpłatne badania laboratoryjne emulsji w rozszerzonym zakresie. Należy oszacować koszty ewentualnej instalacji centralnego systemu chłodzenia lub sytemu gniazd maszyn zaopatrywanych z jednego zbiornika emulsyjnego, z recyrkulacją pracującej emulsji. Przynosi to szereg pozytywnych efektów wpływających na znaczną poprawę ekonomiki użytkowania emulsji.

 

 

      Zasadniczy dobór produktu do użytkowania powinien być zgodny z ogólnymi zaleceniami producenta obrabiarki a zasugerowany w sposób odpowiedzialny przez producenta cieczy obróbczej. Jak uczy życie, znacznie bezpieczniej jest odrzucać rozwiązania cenowo najtańsze. Ich wybór wiąże się zwykle z koniecznością częstych wymian chłodziwa, wystąpieniem problemów eksploatacyjnych oraz problemów zdrowotnych u ludzi.

W przypadku rozwiązań kosztownych należy, z kolei, zwrócić uwagę na wartość „dodaną”, czyli pakiet usług zaoferowanych przez producenta środka obróbczego w cenie produktu oraz dostępność inżynierów serwisowych dostawcy w ramach serwisu po sprzedaży. Ma to szczególne znaczenie w przypadku cieczy wodorozcieńczalnych., znacznie bardziej podatnych na zmiany własności od środków olejowych niezawierających wody. Międzynarodowe powiązania rynkowe oraz produkcja i import specjalistycznych centrów obróbczych sterowanych numerycznie często wymuszają (szczególnie w okresie gwarancyjnym) stosowanie emulsji sprawdzonych przez producenta obrabiarki (Original Equipment Manufacturer) lub dopuszczonych do stosowania przez duże koncerny np. motoryzacyjne lub lotnicze (Site Approvals), gdzie rodzaje obrabianych stopów oraz wymagania w stosunku do obróbki są najwyższe.

      Nie bez znaczenia przed podjęciem decyzji o doborze strategicznej dla zakładu emulsji obróbczej jest wielkość osiągniętej sprzedaży na rynku, liczba zadowolonych klientów oraz możliwość wcześniejszego kontaktu z nimi. Obowiązujące w Polsce prawodawstwo Unii Europejskiej coraz bardziej zaostrza wymagania w stosunku do cieczy obróbczych pod względem ich składu chemicznego w funkcji negatywnego wpływu na zdrowie człowieka i środowisko naturalne. Wprowadzono zakaz stosowania azotynowych inhibitorów korozji oraz etoksylowanych fenoli, zaleca się stosowanie cieczy wolnych od chloru, drugorzędowych, łatwo nitrozujących amin, promuje się biostatyczne emulsje nie zawierające boru i biocydów itd. Dostawca cieczy obróbczej powinien udostępnić rzetelne i szczegółowe informacje o oferowanym produkcie. Pewnym zabezpieczeniem odbiorcy w zakresie wysokiej jakości oraz bezpieczeństwa środowiskowego stosowanych cieczy obróbczych może być posiadanie przez ich producenta wdrożonego systemu zarządzania jakością (np. wg ISO 9000) i środowiskiem, wg ISO 14001. Istotnym a niedocenianym aspektem doboru środków obróbczych (emulsji) jest zapewnienie ich kompatybilności z pozostałymi środkami smarnymi stosowanymi w obrabiarce (olej hydrauliczny, olej wrzecionowy, olej do łóż, smar plastyczny), które mogą wchodzić w interakcję z emulsją w przypadku wystąpienia nieszczelności układów. Kompatybilność emulsji z olejem do łóż oznacza np., że olej ten nie będzie łatwo zmywalny z łoża przez emulsję. W przypadku przeciekania do zbiornika emulsyjnego nie rozpuści się w niej w znaczącym stopniu, zmieniając własności obróbcze (szlifierskie), będzie łatwy do fizycznego usunięcia. Najbezpieczniej jest zatem zastosować w obrabiarce wszystkie środki smarne od jednego producenta. 

 

 

      Pielęgnacja cieczy obróbczych w celu długotrwałego zapewnienia wysokiej efektywności pracy i nieszkodliwości dla człowieka bez wątpienia powinna być prowadzona przez wyspecjalizowaną służbę smarowniczą przy ścisłej współpracy z producentem cieczy. Jej zasady należy ustalić z podziałem na:

-    etap przygotowawczy (dobór cieczy i próby wdrożeniowe, transport i magazynowanie koncentratów, przygotowanie maszyn i urządzeń, sporządzanie emulsji),

-         etap użytkowania (kontrola kondycji cieczy, zabiegi pielęgnacyjne, uzupełnienia),

-         etap utylizacji (regulacje prawne, procedury postępowania).

 

 Rys. 1 – Schemat cyrkulacji cieczy obróbczej w systemie (wg VDI3397-cz 3)

 

Przepracowane emulsje obróbcze są klasyfikowane jako "odpad niebezpieczny" i powinny być utylizowane przez wyspecjalizowane firmy posiadające stosowne zezwolenie wojewody. Prowadzenie utylizacji w zakładzie może być uzasadnione ekonomicznie, jednak musi się opierać na metodzie nieszkodliwej dla zdrowia ludzi i środowiska naturalnego oraz uwzględniać oczyszczanie faz powstałych po destabilizacji emulsji (oczyszczanie wód). Optymalnym rozwiązaniem jest podpisanie preferencyjnej umowy na odbiór przepracowanych cieczy za pośrednictwem firmy oferującej emulsje lub zlecenie pielęgnacji pracujących emulsji brygadzie albo firmie specjalistycznej w ramach Programu Zarządzania Gospodarką Smarną w zakładzie (CPM).
 

 

      Coraz bardziej powszechnym zjawiskiem, szczególnie pożądanym przy obsłudze układów emulsyjnych, jest zlecanie zarządzania gospodarką smarowniczą specjalistycznym firmom zewnętrznym, czyli tzw. outsourcing. Na świecie określa się je różnymi nazwami, np. Chemical Process Mangement lub Total Fluid Management i in. Celem takiej działalności jest znacząca redukcja kosztów ogólnych uzyskana dzięki:

-         inwentaryzacji zużycia, identyfikacji źródeł oszczędności, kontroli stanów magazynowych;

-         racjonalizacji zastosowania, redukcji liczby środków smarnych;

-        kompleksowej obsłudze smarowniczej maszyn przy użyciu specjalistycznego sprzętu oraz koordynacji procesów w obszarze utrzymania ruchu.

      Idealnym rozwiązaniem jest, jeśli takiego zadania będzie mógł podjąć się bezpośredni producent środków smarnych, szczególnie emulsji obróbczych, który jest w stanie zapewnić ciągłość dostaw (just-in-time), dysponuje sprawdzonym doświadczeniem oraz specjalistycznym laboratorium zdolnym do szybkiej analizy własności środków smarnych, emulsji i wody (ze względu na znaczną zmienność parametrów analiza pracującej emulsji musi zostać wykonana w dniu pobrania próbki).