روانکارهای برشی دستهای از سیالات روانکار و خنککننده هستند که برای فرآیندهای مختلف فلزکاری نظیر ماشینکاری، پرسکاری، فرزکاری، برشکاری و تراشکاری توسعه پیدا کردهاند. انواع مختلفی از این روانکارها در گذر زمان تولید شدهاند که عبارت هستند از: روغن های مخصوص، امولسیون آب و روغن، ژل های مخصوص و ایروسولها. این ترکیبات میتوانند پایه نفتی، معدنی و طبیعی داشته باشند.
استفاده از روغنهای فلزکاری بسته به ویژگی قطعه کار و محیط مورد استفاده میتواند مزایای مختلفی داشته باشند.
نتایج استفاده از روغن مناسب فلزکاری:
- حفظ دمای قطعه کار در یک دمای پایدار که اهمیت ویژهای در هنگام تولید قطعات دقیق با تلرانس کم پیدا میکند. در این مواقع دمای قطعه کار نباید به صورت مداوم کاهش و افزایش پیدا کند و دما نباید بیش از حد بالا باشد.
- افزایش عمر ابزار برش به واسطه روانکاری لبه قطعه کار و ابزار برش و کاهش جوشهای نقطهای ایجاد شده
- جلوگیری از بروز مشکلات مرتبط با سلامت افراد و محیط زیست که به واسطه حفظ ایمنی افراد این ترکیبات همگی غیر سمی، بدون باکتری و قارچ هستند.
- جلوگیری از زنگزدگی و خوردگی در قطعات تجهیزات مورد استفاده و ابزار برش
وظایف روغن فلزکاری :
خنککاری
برش فلز به واسطه اصطکاک بین قطعات و انرژی صرف شده در شکل دهی قطعه کار، سبب ایجاد گرما میشود. هوای موجود در محل وقوع فرآیند دارای ضریب هدایت حرارت پایینی است، پس خنک کننده ضعیفی به حساب میآید و فقط در مواردی که فرآیند سبک و کوتاه مدتی انجام میشود، میتواند از عهده خنک کردن قطعات برآید. ولی در فرآیندهایی که برای مدت زمان طولانی باید انجام شوند و برشکاریهای عمیقی صورت میپذیرد، گرما به حدی تولید میشود که هوا نمیتواند خنک کننده مناسبی به حساب آید.
به جای اینکه فرآیند را دائما متوقف کنیم تا قطعات با هوا خنک شوند، میتوان از خنککنندههای مایع نظیر روغنهای فلزکاری مختلف استفاده کرد تا گرمای تولید شده با سرعت بسیار بالایی از بین برود. به این طریق میتوان سرعت فرآیند را تا چندین برابر افزایش داد و میزان اصطکاک و خوردگی ابزار برش را هم کاهش داد.
البته نباید فراموش کرد که افزایش دما فقط محدود به ابزار برش نخواهد بود و در فرآیندهای مختلف فلزکاری، قطعه کار هم گرم میشود و در صورت افزایش بیش از حد دما، هر دو قطعه خسارت خواهند دید و ممکن است اتفاقاتی نظیر سوختگی، وقوع واکنشهای شیمیایی نظیر اکسایش، انبساط گرمایی ناخواسته و شکست قطعه را به همراه داشته باشد.
روانکاری
علاوه بر خنککاری، روانکارهای برشی میتوانند به واسطه روانکاری سطح قطعه کار و ابزار برش به فرآیند برشکاری فلزات کمک کنند. با جلوگیری از وقوع اصطکاک در این نقطه، از میزان حرارت تولید شده کاسته خواهد شد. این روانکاری میتواند در جلوگیری از ایجاد جوش نقطهای بین ابزار برش و قطعه کار هم کمک کند.
روش استفاده روغن فلزکاری :
بنا به کاربرد مورد نظر و دستگاه مربوطه، از هر روش متداولی نظیر ایجاد جریان مستقیم از سیال، اسپری کردن، چکاندن و قلممو زدن میتوان از سیالات برش استفاده کرد. برای اکثر کاربردهای فلزکاری به صورت ایدهآل نیاز به جریانی طولانی مدت از روانکار (سیال) با فشار بالا و حجم بالا در محل تماس قطعه کار و ابزار برش نیاز داریم. سپس این سیال در محفظهای جمع میشود و بعد از فیلتر شدن مجدد جریان پیدا میکند.
این سیستم گردشی سیال برشی، در اکثر صنایع تولیدی به کار برده میشود. البته امروزه با پیشرفت تکنولوژی نمونههای جدیدی از این سیالات نظیر روغنهای مختلفی توسعه پیدا کرده است که دیگر نیازی به استفاده از سیستم جریان با فشار و حجم بالا نداریم.
انواع روغن فلزکاری:
به طور کلی سه نوع از مایعات را داریم که عبارت هستند از: معدنی، نیمه سینتیکی و سینتیکی (مصنوعی). نمونههای مصنوعی عموما ترکیب روغن و آب هستند که به صورت امولسیون پایداری با مشخصات مناسبی برای کاربردهای مختلف فلزکاری توسعه پیدا کردهاند. این مشخصات مناسب عبارت هستند از: جلوگیری از زنگزدگی، حفظ PH آب در محدوده 9 تا 10، قابلیت کار با اکثر فلزات، مقاومت در برابر تجزیه حرارتی و حفظ ایمنی زیست محیطی.
روغنهای معدنی که پایهای نفتی دارند، برای اولین بار در اواخر قرن 19 در فلزکاری مورد استفاده قرار گرفت. این دسته از روغنها رنج وسیعی از روغنها را در برمیگیرند، از روغنهای غلیظ، تیره و غنی از گوگرد که مناسب صنایع سنگین هستند، گرفته تا روغنهای رقیق و روشن.
روانکارهای نیمه سینتیکی که روغنهای محلول هم نامیده میشوند، یک اوملسیون پایدار از آب و روغنهای معدنی هستند. این ترکیبات نخستین بار در دهه 1930 مورد استفاده قرار گرفت. دستگاههای CNC متداول از همین ترکیبات امولسیونی استفاده میکنند که حاوی مقادیر کمی از روغن امولسیون در مقدار زیادی از آب هستند.
دسته آخر هم که به ترکیبات سینتیکی شهرت پیدا کردهاند، در دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفتند و پایهی آبی دارند.
مشخصات روغن فلزکاری ایدهآل:
به طور کلی باید این موضوع را در نظر داشت که برای هر یک از تجهیزات صنعتی، متناسب با کاربرد و وظیفه مد نظر، روغن مطلوب انتخاب شود، ولی میتوان خصوصیات کلی روغن فلزکاری امولسیون شونده که دسته بزرگی از این ترکیبات را شامل میشود، به قرار زیر بیان کرد:
- اختلاط سریع با آب و تشکیل امولسیون پایدار
- جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی قطعات و دستگاه
- طول عمر مطلوب به دلیل حضور ضد میکروبهای خاص
- خاصیت روان کنندگی عالی به دلیل داشتن ترکیبات EP
- خاصیت خنک کاری و شویندگی بالا