Подробнее о работе:  ВЛИЯНИЕ ВНЕДРЕНИЯ СОЖ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ «МИГ-ТЕХНО» НА СОСТОЯНИЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Описание:

Министерство образования и науки РФ

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

.

Факультет охраны труда и окружающей среды

Кафедра защиты окружающей среды и промышленной безопасности

 

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Зав. кафедрой

______________ _______________

 

« » ______ 20__ г.

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

(черновик без расчетов и приложений)

 

на тему:   ВЛИЯНИЕ ВНЕДРЕНИЯ СОЖ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

«МИГ-ТЕХНО» НА СОСТОЯНИЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

 

 

Дипломник группы  ___________                                          ФИО ____________

 

Руководитель: ____________                                                  ФИО ____________

 

 

 

 

Москва

 

 

 


 

 


Оглавление

 

Ведение................................................................................................................ 6

Глава 1.  Основные сведения и этапы развития СОЖ, недостатки, проблемы                 безопасности  и утилизации СОЖ....................................... 8

1.1.   Назначение и потребности в СОЖ  в процессах металлообработки........... 8

1.2.   Функциональные действия СОЖ.............................................................. 11

1.3.   Этапы развития СОЖ................................................................................ 14

1.4.   Виды и характеристики  СОЖ, применяемых в процессах

металлообработки...................................................................................... 18

1.5.  Основные отличия СОЖ на водной основе от масляных........................... 23

1.6.  Виды негативного воздействия СОЖ на рабочих...................................... 26

1.7.  Актуальность проблемы утилизации СОЖ................................................ 30

1.8.   Основные положения, регулирующие санитарно-гигиенические            требования при работе с СОЖ.............................................................................................. 38

Глава 2. Разработка и испытание СОЖ «МИГ-ТЕХНО»................................... 43

2.1.  Состав СОЖ «МИГ-ТЕХНО». Свойства его компонентов........................ 43

2.2.  Эксплуатационные свойства СОЖ «МИГ-ТЕХНО».................................. 45

2.3.  Технологические характеристики СОЖ «МИГ-ТЕХНО».......................... 51

2.4.  Экономическое сравнение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» и эмульсолов............... 55

2.5.  Улучшение условий труда при внедрении СОЖ «МИГ-ТЕХНО»............. 58

2.6.  Инструкция к применению СОЖ «МИГ-ТЕХНО»..................................... 60

2.7. Методы текущего контроля и корректировки параметров качества........... 64

Глава 3.  Внедрение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в промышленное  производство.... 66

3.1.  Применение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» на заводе «Авангард»........................ 66

3.2.  Применение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» на заводе «Салют»............................. 67

3.3.  Основные параметры опытной эксплуатации СОЖ «МИГ-ТЕХНО»........ 70

3.4.  Результаты внедрения СОЖ «МИГ-ТЕХНО»............................................ 72

Глава 4. Эффективность применения СОЖ как фактор, влияющий на                экологическую безопасность........................................................... 74

4.1  Необходимость минимизации количества СОЖ  в процессах

металлообработки........................................................................................ 74

4.2  Автоматические системы малой подачи СОЖ............................................ 76

4.3. Стратегия улучшения экологических показателей СОЖ............................ 79

Заключение........................................................................................................ 80

Источники.......................................................................................................... 84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведение

В соответствии с Трудовым кодексом РФ от 30.12.2001г. № 197-ФЗ охрана труда и здоровья трудящихся на производстве, когда особое внимание уделяется человеческому фактору, становится наиважнейшей задачей. Государственная политика в области экологической и промышленной безопасности и новые концепции обеспечения безопасности и безаварийности производственных процессов диктуются Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ, Федеральным законом "О радиационной  безопасности населения" от 09.01.96г. № 3, Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03.99 г. №52-ФЗ, Федеральным законом "Об использовании атомной энергии" от 21.11.95 г. №170-ФЗ, Законом РСФСР "Об охране окружающей природной среды" от 19.12.91 г. №2060-1 предусматривают, в первую очередь, объективную оценку опасностей и позволяют наметить пути борьбы с ними [1].

При решении задач необходимо четко представлять сущность процессов и способов,  устраняющих  влияние на организм вредных и опасных факторов и исключающих  по возможности травматизм и профессиональные заболевания. Поэтому, изучение опасностей трудовой деятельности, причин их возникновения, методов и средств защиты  является одним из основных элементов, способствующих действенной организации мероприятий по охране труда работников предприятия, что обуславливает актуальность выбранной темы.

В современных экономических условиях проблемы качества машиностроительной продукции приобретают особое значение в связи с необходимостью повышения конкурентоспособности отечественной продукции на мировом рынке. Одним из путей обеспечения и повышения качества изделий машиностроения является­­ разработка, усовершенствование и применение новых смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), подавляющее большинство которых, составляют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) [17].

Производственные предприятия потребляют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) до десятков тысяч тонн в год, и эта цифра постоянно растет. Загрязнение окружающей среды и воздействие на здоровье людей происходит как в процессе эксплуатации СОЖ, так и в результате их утилизации. Характерно просачивание СОЖ в экосистему и загрязнение ее экологически опасными компонентами. СОЖ оказывают негативное воздействие на организм работников предприятий в результате непосредственного контакта с кожным покровом рабочих или контакта через спецодежду, пропитанную СОЖ, а также в результате поступления паров, аэрозолей, конденсата СОЖ в организм рабочих через дыхательную систему [24].

В работе рассмотрены этапы развития технологий СОЖ, основные виды СОЖ и их влияние на санитарно-эпидемиологическую обстановку рабочей зоны, возможность модернизации применения и утилизации СОТС в соответствии с требованиями экологической и промышленной безопасности. Приводится краткая характеристика объекта предприятия (цех, металлообрабатывающий станок). Анализируются  итоги  испытаний современных  СОЖ, обосновывается внедрение СОЖ «МИГ-ТЕХНО»  в технологические процессы производственных  предприятий.

Целью дипломной работы является выбор наиболее оптимальной универсальной СОЖ отвечающей современному уровню развития технологий и охраны труда. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

­            Провести анализ развития СОЖ;

­            Рассмотреть проблемы применения СОЖ с точки зрения охраны труда;

­  Определить оптимальную  СОЖ отвечающую современному уровню
технологий и охраны здоровья рабочих;

­  Провести сравнение результатов применения современных модернизированных СОЖ и старых традиционных видов.

Объектом исследований является применение смазочно-охлаждающих жидкостей в металлообработке. Предметом исследования – обеспечение
безопасных условий труда рабочих-станочников в машиностроении.

 

 

Глава 1.  Основные сведения и этапы развития СОЖ,

недостатки, проблемы безопасности  и утилизации СОЖ

1.1. Назначение и потребности в СОЖ  в процессах металлообработки.

Смазочно-охлаждающие жидкости являются обязательным элементом большинства технологических процессов обработки материалов резанием и давлением. Точение, фрезерование, сверление, шлифование и другие процессы обработки резанием сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов, неметаллических конструкционных материалов, штамповка и прокатка металлов  характеризуются большими статическими и динамическими нагрузками, высокими температурами, воздействием обрабатываемого материала на режущий инструмент, штамповочное и прокатное оборудование. В этих условия основное назначение СОЖ – уменьшить температуру, силовые параметры обработки и износ режущего инструмента, штампов и валков, обеспечить удовлетворительное качество обработанной поверхности [27].

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) имеют сложные многокомпонентные составы, призванные обеспечивать смазку и охлаждение металлообрабатывающих инструментов и деталей, снижая при этом износ инструментов и повышая точность обработанных деталей. При металлообработке СОЖ выполняют так же и ряд других функций: защищают обработанные детали, инструмент и оборудование от коррозии, удаляют путем вымывания абразивную пыль и стружку, улучшают санитарно-гигиенические условия на производстве. Если СОЖ не используются, то оборудование во время работы перегревается, что может привести к структурному изменению и отпуску металла, изменению в размерах и даже поломке оборудования. Использование СОЖ, во-первых, позволяет отводить тепло, а во-вторых, уменьшает трение при обработке металла.

Однако если оборудование выполнено из углеродистых сплавов, то использование СОЖ может, наоборот, привести к его поломке и, соответственно, снизить срок службы. И все же, как правило, использование охлаждающих жидкостей (особенно благодаря их способности снижать трение) приводит к увеличению срока службы оборудования. В случае шлифовки и хонингования применение СОЖ исключительно важно. Система охлаждения играет огромную роль в этих процессах, так как поддерживается нормальная температура оборудования, что очень важно в металлообработке. При снятии стружки выделяется примерно 80% тепла, и СОЖ выполняют здесь двойную функцию, охлаждая как резец, так и стружку, предотвращая возможные перегревы.
Кроме того, часть мелкой стружки уходит вместе с СОЖ [29]. На рис. 1 показаны потребности в СОЖ при различных процессах металлообработки.

 

Рис. 1. Потребности в СОЖ при различных процессах металлообработки.

 

Требования к СОЖ. Наиболее важными из них являются требования обеспечивать увеличение стойкости режущего инструмента и повышать качество обрабатываемой поверхности при соблюдении заданной точности обработанной поверхности. Выполнение этих требований приводит в конечном счете к снижению стоимости металлообработки вследствие уменьшения затрат на режущий инструмент, сокращению брака и простоев станков, связанных с заменой затупившегося инструмента. В зависимости от условий обработки СОЖ должны обеспечивать смазывающее, охлаждающее, диспергирующее (дробление стружки) или моющее действие.

Однако в большинстве случаев от СОЖ требуется обеспечить одновременно несколько действий в различной степени. Так: при фрезеровании твердосплавными фрезами – требуется высокое смазывающее и обязательно низкое охлаждающее действие; при нарезании резьбы метчиками и при развертывании – эффективное  моющее и смазывающее; при токарной обработке титановых сплавов – охлаждающее, а при обработке их фрезерованием – смазывающее действия. Поэтому при создании или выборе СОЖ необходимо знать, какое действие в данных условиях резания должна обеспечивать жидкость. Предъявляемые к СОЖ требования выражаются в виде конкретных предельно допустимых норм показателей качества [23].

По применению все СОЖ разделены на две группы - массового и специального применения. СОЖ массового назначения пригодны для ряда операций обработки металлов резанием при различных режимах. Они в свою очередь разделены на три подгруппы: обычные, универсальные и многоцелевые. Обычные обеспечивают выполнение нескольких операций обработки резанием той или иной группы черных или цветных металлов, универсальные - широкий круг операций обработки резанием черных и цветных металлов.

В настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию технологии механической обработки, повышению производительности и точности обработки деталей машин, повышению стойкости инструмента. Использование новых смазочно-охлаждающих жидкостей  на некоторых операциях обработки металлов резанием позволяет в 2-4 раза повысить стойкость инструмента, в несколько раз уменьшить высоту микронеровностей обработанной поверхности и остаточные напряжения на 40–50%, увеличить производительность обработки, снизить затраты энергии на резание [37].

Исследование сложных и многообразных процессов, происходящих в зоне резания, затрудняют большие градиенты температур и давлений в тонких поверхностных слоях, высокие скорости деформаций. Если при подборе инструментальных материалов достаточно учитывать  два-три показателя  (например, теплостойкость, твердость), то для СОЖ такие критерии не найдены. Повышение технологической эффективности СОЖ,  является комплексной,  многокритериальной проблемой, одна  из которой –  сохранение безопасности рабочего места на высоком уровне.

1.2.   Функциональные действия СОЖ.

В процессах металлобработки СОЖ может производить смазывающее, охлаждающее, диспергирующее и моющее действия, которые могут проявляться одновременно и порознь в различных зонах контактной поверхности инструмента, стружки и заготовки в зависимости от особенностей операции и режимов резания, характеристик обрабатываемого и инструментального материалов. В большинстве случаев высокие эксплуатационные свойства СОЖ определяются их смазывающим и охлаждающим действием.

Смазывающее действие СОЖ. Смазывающее действие СОЖ проявляется в зоне контакта резца и стружки, а также контакта резца и обрабатываемой детали. Оно обусловлено способностью СОЖ, вступать в физическое, химическое и физико-химическое взаимодействие с активированными поверхностями контактной зоны и образовывать на них гидродинамические, физические (адсорбционные) и химические смазочные пленки. Их толщина колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен ангстрем. В случае образования при резании металлов гидродинамических смазочных пленок (например, обработка меди при низких скоростях) трущиеся поверхности разделены слоем СОЖ в несколько микрон и более. Здесь вязкость СОЖ имеет преобладающее значение
и должна быть оптимальной. Иногда вязкость может быть компенсирована
сера, хлор- или фосфорсодержащими присадками [30].

Адсорбционные смазочные пленки образуются при малых давлениях и низких температурах. Наиболее прочно адсорбируются на поверхности металла молекулы олеиновой кислоты, некоторых растительных масел и синтетических ПАВ. Поэтому они широко используются в композициях масляных СОЖ. Присутствие влаги и кислорода ускоряет процессы хемосорбции (химическая реакция переноса вещества с поверхности раздела фаз в объём фазы). Существенную роль при образовании пленок играет температура, при ее повышении рост пленок уменьшается, а скорость образования химических пленок увеличивается. При операциях с высоким выделением тепла более эффективны химические смазывающие пленки, образуемые на контактирующих поверхностях за счет противоизносных и противозадирных присадок. В зоне контакта происходит распад молекул присадок с образованием атомов и радикалов, которые вступают в химическую реакцию с металлом, образуя смазочный слой [26].

Смазывающее действие СОЖ проявляется еще и в том, что углерод, кислород, сера, фосфор и другие элементы, входящие в состав, в условиях высоких давлений, напряжений и температур не только реагирует с поверхностью металла с образованием граничной смазочной пленки, но и диффундируют в тончайшие поверхностные слои трущихся металлических поверхностей, образуя эвтектические сплавы с более низкими коэффициентами трения. В результате чего облегчаются процессы трения и пластической деформации металла.

Смазывающее действие СОЖ зависит от операции и режима резания, свойств обрабатываемого и инструментального материалов и определяется в основном скоростями образования и изнашивания граничных смазочных пленок, а также их составом, строением и свойствами.

Охлаждающее действие СОЖ. При резании основная часть механической энергии преобразуется в теплоту. Охлаждающее действие СОЖ основано на законах теплообмена. Теплоотводы, связанные с излучением, испарением и химическими реакциями, невелики. Поэтому, при оценке охлаждающего действия СОЖ ограничиваются рассмотрением конвективного теплообмена, который зависит, главным образом, от теплофизических свойств и гидродинамических условий подачи жидкости. На теплообмен наиболее сильно влияют вязкость, теплопроводность, теплоемкость, плотность и смачиваемость СОЖ, а также разность температур охлаждаемой поверхности и потока жидкости [47].

В процессе резания наибольшему воздействию высокой температуры подвергается инструмент. Исследования показывают, что применение смазочно-охлаждающей среды не препятствует возникновению высокой температуры в инструменте. Однако действие СОЖ существенно уменьшает область нагрева инструмента. При этом подача эмульсии под давлением на вспомогательную заднюю поверхность инструмента более эффективна, чем ее полив свободно падающей струей на переднюю поверхность инструмента. Для ряда операций обработки металлов резанием охлаждающее действия СОЖ при подаче жидкости в распыленном состоянии, под давлением или через внутренние каналы в инструменте (глубокое сверление) более эффективно, чем подача  СОЖ поливом свободно падающей струей [40].

Охлаждающее действие СОЖ может иметь и отрицательные последствия. Так, при фрезеровании (прерывистое резание) твердосплавным инструментом с высокой скоростью резания, применение СОЖ приводит к значительным колебаниям температуры режущей части фрезы и уменьшению ее стойкости. Кроме того, интенсивное охлаждение поверхности обрабатываемого изделия может приводить к возникновению в металле внутренних напряжений растяжения, что ухудшает эксплуатационные свойства изделия [23].

Диспергирующее действие СОЖ. Под этим действием СОЖ подразумевается их способность облегчать деформацию, разрушение и дробление (диспергирование) металла, т.е. оказывать действие, способствующее образованию новой поверхности. В присутствии ПАВ облегчается зарождение и распространение микротрещин в металле. Полярные молекулы продвигаются по стенкам образующихся трещин до тех пор, пока их размеры не станут больше размеров трещин. В результате в самых узких местах микротрещин возникают дополнительные расклинивающие давления, вызываемые адсорбционными слоями, что приводит к "охрупчиванию" металла и его разрушению. Хрупкость металла может повышаться за счет диффузии атомов и ионов СОЖ в деформируемые слои. В результате этого процесса металл в зоне деформации быстрее достигает предельной прочности и разрушается при меньших затратах энергии [47].

Моющее действие СОЖ. В процессе резания металла образуются стружка и шлам, состоящий из мелкодисперсной стружки, частиц износа инструмента и трущихся деталей станка, окалины, пыли, грязи, продуктов термоокислительной деструкции компонентов СОЖ и жизнедеятельности микроорганизмов. Твердые коллоидные частицы шлама проникают в микронеровности обрабатываемой заготовки, деталей станков и инструмента, где прочно удерживаются электростатическими и механическими силами. Скопление частиц шлама
приводит к снижению стойкости инструмента и ухудшению качества обрабатываемой поверхности. Поэтому СОЖ должна смыть и унести крупную стружку или металлические опилки, предотвратить образование лакообразных
отложений и нагара на поверхностях изделия и инструмента, нагретых до высоких температур [37].

Моющее действие СОЖ представляет собой совокупность физико-химических процессов, приводящих к очистке поверхностей обрабатываемой заготовки, инструмента и деталей станка от шлама. Смыв и эвакуация крупной стружки или продуктов шлифования, накапливающихся в зоне резания, является одной из важных функций СОЖ. Смывающее действие в значительной степени зависит от количества СОЖ, подаваемой в зону резания, скорости потока и метода подачи жидкости. Эффективность смывающего действия СОЖ повышается с введением в ее состав моющих веществ [47].

1.3.   Этапы развития СОЖ.

СОЖ представляют собой сложные системы, качество которых оценивается по большому количеству параметров. В настоящее время нет общепризнанной теории, объясняющей многочисленные аспекты механизма действия СОЖ, не разработаны научные основы синтеза и подбора состава эффективных СОЖ. Выбор СОЖ выполняется, в основном, эмпирическим путем – на основе личного опыта специалистов или по результатам станочных испытаний. Такой метод подбора оптимального состава требует больших временных и материальных затрат и не гарантирует получения наилучших результатов. Номенклатура СОЖ постоянно изменяется в связи с возрастающими требованиями по производительности и качеству обработки. Результаты испытаний различных СОЖ, проведенные с разными инструментальным и обрабатываемым материалами, трудно сопоставимы.

При рассмотрении основных моментов развития СОЖ и аспектов его применения,  очевидно, что в первую очередь смазочно-охлаждающая жидкость должна смазывать и должна охлаждать. Смазка – это масло, а охлаждение – это вода. Масло и вода не смешиваются. Для того чтобы их совместить в виде эмульсии подбираются поверхностно-активные эмульгаторы, состоящие из гидрофобных и гидрофильных частей.  Гидрофоб  располагается в масле, а гидрофильный хвост идет в воду. После тонкого диспергирования (дробления),
получается эмульсия. Идеальный случай эмульсии – молоко. Эмульгатор
находится вокруг капель масла и отделяет капли масла друг от друга. В традиционных СОЖ содержалось примерно до 80% эмульгатора и примерно от 20% масла. Концентрация СОЖ при применении варьировалась от 5% до 10%. Такая СОЖ требовала замены уже через 5- 6 дней, так как эмульсия греется в процессе работы и  постоянно теплая, содержащийся в ней эмульгатор является хорошей пищей для бактерий. По мере того, как бактерии съедают эмульгатор, падает значение рН, достаточно быстро появляются коррозия и ощущается неприятный специфический запах. Если исходное значение рН приблизительно 9,5. то в течение примерно 7 дней оно быстро спадает и становится ниже, чем 8,5 – это граница, начиная с которой появляются проблемы с коррозией, т.е.  необходимо заливать свежую СОЖ [44].

Такого вида СОЖ называются конвенциональные СОЖ. Эмульгаторы, которые применялись в этих СОЖ – неионогенные эмульгаторы. Нефтяной сульфонат – это, прежде всего, сера, а сера – это хорошая питательная среда для бактерий. Отсюда в результате их жизнедеятельности появлялся сероводород – продукт метаболизма бактерий, т.е., сера+бактерии – это сероводород. Последний имеет непереносимый запах и даёт кислую реакцию, что дополнительно стимулирует снижение рН. Срок работы эмульсии – примерно одна неделя и повторяются проблемы с бактериями, падением рН и  коррозией. Для того чтобы продлить срок службы СОЖ  стали вводить в состав эмульсии бактерициды. Раньше это были фенолы. Потом фенолы запретили. Стали применяться гексагидротриазины, они отщепляют формальдегид. Эмульсии, в которые вводили бактерицид, жили уже дольше, но проблемы полностью не решались, только отодвигались. Через две-три недели все начиналось сначала.

Таким образом, для всех этих конвенциональных продуктов, которые имеют весьма ограниченный срок жизни, негативными свойствами были: запах, коррозия и неизбежность возникновения больших объёмов, подлежащих утили-зации. Сами по себе бактерициды тоже не безвредны для человека, они провоцируют кожные раздражения и раздражения слизистых оболочек дыхательных органов. Для очистки систем при их подготовке для заливки новой СОЖ нужно было применять системные очистители, чтобы максимально полно уничтожить скопившиеся там бактерии, прежде чем будет залита свежая СОЖ. Если этого не проделать, уже скопившиеся бактерии будут более интенсивно работать, еще более сокращая время службы.

Реальные рабочие системы не стерильны, всегда будут бактерии и плесневые грибы, и поэтому, как только туда попадает какая-то пища для бактерий, жидкость моментально подвергается атаке бактерий, которые съедают эмульгатор. Стали пробовать увеличить содержание эмульгатора. Количество масла оставалось без изменения, оно было порядка 40%, долю эмульгатора подняли в среднем до 40% и 3% бактерицида, остальное 17% – вода. Эмульсии работали заметно больше: 4-6 недель, но это не решало проблем, они просто растягивались  во времени и к тому же появился дополнительный минус. Благодаря тому, что содержание эмульгатора было  увеличено, эти эмульсии стали легко вспениваться. А поскольку эмульсии пенились, увеличивалась поверхность соприкосновения с руками, и  как следствие – дерматозы [44].

Поскольку эмульгатор и масло – это питательная среда для бактерий, то их заменили синтетическими продуктами. Это органические эфиры и органические соли. Такие продукты были разработаны и они пошли в практику, но их применение было ограничено, так как был такой недостаток, что когда вода испарялась и поверхность высыхала, те пленки, которые оставались, приводили к склеиванию деталей и залипанию движущихся частей оборудования в тонких местах, в узких щелях. Это, в частности, создавало большие проблемы для из-мерительного инструмента. Поэтому применение таких синтетических СОЖ ограничено, например, используются при бесцентровом шлифовании в производстве подшипников.

В дальнейшем, в результате исследований по стабилизации рН, был разработан совершенно новый класс биостабильных СОЖ, когда рН свежеприготовленной эмульсии достаточно быстро падает от 9,5 до примерно 9,0, и потом рН начинает колебаться в  интервале – от 8,5 до 9,0, никогда не пересекая  границу – 8,5 (граница, начиная с которой появляются проблемы с коррозией). Эти СОЖ  не должны содержать бактерицидов (огромный плюс с точки зрения санитарии), потому что для них бактерицид – яд. Что происходит с бактериями? Они там тоже есть. Количество бактерий содержится в пределах 106 на миллилитр и в течение работы количество бактерий колеблется вокруг этого значения. Без запаха, без каких-то вредных последствий. Может показаться, что 106 на миллилитр – это много, но примерно такое количество содержится в молоке. При этом следует иметь в виду, что такое количество бактерий помогает
удерживать примерно на уровне 102 на миллилитр концентрацию плесневых
грибков [44].

На практике имеет место равновесие между бактериями и грибками. Чем меньше бактерий, тем больше грибков и  наоборот. Значит, в этих СОЖ стабильным по времени остаётся значение рН и содержание бактерий. Таким образом, биостабильные СОЖ – это новая группа продуктов, которая по своему составу и строению принципиально отличается от предыдущих.  Теоретически время работы СОЖ можно сделать сколь угодно долгим. Очевидно, что объёмы СОЖ, которые подлежат утилизации, при работе с биостабильными СОЖ, значительно меньшие.

Практика показывает, количество отходов уменьшается на 90%. Поскольку объём заметно сократился, то даже небольшая система ультрафильтрации, вполне справится с утилизацией тех объёмов, которые образовывались во время работы. Надо отметить, что биостабильные СОЖ разработаны в основном за рубежом и являются достаточно дорогим продуктом. В наших условиях при отрицательных температурах могут терять свои качества, что создает затруднения при их транспортировке и эксплуатации.

В настоящее время разработаны и используются огромное количество полусинтетических и синтетических СОТС. Основу полусинтетических СОЖ составляет вода (до 50%) и эмульгаторы (до 40%).Обязательным компонентом является маловязкое нефтяное масло. Полусинтетические СОЖ, как и эмульсолы, могут содержать биоциды,  противоизносные  и противозадирные  присадки. Их используют в виде 1-10%-ных водных растворов.

Синтетические СОЖ представляют собой смесь водорастворимых полимеров, поверхностно-активных веществ, ингибиторов коррозии, биоцидов, антипенных присадок и воды. В их состав для повышения смазывающих свойств вводят противоизносные и противозадирные присадки. Концентраты синтетических СОЖ могут быть приготовлены в виде порошков [43].

1.4.   Виды и характеристики  СОЖ, применяемых в процессах

металлообработки.

При классификации смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) по агрегатному состоянию различают: газообразные СОТС; жидкие СОТС (их называют СОЖ); пластичные СОТС; твердые СОТС [42].

По составу различаются три группы СОЖ:

- Чистые минеральные масла, усиленные комплексом специальных присадок жиров, органических соединений серы, фосфора, хлора, а так же антипенных, антикоррозионных и антиокислительных присадок.

- Водные эмульсии минеральных масел. Этот вид СОЖ создается прямо на месте использования, просто разбавляя водой эмульсолы (40-80% минеральных масел, 20-60% эмульгаторов с добавками).

- Еще один вид СОЖ - водные растворы концентрата поверхностно-активных веществ в комплексе с низкомолекулярными полимерами.

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) как у нас, так и за рубежом для лезвийной и абразивной обработки металлов, как правило, представляют собой сульфированные минеральные масла или их 2-80% эмульсии с водой (эмульсолы).

К масляным СОЖ относятся:

  1. Сульфофрезол, МР-3, МР-3 Павекс, МР-4, МР-7; МР-7В; МР- 10А; МР-10М; МР-11, МР-11 Павекс, МР-12. МР-12/1, ОСМ-1, ОСМ- 2К, ОСМ-3,
    ОСМ-5, Укринол-7, МР-78; МР-99 и т.д. - разработчик УкрНИИНП "МАСМА", Украина.
  2. MHIII - 9, МВ-2-931, PC-1, РС-2 - разработчик АО ВНИКТИнефтехимоборудование, г. Волгоград.
  3. РЖ-3, РЖ-8, РЖ-М-разработчик Средневолжский ВНИИНП; МП "Олеокам", г. Ангарск.
  4. В-ЗМ; В-3 марки 25; В-3 марки 85 - изготовитель "Пермский завод смазок и СОЖ".
  5. MP3, ЛЗр - разработчик АО НИИавтопром, г. Москва.
  6. Лубрисол М-92 - разработчик НПП "Полихим", г. Санкт- Петербург.
  7. ЛЗ СОЖ 2 МИО; ЛЗН СОЖ 11; ЛЗ СОЖ 2 МО; ЛЗ 23 ПО - разработчик "Завод им. Шаумяна".
  8. С ПТ-13В - ООО НПТЛ, г. Москва.
  9. Масса других масляных СОЖ неизвестного происхождения и

часто сомнительного качества.

Достоинство масляных СОЖ: обладают высокими смазочными свойствами, хотя для этого они должны содержать в своем составе различные антиокислительные, противозадирные, противоизносные, антикоррозионные и бактерицидные присадки [27].

Недостатки масляных СОЖ:  к их недостаткам можно отнести низкую охлаждающую способность, повышенную испаряемость, ухудшающую гигиенические условия труда, высокую пожароопасность, склонность к биопоражению, большие затраты на утилизацию отработанных отходов. Кроме того, они экологически вредны, поскольку при взаимодействии с резцом выделяют токсичные вещества, например серный ангидрид и акролеин, оказывающие отравляющее действие на организм человека. Использование сульфированных минеральных масел часто приводит к различным кожным заболеваниям[27].

K эмульсолам и к полусинтетическлм СОЖ относятся:

  1. Укринол-1, Укринол-1 М, Уверол, Биор, Аквол-2, Аквол-6, Пермол, Мирол, Авитол-2, Аквол-ЮМ, Синхо-2М, Аквол-11, Карбамол С - разрабочик УкрНИИНП "МАСМА", Украина.
  2. НГЛ-205, Москвинол - разработчик ВНИИНП, г. Москва.
  3. ЭГТ, Э-2, Рикос-1, Рикос-2 - разработчик АО» Ростовская инженерная компания по производству охлаждающих жидкостей и смазок "Рикос", г. Ростов-на-Дону.
  4. Автокат, Ивкат, Эмульсол Т, Тафол, Эмулькат - разработчик и изготовитель АОиИВХИМПРОМ", г. Иваново.
  5. Велс-1, Велс-1М, Пермол-6, Уверол, СП-3, Эмульсол-Т, Эмульсол ОМ-1, Укринол-4П, Эмульсол ЭКС-а - разработчик и изготовитель АО ”Пермский завод смазок и СОЖ", г. Пермь.
  6. Эмолон-1, Эмолон-2 - разработчик НПП "Химмотолог", г. Москва и
    г. Липецк.
  7. Автокат Ф-78, Кампрол, Автокат Ф-40, НК-1, НК-4, Глитал, Автовсат - разработчик и изготовитель АО "КамАЗ".
  8. Лубрисол-Э-90, Лубрисол-Э-96, Лубрисол В93         - НПП "Полихим",
    г. Санкт-Петербург.
  9. ЯЗ-1-СП "Фукс-Янос", г. Ярославль.
  10. Эра - М - РНТЦ проблем безизносности в машинах, г. Москва.
  11. Ризол А,Б (ВНИИНП-117Т) - разработчик и изготовитель ВНИИНП и Львовский ОМ М3, г. Львов и масса других эмульсий сомнительного происхождения и качества.

Эмульсолы представляют собой  2-80%  эмульсии минерального масла с водой, содержащие в своем составе различные биоцидные, антикоррозионные, противоизносные и противозадирные добавки.

Достоинство эмульсолов и полусинтетических СОЖ: СОЖ на водной основе,  в  сравнении  с масляными,  обладают значительно лучшей охлаждающей способностью, менее опасны для здоровья работающих с ними людей,
менее пожароопасны [29].

Недостатки водосмешиваемых СОЖ: как из отечественных, так и зарубежных СОЖ трудно, а подчас и нельзя регенерировать масло, попадающее из мехчасти станка, поскольку в состав таких смазочно-­охлаждающих жидкостей входят компоненты, эмульгирующие масло. Накопление масла в емкостях приводит к повышению задымленности на рабочих местах, расслаиванию СОЖ, снижению технологических параметров, а затем к бактериальным поражениям с последующей биологической деструкцией. Низкая устойчивость к биозагрязнению нередко является одной из причин ухудшения противокоррозионных и смазочных свойств, указанных СОЖ. Для борьбы с биозагрязнениями в эмульсолы вводят сильные биоциды или фунгициды, что экологически небезопасно.                 Ухудшение антикоррозионных свойств эмульсолов в процессе их эксплуатации приводит к существенным коррозионным поражениям металлоизделий, поэтому их при межоперационном хранении часто вновь консервируют в масле или пассивируют в специальных растворах, что не технологично. Наличие масла в эмульсолах, а также высокая их щелочность (pH ~ 10,0) приводит к патогенному воздействию на кожу рук работающих [29].

Из всех видов СОЖ водомасляные эмульсии наиболее сильно поражаются бактериальной и грибковой микрофлорой. Накопление биомассы в СОЖ может привести к нарушению функционирования насосов, фильтров, трубопроводов и т.д. Очистка охлаждающей системы от биомассы, а также утилизация самих эмульсолов трудоемкий и дорогостоящий процесс, поскольку требуют бактериологического разложения и регенерации масла.

Синтетические СОЖ.

  1. Аквахон, Аспарин, Прогресс 13К, Эфтол - разработчик и изготовитель АО Ивхимпром г. Иваново.
  2. Купрол - разработчик и изготовитель фирма Хелп-Трибо, г. Москва.
  3. Сувар-ЗМ - разработчик Чувашский госуниверситет НПП "Теко", г. Чебоксары.
  4. Конвекс - изготовитель ИЧП "Герольд",  г. Чебоксары.
  5. Аминил Б - разработчик ГТГ Прогресс", г. Железнодорожный Московской области.
  6. Экол-1 разработчик, и изготовитель НПП "Акрил", г. Омск и г. Солнечногорск Московской области.
  7. Тосол ОИЗ - АО" Синтез", г. Дзержинск

S. Оксидол-ОС; Оксидол- 0 - разработчик РНЦ "Прикладная химия", г. Москва.

  1. Карбамол - С- 1гг, Техмол-1 - изготовитель "Пермский завод смазок и СОЖ" г. Пермь.
  2. СОЖ типа "ИФХАН" (ИФХАН-33; ИФХАН-ЗЗМ.; ИФХАН- 33 Ф; ИФХАН-ЗЗЛГ и т.д.) - разработчик и изготовитель Институт физической химии РАН (ИФХ РАН).

Достоинством синтетических СОЖ по сравнению с концентратами эмульсолов, масляных и полусинтетических СОЖ, является:

­    отсутствие в их составах минерального или нефтяного масел, поэтому применение таких СОЖ с точки зрения экологии более выгодно и
пожаробезопасно;

­    содержание химических веществ в их концентратах, как правило, не превышает 70%  (остальное, вода);

­    высокие охлаждающие свойства;

­    более высокая устойчивость к биопоражению;

­    возможность удалять масло из охлаждающей системы, поскольку содержат в своем составе эмульгаторы, образующие непрочные дисперсные системы, позволяющие при отстое расслаивать масло [30].

Недостатки синтетических СОЖ: не вытекают непосредственно из их природы, а связаны с несовершенством той или иной разработки. Их долговечность,  а, следовательно, и технологические параметры в большой степени зависят от их микробиологического разрушения. Для биологической стабилизации СОЖ в их состав вводят сильные биоциды и фунгициды, что экологически вредно [30].

С целью повышения смазывающих, антикоррозионных, противозадирных свойств СОЖ, в их состав часто вводят различные химические добавки, не соизмеряя это с вредностью веществ,  а, также, не учитывая физико-химические изменения, которые могут произойти с ними в зоне резания (разложение химреактива на вредные составляющие).

Зачастую смазывающие свойства СОЖ повышают за счет некоторых гликольных ПАВ, для утилизации которых требуются специальные установки их разложения. Однако эти недостатки характерны не для всех синтетичес -
ких СОЖ.

Несмотря на перечисленные недостатки различных  СОЖ, нахождение оптимального состава, повышение биостойкости, антикоррозионных и смазывающих свойств водных охлаждающих жидкостей является сложной, но вполне выполнимой задачей и ее решение зависит от конкретных функций.

1.5.  Основные отличия СОЖ на водной основе от масляных.

Масляные СОЖ, содержащие в своем составе антиокислительные, противозадирные, противоизносные, антикоррозионные присадки, обладают высокими смазочными свойствами. Однако имеется целый ряд существенных недостатков, которые ставят под сомнение целесообразность применения вышеуказанных СОЖ на современном производстве.

К числу этих недостатков можно отнести: низкую охлаждающую способность, повышенную испаряемость, ухудшающую гигиенические условия труда, пожароопасность, склонность к биопоражению и необходимость утилизации отработанных отходов.

Кроме того, масляные СОЖ экологически небезвредны, поскольку при взаимодействии с резцом выделяют токсичные вещества, например, серный ангидрид, акролеин, оказывающие отравляющее действие на организм человека. Использование сульфированных минеральных масел весьма часто приводит к различным кожным заболеваниям.

В связи с этим за последние годы широкое применение получили СОЖ на водной основе, которые обладают значительно лучшей охлаждающей способностью, менее опасны для здоровья работающих с ними людей, пожаробезопасны. Такие СОЖ представляют собой 30-50%  водные эмульсии. Щелочность эмульсолов довольно высока: рабочее значение pH отечественных и зарубежных СОЖ порядка 8,6-9,5 [29].

В мировой практике лучшими водными СОЖ признаны смазочно-охлаждающие жидкости типа «Syntilo R» фирмы «CASTROL». Тем не менее, в состав данных СОЖ входит до 38% минеральных масел, а их применение требует закупки оборудования, позволяющего производить тонкую очистку рабочего раствора и только с ее помощью эти жидкости способны длительное время сохранять свои технологические параметры.

Невысоки и противокоррозионные свойства, поскольку обеспечивают защиту при межоперационном хранении не более 4-х суток. При замерзании СОЖ типа «Syntilo R» подвергаются расслаиванию и впоследствии не восстанавливаются, что создает затруднения при их транспортировке, особенно на территории России. Щелочность рабочего раствора «Syntilo R» 8,6-9,2.
При pH раствора ниже 8,6 СОЖ фирмы «CASTROL» подвержены бактериологическому поражению [45].

В отечественной промышленности наиболее часто используют водные СОЖ типа НГЛ, ЭГТ, ЭТ, Укринол, Аквол, содержащие в своем составе до 70% масла. Как из отечественных, так и из зарубежных СОЖ трудно, а подчас и невозможно регенерировать масло, попадающее из механической части станка, поскольку в состав таких СОЖ входят компоненты, эмульгирующие масло.

Накопление масла в емкостях приводит к повышению задымленности на рабочих местах, расслаиванию СОЖ, снижению технологических параметров, а затем к бактериальным поражениям с последующей биологической деструкцией. В летнее время периодичность замены раствора не реже 7-ми дней, в зимнее время – 14-ти дней. Низкая устойчивость к биозагрязнению нередко является одной из причин ухудшения противокоррозионных и смазочных свойств
указанных СОЖ.

Роль ингибиторов коррозии в таких составах особенно велика, поскольку изделия из алюминия, меди, чугуна, различных сталей и сплавов при обработке их резанием, контактируя с водными СОЖ, подвергаются существенным
коррозионным поражениям. Высокие температуры, возникающие в зоне обработки, быстрое обновление поверхности, адсорбционные и другие физико-химические свойства существенно отличаются от «обычной» (не подвергающейся обработке) поверхности металла - все эти важные факторы изменяют коррозионную устойчивость обрабатываемой детали не только во время самой технологической операции, но и после ее окончания, т. е. в атмосферных
условиях [40].

Исходя из этого, антикоррозионные присадки должны обеспечить подавление коррозии обрабатываемой детали,  как во время самого процесса резания, так и после его окончания на некоторый межоперационный период, что не всегда достигается при применении маслосодержащих эмульсолов. В связи с этим, для последующего межоперационного хранения деталей их часто вновь консервируют тонким слоем масла или пассивируют в специальных растворах.

Особенно важны санитарно-гигиенические и экологические аспекты ингибирования, совместимость ингибитора с другими компонентами СОЖ, а также его способность сохранять высокие антикоррозионные свойства во времени. Это возможно лишь при использовании ингибиторов, прочно хемосорбирующихся (в результате химической реакции) на металле и в результате обладающих значительным последействием. Такие ингибиторы способны подавлять активное растворение черных и цветных металлов и стабилизировать их пассивное состояние.

В данном случае перспективны ингибиторы, которые образуют на поверхности тонкие, невидимые невооруженным глазом пленки нерастворимых комплексных соединений и экранируют поверхность от дальнейшего воздействия агрессивной среды. Толщина таких защитных пленок колеблется от десятков до сотен ангстрем, в зависимости от состава СОТС и природы защищаемого металла.

Кроме того, при подборе ингибитора необходимо учитывать и его анти - септические свойства. Как правило, наиболее сильным коррозионным действием из бактерий, обитаемых в СОЖ, обладают сульфатредуцирующие, а также некоторые виды грибков. Тем не менее, вводить в СОЖ сильные биоциды или фунгициды небезопасно, поэтому в качестве ингибиторов коррозии целесообразней применять соединения, обладающие одновременно и биоцидными свойствами. Следовательно, наиболее технологично использовать в СОЖ такие ингибиторы коррозии, которые наряду с пассивацией металлов повышали бы противоизносные, противозадирные и смазочные свойства охлаждающих жидкостей, т. е. являлись полифункциональными присадками к ним [40].

Однако, выбор компонентов СОЖ, оптимизация его состава, повышение биостойкости, антикоррозионных и смазывающих свойств водных охлаждающих жидкостей является весьма сложной задачей, и ее решение зависит от
конкретных функций СОЖ. Говоря о необходимости разработки и внедрения в промышленное производство новых СОЖ, базирующихся на современных научных исследованиях, надо иметь в виду, что влияние действия различных негативных факторов требует более длительных статистических  исследований.

1.6. Виды негативного воздействия СОЖ на рабочих [20,39].

Результаты ряда исследований показывают, что средний срок использования СОЖ варьируется от двух недель до полутора месяцев. Наибольшую опасность представляют отработанные СОЖ, в состав которых входят индустриальное масло, щелочь, полигликоли, асидол и ряд других веществ. Показано, что отработанные  СОЖ  в 15-30 раз токсичнее свежих. Просачивание СОЖ в экосистему приводит к их распространению в атмосфере, воде, почве, пищевых цепях и продуктах питания и последующему загрязнению экологически опасными компонентами [20].

Кроме того, углеводороды нефтяных и синтетических масел, имея невысокую (10-30%) степень биоразлагаемости и накапливаясь в окружающей среде, могут вызвать негативное воздействие на объекты окружающей среды. В результате испарения СОЖ токсичные компоненты (диоксид серы, органические соединения хлора) с облаками разносятся на большие территории. Проливы и утечки СОЖ вызывают образование  в почве масляных линз, из которых масло распространяется в ширину и вглубь, контактирует с грунтовыми водами и мигрирует вместе с ними.

Некоторые СОЖ используются не только в промышленности, но и в бытовых условиях, например, антифризы (тосолы), используемые в качестве охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания и в качестве рабочей жидкости других теплообменных аппаратов, эксплуатируемых при низких и умеренных температурах. При работе с антифризами (тосолами) выделяется этиленгликоль, который обладает ядовитым и наркотическим действием, способен проникать в организм через кожу, вызывая хроническое отравление организма человека с поражением жизненно-важных органов: сосудов, почек, нервной системы [39].

Ряд работ свидетельствует о неуклонном росте заболеваемости рабочих при длительном контакте с СОЖ. При этом исследования некоторых авторов показывают, что существующие средства защиты не оказывают должного защитного эффекта на физиологические системы организма при воздействии на него СОЖ и её компонентов.

На основании проведенных анализов на рис. 2 приведена  классификация основных путей поступления вредных веществ СОЖ в организм рабочих и в окружающую среду и возникающие при этом профессиональные заболевания [20].

 

 

Рис. 2. Основные пути поступления вредных веществ СОЖ в организм

рабочих и вызываемые профессиональные заболевания

 

По данным Роспотребнадзора в Российской Федерации за последние
5 лет было зарегистрировано 39 404 случая профессиональных заболеваний и отравлений. С 2005 по 2008 гг. наблюдалось снижение числа профзаболеваний, однако в 2009 г. ситуация изменилась – произошел рост профессиональных
заболеваний на 11,39% по сравнению с 2008 г. В 2010 г. число случаев профзаболеваний вновь снизилось по сравнению с 2009г. на 4,84%.

Количество работающих с впервые установленным профессиональным заболеванием в 2010 году составило 8 039 человек, из них  у 868 больных было выявлено два и более диагноза, что составило 10,79% (в 2009г.– 10,58%).

 

Рис.3. Структура вновь выявленных профессиональных                              заболеваний в 2010 году



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В структуре вновь выявленных профессиональных заболеваний в 2010 году (рис. 3) лидируют заболевания, связанные с воздействием физических факторов, промышленных аэрозолей и болезни, связанные с физическими перегрузками и перенапряжением отдельных органов и систем.  В 2010 г. по Российской Федерации удельный вес хронических профессиональных заболеваний и отравлений составил – 98,91% (98,65% в 2009 году), острых 1,09% (1,35%).

В структуре профессиональных заболеваний последние два десятка лет профессиональные заболевания кожи занимают первое место и составляют
непропорционально большую их часть — от 70 до 85%. Преобладание поздних хронических форм профессиональных дерматозов и практически неизлечимых болезней связано с недостаточной профилактикой, несвоевременным распознаванием и трудностью лечения заболеваний кожи.

Негативное воздействие СОЖ на рабочих подтверждено результатом
анализа профессиональной заболеваемости рабочих ОАО «АВТОВАЗ» с этиологическим фактором СОЖ. На графике частоты профессиональных заболеваний на ОАО «АВТОВАЗ» приведенного на рис. 4,  видна тенденция роста числа
профессиональных заболеваний с этиологическим фактором СОЖ, включая
экземы и бронхит [20].

 

Рис. 4. Динамика изменения профессиональной заболеваемости рабочих

ОАО «АВТОВАЗ» с этиологическим фактором СОЖ и объемы

потребления СОЖ по годам.

Проведённые исследования позволили установить, что именно СОЖ является основным токсикантом, способствующим росту числа профессиональных заболеваний.

Проблемы с использованием СОЖ различных марок может приводить к конфликтной ситуации в производственном коллективе, вплоть до требования полной замены СОЖ, как это произошло на заводе ОАО «Московский подшипник» (ГПЗ-1).

Исследования на машиностроительных предприятиях г. Москвы, на которых большинство работников машиностроительных предприятий составляют рабочие-станочники,  показали, что именно условия работы за станком являются одним из  основных факторов, определяющих социальные настроения коллектива.

При работе металлообрабатывающих станков наибольшую опасность для здоровья рабочих представляют используемые смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), которые имеют ряд существенных недостатков: повышенную испаряемостью, ухудшающую гигиенические условия труда, высокую пожароопасность, склонность к биопоражению, большие затраты на утилизацию отработанных отходов.

В настоящее время расширяется применение синтетических СОЖ, которые имеют ряд преимуществ с точки зрения экологии и пожароопасности, благодаря тому, что не имеют в своем составе минеральных и нефтяных масел. Внедренная на заводе «Динамо» СОЖ  МИГ-ТЕХНО в наибольшей мере отвечает требованиям санитарии и гигиены труда.

1.7.  Актуальность проблемы утилизации СОЖ.

Основными принципами государственной политики в области обращения с отходами являются: охрана здоровья человека; поддержание или восстановление благоприятного состояния окружающей природной среды и сохранение биологического разнообразия; использование новейших научно  -  технических достижений  в  целях реализации малоотходных и безотходных технологий; комплексная переработка материально - сырьевых ресурсов в целях уменьшения количества отходов; использование методов экономического регулирования деятельности в области обращения с отходами в целях уменьшения количества отходов и вовлечения их в хозяйственный оборот.

В настоящее время, ужесточились социально-гигиенические требования к любому технологическому процессу. Важное место в рассматриваемой проблеме занимают отработанные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).  Правовые основы обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов производства и потребления на здоровье человека и окружающую природную среду, а также вовлечение таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья определяет Федеральный закон от 24.06.1998 г. № 89 (ред.10.01.2003 № 15-ФЗ) «Об отходах производства и потребления»

Проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды являются актуальными и обусловлены продолжающимся ростом антропогенного воздействия, определяемого увеличением объемов промышленных отходов, в том числе и высокотоксичных. Попадание этих отходов в водоемы сопровождается перестройкой биоценоза и приводит к нарушению экологического равновесия.          Крупнейшими источниками загрязнения водной среды на сегодняшний день являются предприятия машиностроительной, химической и нефтехимической промышленности. Основными отходами машиностроения являются шлаки, компоненты, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, которые представляют собой водную эмульсию различных химических веществ.

Утилизация СОЖ - представляет собой одну из наибольших опасностей для окружающей среды и здоровья человека. В предприятиях отраслей накоплено большое количество СОЖ не надлежащего качества, подлежащих утилизации. Чаще всего предприятия не располагают достаточными средствами для утилизации данного вида отходов. В этой связи они вынуждены накапливать их годами в больших объемах в ожидании более благоприятной финансовой обстановки.

В процессе многократного использования при механической обработке металлов СОЖ теряют свои технологические свойства. В результате накопления металлических частиц и продуктов термического разложения масел, продуктов их окисления, образования смол - снижается эффективность применения СОЖ. Кроме того, эмульсия обедняется за счет выноса эмульсола со стружкой (полосой). Попадание в СОЖ масел, смазок и спецжидкостей из гидравлических систем, станков и прокатных станов, повышение содержания солей жесткости в водной фазе (выпаривание воды из эмульсии и внесение солей жесткости при добавлении воды), микробиологическое поражение (загнивание) - всё это приводит к разрушению СОЖ, и возникает необходимость в её замене и последующей утилизации [20].

Самыми распространёнными методами переработки отработанных технологических жидкостей являются физико-химический (химическое разложение), мембранная очистка, выпаривание и биологические методы.

Под химическим разложением понимается переработка эмульсий путём разделения их на фазы «вода» и «масло». Переработка разложением осуществляется в несколько стадий: отделение не эмульгированных (поверхностных)
масел, отделение твёрдых частиц, разложение эмульсии и отделение полученных фаз. Химическое разложение производится путём добавления различных химикатов. Для достижения оптимального результата необходимо тщательно соблюдать дозировку.

«Кислотное разложение» требует применения более коррозионностойких и, соответственно, более дорогих, материалов для изготовления оборудования. Полученную воду перед сливом в канализацию необходимо нейтрализовать, для чего требуется добавление щёлочи. Вследствие этого, в очищенной воде содержится значительное количество солей, что не позволяет повторно использовать ее [19].

В новых методах разложения используются так называемые «де-эмульгаторы». Их необходимо подбирать в зависимости от перерабатываемой жидкости и тщательно дозировать. Это ограничивает применение данного метода при изменении состава жидкости, так как подразумевает постоянный расход химикатов и также требуется постоянное присутствие и контроль специалиста-химика.  Преимуществом физико-химического метода является возможность применения данного метода для больших объёмов стоков (>3 м3/ч) [35].

Основные методы расщепления эмульсии представлены в табл. 1.

 

Таблица 1

Методы расщепления эмульсии

 

Процесс

Принцип

Преимущества

Недостатки

Ультра -  и  микрофильтрация

Посредством  тонкой фильтрации капли масла отделяются от жидкой фазы

Проверенный процесс

Малый отход шлама

Малое присутствие химикалиев

Необходима предподготовка

Высокая стоимость процесса

Большие инвестиции

Органическое расщепление

Вместо солей применяются органические полиэлектролиты  (органические расщепители), что разъединяет  молекулы эмульгатора

Малый отход шлама

Малая стоимость

процесса

Переработка партиями

Простая техника

процесса

 

Необходима предподготовка

масляной фазы

Большие лабораторные издержки

Процесс не оптимизирован

Присутствие химикалий

Обратный осмос

Посредством еще более тонкой фильтрации

по сравнению с ультра - фильтрации все растворенные в воде субстанции (соли и т.п.) отделяются

 

Практически безвредная (полностью обессоленая) вода

Возвратное использование воды, к примеру, для стирки и мытья

 

Высокая стоимость процесса

Предподготовка эмульсии (например, ультрафильтрацией)

Большие инвестиции

Выпаривание

Жидкая фаза эмульсии отделяется от содержащихся в ней веществ дистилляцией

Малое присутствие

химикалиев

Высокая стоимость процесса

Большие затраты энергии

Большие инвестиции

Биологические процессы

Применяются только для, так называемых биологически разделяемых СОЖ. Аналог этого процесса применяется на водоочистных установках для отделения бактерий

Малое присутствие

химикалиев

Необходима равномерная загрузка

Высокая стоимость процесса

Большие затраты энергии

Переработка отходов

неизвестна

Кислотное или солевое расщепление

Расщепление эмульсии за счет добавки солей, электролитов (например, хлоридов железа или кальция)

Проверенный процесс

Простая  техника

процесса

 

 

 

Старый процесс, не отвечающий современному

состоянию техники.

Образование большого количества шлама

Большой расход химикалиев

Значительное засаливание жидкой фазы

Кислотное или солевое расщепление, совмещенное с химикотермической подготовкой шлама

В эмульсию добавляют соляную кислоту. Показатель рН падает до 1,0 и эмульсия расщепляется

Малый отход шлама

Хорошее качество

 

Обращение с горячей  соляной  кислотой

Присутствие химикалий

Значительное засаливание  жидкой фазы

Мембранная очистка является механическим методом переработки эмульсий посредством ультрафильтрации. Под повышенным давлением
(5-10 Бар) эмульсия проходит через пористую керамическую мембрану. Вода беспрепятственно проходит через поры, а масла, жиры и воск задерживаются на мембранах. Однако данный метод не может обеспечить полное отделение органических веществ. Остаточная влажность остатка составляет в среднем 
60-70% [21].

Значительным недостатком мембранной системы является ограничение применения подобной системы при изменениях состава жидкости, т.к. изменение состава жидкости может вызвать повреждение мембран. Кроме того, в процессе работы мембраны засоряются твёрдыми частицами и маслами. Из-за этого снижается производительность системы, и повышаются энергозатраты, а также ухудшается качество очищенной воды. Требуется постоянная очистка системы от отложений с помощью химикатов. Таким образом, при мембранной очистке тоже требуется постоянный контроль и расход материалов (мембраны, химикаты для промывки). На рис. 5 Установка очистки и мембранной фильтрации СОЖ производительностью 5м3/ч, которая была запущена в эксплуатацию на ОАО "Выксунский металлургический завод" 17.08.2007 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5 Установка очистки и мембранной фильтрации

отработанной СОЖ

 

 


Термический метод разделения веществ (дистилляция) – выпаривание воды внешним нагревом или выпаривание с тепловым насосом, когда используется энергия  конденсации и испарения исходной жидкости.

Принцип работы выпаривателя  с тепловым насосом состоит в том, что в данных установках создаётся вакуум (около 40-80 мБар), рабочая температура составляет 30-45 °С. Передача энергии, от конденсации пара для нагрева поступающей холодной жидкости производится с помощью теплового насоса, состоящего из компрессора и циркулирующего хладагента. Таким образом, теплопередача осуществляется путём циркуляции дополнительной жидкости (хладагента). Преимуществами этого метода являются низкие температуры до 40 градусов С, следовательно, переработка агрессивных жидкостей не вызывает коррозию стенок рабочей камеры.

На рис. 6  Вакуумно-дистилляционная система – это установка для индустриальной очистки стоков, в результате которой получается чистая деминерализованная вода, которую можно повторно использовать. Концентрированный остаток, который в 10-60 раз меньше исходного объема стоков содержит все загрязняющие вещества. При этом вся вода возвращается в оборотное водопользование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.  Вакуумно-дистилляционная система разделение смесей и водных эмульсий на чистую воду и высококонцентрированный остаток загрязняющих веществ.

 

 

 

 


Проблема очистки промышленных сточных вод приобретает все большее значение, поскольку большинство очистных сооружений машиностроительных предприятий устарело, а вновь образованные мелкие предприятия и кооперативы не в состоянии обеспечить качественную очистку стоков в соответствии с существующими нормативами ПДК, а также вернуть вод на оборотное использование. Для решения указанных задач предлагается использовать процесс вакуумного выпаривания промывных вод и концентрированных технологических растворов.

Выпаривание - это процесс концентрирования жидких отходов методом частичного удаления жидкости испарением в процессе кипения. При выпаривании жидкость извлекается из объема раствора. Концентраты и твердые отходы, образующиеся при вакуумном выпаривании, гораздо дешевле и легче подвергаются последующей переработке, хранению и транспортировке.

Вакуумно-выпарная установка,  кроме очистки воды, в ряде производств, может быть использована для восстановления исходных растворов, применяемых в технологическом процессе, например, при обработке промывочных вод после гальванических ванн можно концентрировать и возвращать в рабочие ванны драгоценные металлы (Ni, Cr, Cu, Ag), электролиты и другие активные растворы. Важной характеристикой данных установок является их способность значительно уменьшать объемы отходов переработки, что приводит, в свою очередь, к уменьшению затрат на их утилизацию (см. рис. 7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Технологическая схема очистки сточных вод гальванического производства

 

 


Для обеспечения  современных требований по качеству получаемой воды и минимизации количества образующихся отходов  в промышленной практике, в основном, применяют комплексные технологии разложения СОЖ.  Например, разработана и реализована в промышленном масштабе технология комплексной утилизации отработанной СОЖ.

При разработке проекта специалисты учитывали всю специфику производства, требования к степени очистки воды получаемой в результате обезвоживания СОЖ, а так же жесткие требования к выбросам отходящих газов в атмосферу. В результате теоретических подсчетов и практических экспериментов по ультрафильтрации и сжиганию концентрата была разработана оптимальная технология, которая соответствует всем заданным параметрам технического задания по проекту "Обезвреживание эмульсионных стоков".

На рис. 8  Комплекс термического обезвреживания образующегося концентрата СОЖ производительностью 800 л/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Комплекс термического обезвреживания

образующегося концентрата СОЖ

 

 


Сейчас находит применение анаэробный биосорбционный процесс обезвреживания отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей  для экологического сопровождения машиностроительных производств, который позволяет эффективно обезвредить отходы до экологических норм для сброса в водоемы. В результате проведенного расчета эколого-экономических показателей разработанного способа очистки сточных вод доказана эффективность внедрения биосорбционной технологии на ОАО "Казанское моторостроительное производственное объединение" взамен существующей реагентной, причем нашли применение новые перспективные адсорбционные материалы, являющиеся продуктами пиролиза изношенных шин и резиновых отходов [36].

1.8.   Основные положения, регулирующие санитарно-гигиенические

требования при работе с СОЖ.

Положения, регулирующие санитарно-гигиенические требования при работе  с  СОЖ,  установлены   на основании   общих   требований следующих законов:  Федерального  закона  от 30.03.1999 N 52-ФЗ  о  санитарно-эпидемиологическом  благополучии  населения  с изм. от 22.08.2004 N 122-ФЗ;  санитарные правила от 26 сентября 1985 г.  N 3935-85 «Общие требования к приготовлению, хранению и применению смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и технологических смазок (ТС) различного класса (водных, водоэмульсионных, масляных, синтетических) и к производственному оборудованию»; «Санитарные правила  для механических цехов (обработка металлов резанием) утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 7 декабря 1989 г.
N 5160-89». Приведем  некоторые основные пункты [3,5,6].

2.3. Для предупреждения загрязнения водоемов поверхностными сточными водами необходимо предусматривать места на территории завода и промышленного узла для транспортировки, сбора и переработки стружки от станков, работающих с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и технических смазок (ТС). Эти участки территории должны иметь покрытие, препятствующее загрязнению почвы, ливнестоки и маслоуловители.

3.3. Помещения для подготовки рабочих растворов СОЖ и ТС должны соответствовать "Санитарным правилам при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками".

3.5. Санитарное содержание производственных помещений должно включать ежедневную влажную уборку и еженедельную отмывку полов, загрязненных маслами, СОЖ и ТС, а также ежеквартальную очистку осветительной аппаратуры и остекления с помощью допустимых к употреблению моющих средств.

4.1.4. Хранение, транспортировка, приготовление, применение, контроль качества, периодичность замены, регенерация и разложение СОЖ должны осуществляться в соответствии с требованиями "Санитарных правил при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками".

4.1.9. Станки с применением СОЖ должны быть оборудованы в соответствии с требованиями Санитарных правил при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками.

6.2. При проектировании систем отопления и вентиляции механических цехов основными вредными производственными факторами являются пары смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и технологических смазок (ТС), абразивная и металлическая пыль, выделяющиеся в процессе станочной обработки металлов резанием.

6.3. Системы отопления и вентиляции должны обеспечивать в рабочей зоне производственных помещений содержание вредных веществ в воздухе в соответствии с требованиями ГОСТ "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и "Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (N 4617-88, утв. Минздравом СССР).

6.4. Микроклиматические параметры воздушной среды должны соответствовать требованиям "Санитарных норм микроклимата производственных помещений" для допустимого диапазона температур при соответствующей категории тяжести работ.

6.7. Местные вытяжные системы, удаляющие от станков сухую пыль и аэрозоль СОЖ, должны быть раздельными. Местные отсосы от станков мокрой шлифовки должны быть снабжены каплеуловителями (сепараторами).

6.8. Воздуховоды местных вытяжных систем, удаляющих пары СОЖ, должны иметь дренажные устройства; воздуховоды, в которых транспортируются пары масел, должны выполняться с учетом требований пожароопасности.

6.9. Местные вытяжные системы, удаляющие от станков пары масел, сухую или влажную пыль, должны оборудоваться установками для очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. Для заточных станков могут быть использованы рециркуляционные обеспыливающие агрегаты (типа ЗИЛ-900).

9.1. При проектировании механических цехов должны предусматриваться системы очистки удаляемого воздуха от пыли, паров, аэрозоля СОЖ и ТС согласно действующим санитарным нормам и правилам и НТД.

9.2. На действующих предприятиях системы местной вытяжной вентиляции от металлорежущих станков и моечных установок должны быть оборудованы очистные сооружения для очистки удаляемого воздуха от пыли, паров и аэрозоля СОЖ и ТС, а системы удаления сточных вод - от масел и химических соединений.

9.3. Подъездные пути к механическим цехам и участкам территории для сбора и переработки стружки от станков, работающих с применением СОЖ и ТС, должны быть покрыты твердыми маслостойкими материалами, оборудованы ливнестоками и маслоловушками, исключающими загрязнение водоемов и почвы нефтепродуктами.

10.1. Контроль воздуха рабочей зоны механических цехов должен проводиться в соответствии с требованиями Гост 12.1.005-88  "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны", методических указаний "Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны" и "Санитарных правил при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками".

Отметим, что ГОСТ Р 51338-99 «Безопасность машин. Снижение риска для здоровья от воздействия вредных веществ, выделяющихся при эксплуатации машин. Часть 1: Основные положения для изготовителей машин (ЕН 626-1 по международному стандарту)» обозначает требования и/или меры обеспечения безопасности при следующих опасностях, вызванных обрабатываемыми материалами или веществами:

  • п. 7.1.   Жидкости, туманы, дымы и пыль;
  • п. 7.2.  Воспламенение или взрыв. Руководящие указания можно найти в стандартах ЕН 13478 и ЕН 1127-1;
  • п. 7.3.   Минимизация биологических и микробиологических опасностей, связанных с применением СОЖ.

Рассмотрим некоторые меры обеспечения безопасности при указанных опасностях:

– Конструкцией станка должна быть предусмотрена возможность предохранения от разбрызгивания, вытекания и перелива СОЖ и технических масел.

– Резервуар и другие элементы системы для СОЖ и технических масел (например, трубы и шланги) должны быть выполнены из материалов, обеспечивающих сохранность и целостность системы. Кроме того, должна быть приведена информация о жидкостях, которые предполагается использовать на станке.

– Система распределения жидкости и форсунки для ее подачи должны быть так спроектированы, чтобы свести до минимума ее распыление.

– Там, где в рабочей зоне предвидится образование вредных тонкодисперсных туманов, паров или дыма, должны быть предусмотрены средства для их локализации, предотвращающие их выбросы. Кроме того, должно быть предусмотрено дополнительное встроенное или внешнее оборудование для их отвода, см. ЕН 626.

– Конструкцией всех компонентов системы должна быть предусмотрена возможность максимального сокращения попадания СОЖ на оператора и персонал, проводящий техническое обслуживание.

Там, где у операторов есть необходимость вводить руки в опасную зону (например, во время погрузки/разгрузки или во время регулировки), подача СОЖ должна автоматически отключаться или переключаться на другое направление.

– Технические масла и СОЖ должны способствовать правильному функционированию станка и быть достаточными для того, чтобы предотвратить избыточный нагрев и последующее испарение жидкости. В противном случае необходимо оснащать станок охладителями.

– Должны быть предусмотрены фильтры для предотвращения накапливания стружки и других продуктов резания внутри станка и в резервуаре с СОЖ, чтобы предотвратить загрязнение СОЖ взвешенными частицами металла.

– Конструкцией системы подачи СОЖ должна быть предусмотрена возможность обеспечения циркуляции всего объема жидкости при работе станка, чтобы исключить застой жидкости, за исключением места для сбора осадка, если это предусмотрено конструкцией.

– Чтобы СОЖ не застаивалась в станке, она должна стекать из станка в резервуар для СОЖ под действием силы тяжести. Сливная труба должна иметь достаточный диаметр и уклон, чтобы минимизировать образование застоя
в трубе.

– Система подачи СОЖ должна иметь фильтры для удаления осадка.

– Конструкцией бака для СОЖ должна быть предусмотрена возможность обеспечения легкой очистки системы от осадка (например, скругленные углы в резервуарах), при этом не должно требоваться осушения всей системы.

–  Резервуары для СОЖ должны иметь крышки, спроектированные так, чтобы предотвратить проникновение извне посторонних веществ. Загрязнение СОЖ маслом или смазкой из внешних источников, например, машинной смазкой, должно быть исключено.

–Конструкцией системы подачи СОЖ должна быть предусмотрена возможность обеспечения оператору:

а) брать образцы жидкости;

б) чистить отстойники и трубопроводы;

с) менять фильтры, не подвергаясь при этом воздействию жидкости.

 

Глава 2. Разработка и испытание СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

2.1.  Состав СОЖ «МИГ-ТЕХНО». Свойства его компонентов.

Несмотря на изобилие  рынка смазочно-охлаждающих средств современные технологии, инструменты, материалы и требования к безопасности труда стимулируют разработку все новых и новых СОЖ.  Наиболее широким диапазоном технологических свойств обладают зарубежные смазочно-охлаждающие жидкости производства Shell, Castrol, Blaser и др. Однако, отечественные марки, приближающиеся к ним по отдельным параметрам, а по некоторым и превосходящие их, пользуются большей популярностью, поскольку гораздо дешевле. Существуют проблемы, связанные с доставкой СОЖ  из-за рубежа (заказ продукта, доставка, растаможка и др.), а также необходимость обеспечения условий хранения концентратов. Кроме того, при отсутствии должного технического сопровождения применения импортной продукции не всегда удается обеспечить правила приготовления рабочих растворов и контроль поддержания  их стабильного состояния в процессе эксплуатации [46].

Большинство отечественных СОЖ имеет в своей основе 70-90% минеральных масел (НГЛ, ЭГТ, ЭТ, Укринол, Аквол и др.) Однако у водосмешиваемых СОЖ на масляной основе есть ряд серьезных недостатков. Они быстрее теряют технологические свойства при биопоражении (особенно в жаркие месяцы), со временем «зашламляют» оборудование и отмываются с большим трудом. Более того, в процессе многократного использования СОЖ на масляной основе истощаются и требуют периодической замены. Их утилизация загрязняет почву и водоемы. Кроме того, их применение оказывает крайне негативное воздействие на здоровье человека: кожные заболевания, заболевания дыхательных путей.          Поэтому в последнее время наблюдается тенденция перехода  на синтетические и полусинтетические водорастворимые концентраты. Они нетоксичны, экологичны, пожаробезопасны и занимают гораздо меньшие объемы, что удобно для транспортировки, хранения и дозировки. Более того, синтетические и полусинтетические СОЖ обладают достаточными бактерицидными свойствами, не засаливают инструмент, легко смываются и не требуют утилизации и
замены, т.к. убывают только за счет испарения, разбрызгивания и уноса частиц жидкости вместе со стружкой.

Примером такой синтетической СОЖ  является «МИГ-ТЕХНО» – безмасляная, ингибированная, экологически чистая, водная, синтетическая СОЖ. В ее составе содержится смесь жирных кислот или кубовые остатки ректификации смеси жирных кислот. Новизна состоит в том, что из состава СОЖ «МИГ-ТЕХНО» исключено минеральное масло и введены фосфор, сера - и азотосодержащие ПАВ, обладающие одновременно биоцидными, противозадирными, антикоррозионными и смазывающими свойствами. Рабочее pH  СОЖ «МИГ-ТЕХНО» –  8,5-9,5. Применяется СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в виде 2-8%-ного раствора. Фактор преломления рефрактометра – 1,67  для чистого раствора. Слив в канализацию не требует предварительного биологического разложения [46].

Использование СОЖ «МИГ-ТЕХНО» позволяет повысить стойкость режущего инструмента в 1,2-2,0 раза и качество обрабатываемой поверхности на 1-2 класса, удлинить срок службы СОТС не менее чем на  6 месяцев без ее очистки на рабочих местах, а также исключить выбросы масла в сточные
воды и последующее загрязнение территории предприятия.

Основные свойства СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

­   Содержит ингибитор коррозии стали и ингибитор ржавления меди, бактерицидные компоненты.

­   Допустимо применять при операциях с высокотемпературными режимами 850-890 С.

­   Предотвращает изменение кристаллической решетки металлов и сплавов.

­   Обладает моющими свойствами.

­   Не дает пригаров, жировых отложений, окисной и полимерной пленки на поверхности изделий.

­   В составе нет минеральных и силиконовых добавок.

­   Рабочий раствор не горюч и не токсичен при работе, не подвержен (при соблюдении технологии обеспечения работоспособности СОЖ) бактериологическому поражению.

­   Не содержит в составе минерального масла, серосодержащих присадок, свободного хлора, нитритов и хроматов.

2.2.  Эксплуатационные свойства СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

С целью сравнительной оценки эксплуатационных свойств СОЖ 
«МИГ-ТЕХНО» проводится лабораторное испытание смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) при резании жаропрочных и титановых сплавов для последующей оценки эксплуатационных свойств.   В качестве типовых представителей обрабатываемых материалов используются титановый сплав ВТ3-1 и
жаропрочный сплав ХН73МБТЮ (ЭИ698). Точение производится инструментом, оснащенным сменными не перетачиваемыми твердосплавными пластинами. Методика сравнительной оценки эксплуатационных свойств СОЖ разработана в ГОУ МГТУ «Станкин» [46].

Исследование эксплуатационных свойств СОЖ проводится на операции продольного точения. Эта операция имеет широкое распространение и характеризуется стационарным контактом инструмента с обрабатываемой поверхностью, что позволяет более точно оценить и измерить влияние СОЖ. Точение проводилось на токарно-винторезном станке 16К20 с бесступенчатым регулятором числа оборотов шпинделя (рис. 9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Токарно-винторезный станок 16К20

 


Перед началом исследований суппорт станка, патрон и задняя бабка с вращающимся центром  были отрегулированы с целью получения максимальной жесткости и точности.   В процессе точения СОЖ  подавалась штатной насосной станцией станка (рис. 10).  Расход устанавливался в пределах 2-3 л/мин, объем используемой жидкости составлял не менее 35 л. Испытуемые СОЖ приготавливались в соответствие с техническими условиями.

 

 

Рис. 10. Схема подачи СОЖ  штатной насосной станцией

 

 


Основной эксплуатационной характеристикой СОЖ является стойкость режущего инструмента, определяемая как время его работы до отказа. Измерения силы резания и уровня вибраций позволяют оценить стабильность условий эксперимента и снизить влияние на результат случайных технологических факторов. В процессе испытаний производятся измерения износа инструмента по задней поверхности, шероховатость обработанной поверхности, составляющие силы резания, виброускорение, амплитуда акустической эмиссии.

Измерение износа проводится на измерительном микроскопе БМИ-1Ц или ему подобном. Измерение шероховатости Ra проводится специализированными приборами с погрешностью не более 10%. Для измерения составляющих силы резания используется динамометр УДМ 600. Предельное значение силы резания не должно превышать 180 кг.  Виброускорение измеряется датчиком KD 35 в диапазоне частот от 5 до 5000 Гц. Датчик механически закрепляется на прижимной планке динамометра за последним прижимным болтом, направление датчика соответствует направлению составляющей силы Fz. Для измерения акустической эмиссии используется датчик из комплекта диагностического стенда М0220. Частотный диапазон от 60 до 1000 кГц, постоянная времени
1 мс. Датчик механически закрепляется на торце державки резца.

Для регистрации составляющих силы резания, виброускорения и акустической эмиссии используется измерительный тракт диагностического стенда М0220. Режимы измерения выбираются в соответствии с инструкцией по эксплуатации М0220. Оцифровка данных производится многоканальным 12-ти разрядным аналого-цифровым преобразователем NI DACPod-6020E с частотой выборки не менее 10 000 измерений в секунду по каждому измерительному каналу. Данные регистрируются на персональном компьютере с использованием программы LabVIEW 7.

 

Рис. 11. Величина износа режущей

пластины h

Критерий отказа режущей пластины (рис. 11) является износ по задней грани 0,3 мм для материала ХН73МБТЮ (ЭИ698) и 0,3 мм для ВТ3-1. В случае нестабильного характера износа (износ по передней грани, развитие пропила) критерием отказа может служить превышение равнодействующей составляющих Fx и Fy своего начального значения в 1,5 раза. В расчетах использовались                                                                            данные экспериментов. Начальное                                                                               значение равнодействующей силы резания и уровня вибраций, в которых имели отклонение от среднего значения силы не более 10%. При резании заготовки из материала ХН73МБТЮ на всех скоростях резания и при использовании всех СОЖ наблюдался боковой пропил, который примерно в 1,5-2 раза превышал фаску износа на вершине. При резании заготовки из материала ВТ3-1 во всех случаях наблюдался стабильный износ по задней поверхности.

 

Шероховатость обработанной поверхности не показала существенных изменений в зависимости от марки применяемой СОЖ. Зарегистрированные изменения были меньше погрешности измерений и влияния на шероховатость износа инструмента.

Зависимости стойкости инструмента от скорости резания для различных СОЖ приведены на рис.  12 – 15.

Рис. 12.  Зависимость стойкости инструмента от скорости резания для
различных СОЖ при обработке заготовки из материала ХН73МБТЮ (ЭИ698).

 

Рис. 13. Зависимость стойкости инструмента от скорости резания для

различных СОЖ при обработке заготовки из материала ВТ3-1.

Рис. 14.  Зависимость равнодействующей силы в начале и в конце периода стойкости инструмента от скорости резания для различных СОЖ при
обработке заготовки из материала ХН73МБТЮ (ЭИ698).

Рис. 15.  Зависимость равнодействующей силы в начале и в конце периода стойкости инструмента от скорости резания для различных СОЖ
при обработке заготовки из материала ВТ3-1.

Результаты испытания СОЖ, проведенные при точении титанового
сплава ВТ3-1 и никелевого сплава ХН73МБТЮ показали, что СОЖ марки «МИГ-ТЕХНО» имеет хорошие смазывающие и охлаждающие свойства и
показывает одинаково хорошие результаты при обработке точением как
жаропрочного сплава ХН73МБТЮ, так и титанового сплава ВТ3-1:
– Средняя стойкость инструмента на нормативной скорости 30 м/мин при резании заготовки из ХН73МБТЮ (ЭИ698) с использованием «МИГ-ТЕХНО» в концентрации 7% составила 42,5 минуты, что соответствует с учетом погрешности измерений максимальным значениям стойкости инструмента, полученным при испытаниях СОЖ марок Almosol EP и Mobilcut 251;

– Средняя стойкость инструмента на нормативной скорости 67 м/мин при резании заготовки из ВТ3-1 с использованием «МИГ-ТЕХНО» в концентрации 4% составила 41 минуту, что несколько уступает максимальному значению стойкости инструмента, полученной при использовании ЭГТ, однако превышает значение стойкости режущего инструмента при использовании Almosol EP и Mobilcut 251;

– Применение «МИГ-ТЕХНО» позволяет получить максимальное значение стойкости инструмента 16 минут - при точении никелевого сплава ХН73МБТЮ на повышенной скорости 37 м/мин и 19 минут - при точении титанового сплава ВТ3-1 на скорости резания 75  м/мин;

– Применение «МИГ-ТЕХНО» способствует стабильному равномерному изнашиванию инструмента. При достижении инструментом износа, близкого к предельному значению при повышенных силах резания, СОЖ марки «МИГ-ТЕХНО» способствует стабильной работе инструмента.

Принимая во внимание хорошие показатели сравнительной оценки эксплуатационных свойств и меньшую стоимость СОЖ «МИГ-ТЕХНО» относительно импортных СОЖ (см. табл.2), в дальнейшем принимается решение о внедрении синтетического продукта ТУ 2499-005-78542765-2007 Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости «МИГ-ТЕХНО» в технологические процессы цехов предприятия в соответствии с требованиями и условиями производства ФГУП ММПО «Салют» “, являющимся одним из крупнейших предприятий по производству современных авиадвигателей,  а также на других машиностроительных предприятиях (ОАО « Московский машиностроительный завод «АВАНГАРД»).

Таблица 2

Сравнительная стоимость синтетической СОЖ  «МИГ-ТЕХНО»

и аналогов зарубежного производства

Марка

смазочно-охлаждающей жидкости

Цена с НДС, руб.

(по состоянию на 1.06.2010 года)

Blasocut-4000

275.90

Blasocut -2000

233.81

Isogreen

246.73

Mobilecut-151

191.99

МИГ-ТЕХНО

135.70

2.3.  Технологические характеристики СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

В табл. 3 приведены основные технологические характеристики смазочно-охлаждающей  жидкости  СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в сравнении "ЭМУЛЬ -
СОЛОМ".                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            Таблица 3

Сравнительная оценка основных свойств СОЖ «МИГ-ТЕХНО» и

ЭМУЛЬСОЛА ЭГТ

СВОЙСТВА

СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

ЭМУЛЬСОЛ ЭГТ

Стойкость инструмента (средний износ металла), мкм

4,5

 

20-22

 

Охлаждающая способность

(max 18,76 - вода)

18,73

 

16,05-17,68

 

Антикоррозионные свойства (время до появления коррозии на чугуне), час

72

 

3,45-4,5

 

Образование прижегов, нагаров, задиров

 

Нет благодаря специальным присадкам

Есть

 

Восстановление после отстоя

Есть

Нет

Максимально выдерживаемая температура, °C

800-950

 

До 250

 

Продолжение табл. .3

СВОЙСТВА

СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

ЭМУЛЬСОЛ ЭГТ

Биологическая стойкость

  • затухание
  • количество бактерий в миллилитре

 

 

Нет

 

102

 

 

Есть

107

 

Срок службы, мес.

 

6 (18 - с периодической очисткой от загрязнений)

0,5-1,5

 

Корректировка, периодичность

 

1 раз в 14-21 день, питьевая вода

1 раз в 3-4 дня, сода, ингибиторы, спец. добавки

Утилизация

 

В канализацию после отстоя; биоразлагаемы

В специальные емкости,
подлежащие вывозу

Производительность

  • подача, мм/мин
  • время цикла, сек
  • удельный съем металла, м/сек
    ·  производительность, штук/час

 

1,02
35,21
31,6
102

 

 

0,35
82,07
18,96
43

 

Класс опасности

4

2

Наличие вредных компонентов, масел

 

Нет (до 7% "чистого" масла И-20А в виде эмульсии)

 

Около 70% "грязных" сульфированных масел, нитрит натрия, щелочи

Способ приготовления рабочей эмульсии

 

Размешивание в воде с температурой

20-40.°С

 

Водный раствор варится при температуре 80-90° с добавлением ингибиторов коррозии и стабилизаторов

 

Биологическая и антикоррозионная стойкость СОЖ «МИГ-ТЕХНО» оценивалась по методикам в соответствии с ГОСТ 9.085-75 (биостойкость) и
ГОСТ 6243-75 (противокоррозионная стойкость).
Выявлено, что СОЖ «МИГ-ТЕХНО» устойчива к биологической деструкции без очистки от загрязнений в течение 6-ти месяцев; с очисткой от загрязнений - более 1,5 лет. Согласно ГОСТ 6243-75 испытания антикоррозионных свойств СОТС на чугунной стружке считается удовлетворительным, если коррозионных поражений не наблюдалось в течение 2 часов (для СОЖ «МИГ-ТЕХНО» этот параметр составляет 50 час.). Результаты испытаний приведены
в табл. 4.

Таблица 4

Результаты испытаний СОЖ «МИГ-ТЕХНО» на биостойкость

и противокоррозионные  свойства.

Состав и концентрация СОЖ-2%

Время до появле­ния коррозии на чугунной стружке, (час)

Время до появле­ния коррозии на чугунной стружке во влажной каме­ре, (час)

Содержание бак­терий в мл СОЖ

Аквол-10М

3,0

2,0

104

Украинол-1

2,45

2,0

107

Syntillo R-4

37 мин.

30 мин.

104

СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

50,0

47,0

102

 

Одной из основных функций является охлаждающее действие СОЖ. При резании основная часть механической энергии преобразуется в теплоту.
На теплообмен наиболее сильно влияют вязкость, теплопроводность, теплоемкость, плотность и смачиваемость СОЖ, а также разность температур охлаждаемой поверхности и потока жидкости.

В табл. 5  приведены сравнительные значения охлаждающей способности  различных СОТС при равных скоростях подачи жидкости и размерах режущего инструмента, рассчитанных по формуле: ,
где - плотность, кинематическая вязкость, теплоемкость и теплопроводность охлаждающей среды.

Таблица 5

Охлаждающая способность различных СОЖ ( Для воды К*103=18,76)

 

Массовое содер­жание СОЖ в воде, %

Укринол-1

Аквол-10М

НГЛ-205

Syntilo

R-4

фирмы

«Castrol»

Xostakor

V-4154

фирмы

«Xexct»

СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

К*103

2

16,93

17,58

18,60

18,03

17,50

18,73

3

16,42

17,22

18,53

17,63

17,19

18,71

5

14,50

16,05

17,68

17,02

16,05

1.8,67

10

12,73

13,84

16,03

16,03

12,97

18,58

20

9,74

10,53

-

-

-

18,42

Анализ экспериментальных данных, представленных в табл. 5, свидетельствует о том, что среди различных СОТС наиболее высокими охлаждающими свойствами обладает СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

Результаты испытаний различных СОТС, полученных на станках с ЧПУ мод. SIW-5 UB (рис. 16),  на операциях шлифования роликовой дорожки колец подшипников по схеме шлифования (рис. 17) приведены в табл. 6.

 

Рис. 16.  Шлифовальный станок

с ЧПУ  мод. SIW-5 UB

Рис. 17.  Схема шлифования роликовой

дорожки колец подшипников

 


Табл. 6.

Результаты шлифования роликовой дорожки колец подшипников

Испытуемая СОЖ

Аквол-10М

Укринол-1

НГЛ-205

Ризол

ФМИ-5М

Syntilo R-4
фирмы
Castrol

Xostakor
V-4154
фирмы
Хехст
Германия

СОЖ

«МИГ-ТЕХНО».

концентрация рабочего раствора, %

3

3

5

4

3

3

5

2

припуск, мм

0,51

0,56

0,57

0,58

0,53

0,48

0,46

0,47

подача, мм/мин

0,74

0,51

0,35

0,74

0,71

1,24

1,04

1,02

время цикла, сек

61,5

68,47

82,07

51,22

50,19

36,84

39,1

35,21

удельный съем, мм/с

22,8

18,5

18,96

30,8

28,7

30,05

30,1

31,6

производительность
при 100%, шт./час

58

52

43

70

71

98

98

102

щелочность рабочего раствора (PH)

8,6-9,2

9

8,6-9,2

8,6-9,2

8,7-9,2

8,6-9

8,9

8-8,6

2.4.  Экономическое сравнение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» и эмульсолов.

Экономическое сравнение смазочно-охлаждающих жидкостей приведенное в табл. 7  показывает, что несмотря на то, что стоимость концентрата СОЖ «МИГ-ТЕХНО» больше чем эмульсолов, общие затраты на годовое обслуживание станка значительно  меньше, чем  при применении эмульсолов. Это видно из  приведенных ниже расчетов:

–  за счет меньшей в 2 раза концентрации СОЖ «МИГ-ТЕХНО» по сравнению с эмульсолами в рабочих растворах, разница в цене соответственно уменьшается (т.е. 1 литр рабочего раствора СОЖ «МИГ-ТЕХНО»  стоит 3,6 руб. против 2,5 руб.  эмульсолов);

–  с учетом более продолжительного срока службы СОЖ «МИГ-ТЕХНО», чем эмульсолов (см. п.14) расход рабочего раствора, а следовательно и концентрата, уменьшается в 6-12 раз;

–  при наличии фильтровального оборудования и магнитных сепараторов в смазочно-охлаждающей системе станков затраты еще более уменьшатся. Они составят для станка с объемом резервуара для СОЖ емкостью 100 литров при 3,5% концентрации СОЖ «МИГ-ТЕХНО» 240-720 руб. в год против 1680-5040 руб. для эмульсолов при концентрации 7%;

– кроме этого снижаются трудовые и материальные затраты, связанные
с простотой приготовления и корректировкой рабочего раствора,
(см. п. №№ 11- 13);

–  использование в составе СОЖ новых компонентов позволяет создать нормальные условия работы персонала и обеспечить экологическую безопасность окружающей среды с минимальными материальными затратами (см. п.№ 7-10);

–  содержащиеся в СОЖ особые присадки позволяют выпускать высококачественную продукцию, повысить производительность труда в 1,5-2,5 раза, уменьшить износ инструмента в 4,5 раза (см. п. №№ 1-6).

Таким образом, проведенный сравнительный экономический анализ смазочно-охлаждающих технологических средств показывает, что конечные затраты при использовании СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в 3-5 раз меньше, чем эмульсолов.

Табл. 7.

Экономическое сравнение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» и эмульсолов типа ЭГТ, УКРИНОЛ, ЭРА-М, ВЕЛС-1, АКВОЛ и т.п.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

ЭМУЛЬСОЛЫ

ПРЕИМУЩЕСТВА СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

1

2

3

4

1. Стойкость инструмента (средний износ металла), мкм

4,50 - 4,67

20 - 22

В 4,5 раза выше

2. Антикоррозионные свойства (время до появления коррозии на чугуне), час

72 - 103

3,45 - 4,50

В 18 раз больше

3. Охлаждающая способность (max 18,76 - вода)

18,73 - 18,71

16,05 - 17,68

В 1,1 раза выше

4. Образование прижёгов, нагаров, задиров

нет, благодаря специальным присадкам

имеется

Повышается качество изделия

5. Максимально выдерживаемая температура, oС

до 850- 950

до 350

Увеличивается скорость

обработки

6. Производительность на примере станка с ЧПУ мод. SlW - 5 UВ
• Подача, мм/мин
• Время цикла, сек
• Удельный съём металла, мм/сек
• Производительность, шт./час



1,02 - 1,25
35,21 - 35,00

31,6 - 31,1
102



0,35 - 0,74
50,19 - 82,07

18,5 - 28,7
43 - 71

Увеличивается производительность

станка

7. Биологическая стойкость 
• Затухание
• Количество бактерий в миллилитре СОЖ

 

Нет

102

 

Есть

107

Увеличивается срок службы СОЖ, и улучшаются условия работы

8. Наличие вредных компонентов, масел

Нет 
(до 7% "чистого" масла И-20А в виде эмульсии)

От 30 до 70% "грязных" сульфированных масел, нитрит натрия, щёлочи

Резко повышается экологическая безопасность производства

9. Класс опасности


(Вещества малоопасные)

3
(Вещества умеренно опасные)

Улучшаются условия труда рабочих

10. Утилизация

В канализацию после отстоя; биоразлагаемы

В специальные ёмкости, подлежащие вывозу

Резко снижаются затраты на утилизацию

11. Восстановление после отстоя

есть

нет

Увеличивается

срок службы СОЖ

Продолжение табл. 7.

1

2

3

4

12. Способ приготовления рабочей эмульсии

Размешивание

в воде при температуре 20-40oС

Водный раствор варится при температуре 80-95oС с добавлением ингибиторов и стабилизаторов

Значительно уменьшаются трудо - и материальные затраты

13. Корректировка, периодичность

1 раз в 14 - 21 день,
питьевая вода

1 раз в 3 - 4 дня, сода, ингибиторы, спец. добавки

Затраты в 5 раз уменьшаются

14.Срок службы, месяцев

6 - 18 (с периодической очисткой от загрязнения)

0,5 - 1,5

Увеличивается в 12 раз

15. Рекомендуемые концентрации

2% - 5%

5% - 10%

В 2 раза меньше

Надо иметь в виду, что уменьшение себестоимости выпускаемой продукции напрямую зависит от стоимости 1 литра концентрата. Например, стоимость 1 литра концентрата аналогичных смазочно-охлаждающих жидкостей "BSW", "Blasocut 2000UN", "Blasocut 4000CF", "Blasocut 4000STR", "XOSTAKOR
V-4154 ", "SYNTILO R4", "СУПЕРСОЛ", "Shell Dromus Oil BX" от 6 до 25 у.е.
и выше.

Отличительные особенности и преимущества СОЖ «МИГ-ТЕХНО»:

­   существенный экономический эффект по сравнению с "Эмульсолом", благодаря высокой степени разведения (до 2%) в сочетании с большим сроком использования (до 1,5 лет);

­   высокие потребительские свойства по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными аналогами, такими как "BLASOCUT", "BSW", "XOSTAKOR", "Суперсол" и др., он в 3 и более раз дешевле;

­   просты в применении, так как рабочий раствор готовится и в дальнейшем корректируется смешиванием концентрата с простой водой;

­   имеют увеличенный срок службы до 1,5 лет без замены с периодической очисткой от загрязнений и 6 месяцев без очистки при условии корректировки СОЖ 1 раз в 14-21 день;

­   содержит ингибиторы коррозии, которые обеспечивают противокоррозионную защиту изделий на период межоперационного хранения;

­   уменьшают износ режущего инструмента за счет особых присадок (снижение в 4-6 раз);

­   не дают пригаров и прижогов, окисной и полимерной пленки;

­   стойки к затуханию даже в теплое время года (4-6 месяцев без очистки, 1,5 года с очисткой);

­   имеют высокую охлаждающую способность (допустимо применять при высоких температурах 800-900°С);

­   биоразлагаемы и утилизируются путем слива отработанного и очищенного от механических и других примесей раствора в канализацию;

­   относятся к 4 классу опасности, рабочий раствор не горит и не токсичен при эксплуатации, не содержит сульфированных масел и нитрита натрия.

2.5.  Улучшение условий труда при внедрении СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

Основными факторами улучшающих санитарно-гигиенические показатели рабочей зоны при использовании смазочно-охлаждающей жидкости СОЖ «МИГ-ТЕХНО»  в производственных процессах металлообработки являются:

– Отсутствие задымленности (образование масляного тумана), так как не содержит в составе минеральных масел и в виду малой концентрации  (2-8%);

– Отсутствие аллергенов (свободного хлора, специальных биоцидов и фунгицидов, катионов тяжёлых металлов, нитритов и хроматов) и других веществ действующих на кожный покров (зуд, профессиональные экземы и т.п.);

– Рабочий раствор не горюч и не токсичен при работе, устойчив к биологической деструкции без очистки от загрязнений в течение 6-ти месяцев; с очисткой от загрязнений - до 1,5 лет;

– Рабочий раствор обладает сильными моющими свойствами, что положительно влияет на состояние и сохранность станочного оборудования;

– Рабочий раствор не подвержен бактериологическому поражению, затухания нет, количество бактерий в одном миллилитре СОЖ – 102:

– Запах при использовании раствора не раздражающий (специфический);

– Рабочий раствор биоразлагаемый и как следствие – не затратная утилизация, допускается слив в канализацию;

– СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не содержит сульфированных масел, при разложении которых выделяется сильнодействующее вредное вещество - акролеин. Для примера, в эмульсолах сульфированных масел около 70%. В составе  нет также нитрита натрия – сильного канцерогена.
Изучение токсичности 4%-ной  СОЖ «МИГ-ТЕХНО» показало, что введение ее крысам (весом 120-16 гр.) в дозе 50,100,150 г/кг не вызывает гибели животных. Исследование аллергенных свойств показали, что СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не обладает  сенсибилирующим (увеличение реактивной чувствительности клеток и тканей организма) действием.

Отсутствие достоверного изменения показателей периферической крови (лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина), спокойное поведение белых крыс и кроликов подопытной группы, соответствие колебаний веса у животных подопытной и контрольной групп свидетельствует об отсутствии признаков кожно-резорбтивного действия 4%-го раствора СОЖ «МИГ-ТЕХНО». В связи со 100%-ной выживаемостью экспериментальных животных при ингаляционной затравке в концентрации 200 мг/м3 (острый опыт) CL50 определить не удалось. Пороговая концентрация для СОЖ «МИГ-ТЕХНО» – 33-60 кг/м3. По токсилогическим показателям СОЖ «МИГ-ТЕХНО» соответствует 4-му классу опасности (вещества малоопасные).

Экспертиза, проведенная ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» (см. приложение 1) подтверждает соответствие СОЖ «МИГ-ТЕХНО» следующим  санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам:

­   ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны";

­   СП 2.2.2.1327-03 "Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту";

­   СанПиН 2.1.6.1032-01 "Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест";

­   ГН 2.1.6.1338-03 "Предельно допустимые концентрации (ПК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест";

­   СанПиН 2.1.7.1322-03 "Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления";

­   СП № 3935-85 «Санитарные правила при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками».

2.6.  Инструкция к применению СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

Технологическая инструкция по применению синтетической смазочно-охлаждающей жидкости «МИГ-ТЕХНО» Ту 2499-005-78542765-2007 включает следующие пункты:

1.Назначение.
Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость СОЖ «МИГ-ТЕХНО»  применяется для различных видов механической обработки металлов и сплавов, в том числе плоском, круглом, врезном и профильном шлифовании, точении, сверлении, резьбонарезании, развертывании, фрезеровании, отрезании на ножовочных и круглопильных станках, автоматическом резьбонарезании метчиками и плашками, протягивании, вытяжке, хонинговании.

2. Применение.

«МИГ-ТЕХНО»  является универсальной СОЖ, что обеспечивает ее эффективное применение в широком диапазоне концентраций для различных видов механообработки с учетом индивидуальных особенностей производства (см. «Рекомендуемые концентрации при различной механообработке»).

Применяется в виде 2-8%-ных водных растворов в индивидуальных и централизованных системах подачи в станки. В приготовленных рабочих растворах рН среды от 8,5 до 9,5.

3. Приготовление рабочего раствора.

Для обеззараживания промыть заправочную емкость раствором кальцинированной соды концентрации 1,-1,5%, далее водой до полного удаления остатков соды.  Рабочий раствор приготавливают на основе водопроводной воды (любой жесткости) при температуре не ниже 150 С.

Работы рекомендуется проводить в резиновых перчатках. При попадании средства в глаза их следует промыть проточной водой.

В заправочную ёмкость залить 1/3 часть воды, затем расчетное количество концентрата СОЖ, после чего залить остальную часть воды. Перемешивание осуществляют в течение 10-ти минут и более.

После окончания заливки исходного продукта включить станок и проработать на холостом ходу в течение 30-40 минут до получения однородного рабочего раствора.   Произвести контроль концентрации рабочего раствора СОЖ одним из предлагаемых (см. п.4 настоящей инструкции) способов.

4. Указания по применению.

Для поддержания эксплуатационных свойств СОЖ необходимы текущий  контроль и корректировка  её качества. В соответствии с ГОСТ 12.3.025-80 периодичность контроля рабочих растворов СОЖ на основе синтетических жидкостей следует производить согласно представленных «методов текущего контроля и корректировки параметров качества универсальной синтетической СОЖ «МИГ-ТЕХНО» (см. табл.6):

­    ежедневно (п. 1; 2);

­    один раз в две недели (п.3; 4; 6; 8);

­    один раз в месяц (п.5);

­    один раз в 6 месяцев в ЦГСЭН (п.7).

Для практического применения рекомендуется технология обеспечения работоспособности СОЖ, включающая в себя:

­    регулярную очистку от механических примесей, инородных масел и пены;

­    периодическую аэрацию СОЖ;

­    контроль концентрации рабочего раствора;

­    своевременную корректировку рабочего состава.

Инородные масла и механические примеси для небольших станков с малым объемом заправочной емкости удаляют, как правило, вручную, а  для крупногабаритных станков одним из двух механических способов:

с применением маслосъемных барабанов, удаляя масляную пленку с поверхности барабана с помощью скребка, с которого она стекает в лоток,  а затем сбрасывается в специальную тару или с помощью стримеров, представляющих собой эластичную ленту, натянутую на два вращающихся барабана. Масло налипает при погружении ленты в рабочий раствор СОЖ и в момент выхода ее на поверхность снимается с поверхности ленты с помощью скребка и далее аналогично тому, как это делается с устройствами с маслосъемными барабанами.

Известны и другие, более технологичные и, соответственно, более сложные способы удаления масел, например, с помощью скребковых конвейеров, кассетных адгезионных сепараторов и другие.

Периодическая аэрация – это насыщение СОЖ кислородом воздуха путем подачи через эжектор для исключения застойных зон и подавления развития в них анаэробных бактерий, плесневых грибов и дрожжеподобных бактерий. Зачастую для насыщения СОЖ кислородом достаточно на небольшое время
(15-30 минут) включить простаивающий (неработающий) станок.

Контроль концентрации рабочего раствора СОЖ осуществляют одним из следующих способов: по показателю преломления рефрактометра (для контроля концентрации вновь приготовленного рабочего раствора СОЖ), по величине кинематической вязкости рабочего раствора - лабораторный контроль, а также при необходимости контроль  водородного показателя рН рабочего раствора
с помощью рН-метра или универсальной индикаторной бумаги.

Для корректировки рабочего состава СОЖ применяется водопроводная вода или концентрат СОЖ «МИГ-ТЕХНО». Готовый рабочий раствор работает от 4-х до 6-ти месяцев, при правильной корректировке и своевременном удалении  механических примесей, инородных масел – до 1-1,5 лет.

5. Подготовка станочного оборудования при переходе

на  эксплуатацию СОЖ «МИГ-ТЕХНО».

Для устранения масляно-грязевых отложений и бактериального загрязнения смазочно-охлаждающей системы станков, как последствий их эксплуатации на эмульсолах и других СОЖ, требуется провести гидрохимическую промывку всего станочного оборудования, включая централизованные
системы.

При переходе потребителем на СОЖ «МИГ-ТЕХНО» необходимо предварительно подготовить общецеховую систему подачи СОЖ или смазочно-охлаждающую систему отдельного станка в следующем порядке:

­   слить из системы охлаждения, ранее заправленную, отработанную СОЖ;

­   при сильных загрязнениях и, особенно в заправочных ёмкостях закрытого типа, промыть моечной машиной высокого давления внутренние стенки заправочной емкости;

­    сбить и удалить механически пластовую грязь щётками и скребками;

­   промыть систему охлаждения 10% раствором кальцинированной соды,
затем слить раствор в канализацию;

­   промыть систему охлаждения водопроводной водой от остатков кальцинированной соды;

­   промыть систему охлаждения 0,5-1% раствором антимикробной присадки;

­   промыть систему охлаждения водопроводной водой от антимикробной присадки и сделать анализ на полноту её удаления и на бактериальное
поражение;

­   заполнить систему охлаждения раствором СОЖ «МИГ-ТЕХНО» требуемой концентрации и объёма.

Таким образом, при условии выполнения требований технологической инструкции по применению, своевременно осуществляя текущий контроль
и корректировку параметров качества (см. табл. 8),  СОЖ марки «МИГ-ТЕХНО» обеспечивает:

– стойкость режущего инструмента;

– производительность процесса обработки;

–  качество обработанной поверхности детали и др.;

– экономическую эффективность применения, в том числе взамен одной или нескольких ранее применявшихся СОЖ (с учетом технологической эффективности, стоимости, срока службы, разницы в затратах на транспорт, хранение,
приготовление, эксплуатацию, регенерацию и утилизацию);

– сохранность используемого оборудования;

соответствие современным санитарно-гигиеническим требованиям.

2.7. Методы текущего контроля и корректировки параметров качества.

Методы текущего контроля и корректировки параметров качества  универсальной синтетической  СОЖ «МИГ-ТЕХНО» приведены в табл. 8.

Таблица 8.

Методы текущего контроля и корректировки параметров качества

универсальной синтетической  СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

№ п/п

Контролируемый  показатель

Методы контроля, ГОСТ, ТУ и их периодичность

Норма для СОЖ

Мероприятия по корректировке показателя

1

Внешний вид

Визуальный, ежедневно

Однородная жидкость

Не допускается расслоение СОЖ и выпадение осадка

2

Запах

Органолептический,

ежедневно

Специфический, не раздражающий

Не допускается появления посторонних резких запахов. Замена СОЖ при наличии запаха в процессе эксплуатации.

Для предотвращения запаха необходима периодическая циркуляция СОЖ (оптимально с продувкой воздухом)

3

Концентрация рабочего раствора:

 

 

 

 

- по показателю преломления рефрактометра (для контроля концентрации вновь приготовленного рабочего раствора СОЖ)

Рефрактометрический метод,

при приготовлении рабочего раствора

по показателю преломления рабочего раствора СОЖ определенной концентрации

При пониженной концентрации – добавление расчётного количества концентрата с последующим контролем концентрации и рН, при повышенной концентрации – разбавление водой с последующим контролем концентрации.

 

- по величине кинематической вязкости

Контролируется по ГОСТ с помощью вискозиметра ВПЖ-3,

один раз в месяц

См. график зависимости кинематической вязкости от концентрации рабочего раствора СОЖ

Измерения проводятся после предварительной фильтрации контролируемого рабочего раствора для удаления механических примесей и сторонних масел.

Рекомендуется использовать для измерения кинематической вязкости при 20°С вискозиметр  ВПЖ-3  с диаметром стеклянной трубки 0,43мм. После измерения вязкости по нижеприведенному графику  определяется соответствующая концентрация СОЖ в рабочем растворе.

Продолжение табл. 8.

№ п/п

Контролируемый  показатель

Методы контроля, ГОСТ, ТУ и их периодичность

Норма для СОЖ

Мероприятия по корректировке показателя

4

Водородный показатель  рН рабочего раствора

Контролируется по ГОСТ 6243-75 с  помощью

рН-метра, один раз в неделю

рН  3%-ного водного раствора, в пределах

8,5 ÷ 9,5

В случае отклонения показателя от рекомендуемого интервала 8,5–9,5 рабочий раствор корректируется  концентратом СОЖ или водопроводной водой.

Измерения проводят рН-метром типа  ЛПУ-0,1 Ю., или  рН-340, или другого типа с погрешностью не более 0,1 усл.ед. Допускается определять рН раствора по индикаторной бумаге.

5

Содержание посторонних неэмульгированных масел

Метод центрифугирования по ГОСТ Р.50558-93/ один раз в месяц

< 1 %

Предотвращение утечки масла из гидросистем и систем смазки, установка маслосборника на системах отстоя.

6

Содержание механических примесей:

- массовая концентрация

механических примесей, С;

- средний размер частиц

механических примесей, dэ;

- среднее квадратичное  отклонение размеров частиц, σ

Контролируется  по ГОСТ Р 50558-93           Методы в соответствии с РТМ 1.4.1929-89 раздел 12, один раз в две недели

 

 

 

 

 

 

< 0,30 г/л

 

 

 

 

< 20 мкм

 

 

< 6 мкм

При повышении заданных значений любого из параметров проверить и привести в рабочее состояние систему очистки СОЖ станка.

При отсутствии эффекта заменить СОЖ.

7

 

Содержание микроорганизмов:

- бактерий

 

- грибков

 

 

ГОСТ 9.085-78

Метод «глубинного культивирования», один раз в шесть месяцев

 

 

 

 

< 105 клеток/мл

 

< 103 клеток/мл

Периодическая аэрация, стерилизация СОЖ нагревом и выдержка, добавление или замена СОЖ.

8

Антикоррозионные свойства

ГОСТ 6243-75,

один раз в две недели

Выдерживает

Контроль концентрации рабочего раствора (см. п.3) и при необходимости его корректировка. При отсутствии эффекта – замена СОЖ.

Глава 3.  Внедрение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в промышленное
производство

3.1.  Применение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» на заводе «Авангард»

Результаты использования  отечественной СОЖ «МИГ-ТЕХНО» на ОАО
« Московский машиностроительный завод «АВАНГАРД» приведены в документе «Отзыв на применение смазочно-охлаждающего состава «МИГ-ТЕХНО» № 05СЕ от 12.02.2008г. (см. приложение 2), в котором указано, что данная СОЖ применяется практически во всём парке металлообрабатывающего
оборудования, среди которых имеются и станки ранних периодов выпуска типа токарно-винторезных марки 15А20 и современные универсальные станки с программным обеспечением типа ГФ-2171 и многофункциональные обрабатывающие центры типа САМ-5-850 (рис 18).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спектр обрабатываемых сталей очень широк: от рядового проката до углеродистых, высоколегированных сталей, а также, цветных металлов и сплавов диаметром  30 – 250 мм. Во всех случаях применения  СОЖ «МИГ-ТЕХНО» отмечались более эффективные результаты, чем при применении СОЖ марок типа «Эмульсол ЭГТ».  При  работе с этой СОЖ установлено, что она  не пенится, не способствует образованию коррозии обрабатываемых деталей и деталей станков, не воздействует отрицательно на режущие кромки применяемого инструмента, хорошо смачивает поверхность металла, не разъедает рук работающего. СОЖ «МИГ-ТЕХНО» является экологически чистым продуктом, отработанная жидкость не требует каких-либо мер при утилизации и может сливаться в канализацию без химического разложения в соответствии с ТУ и санитарно-эпидемиологическим заключением.

3.2.  Применение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» на заводе «Салют»

С целью сравнительной оценки и дальнейшего применения на ФГУП ММПП «Салют» в цехе № 41 в систему охлаждения универсального шлифовального станка (рис. 19) вместо ранее применявшейся импортной марки СОЖ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISOGRIND с концентрацией рабочего раствора 2,5% была залита отечественная смазочно-охлаждающая жидкость «МИГ-ТЕХНО». Концентрация в рабочем растворе составляет 2%, разведение производилось в водопроводной воде без предварительной очистки или подогрева.  В акте № 04.41.875 от 22.12.2006г. (см. приложение 3) по результатам испытаний в течение 2-х месяцев, отмечено, что по технологическим, эксплуатационным и бактериальным свойствам СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не уступает ранее применяемой импортной СОЖ и отвечает всем производственным требованиям: обеспечиваются оптимальные режимы резания (для данных типов станков), антикоррозийные свойства рабочего раствора соответствуют техническим условиям, жидкость не склонна к «протуханию», не пенится, не оказывает негативного влияния на кожный покров рук и окружающую среду.

Лабораторией отдела ПКМ были проведены анализы пробы отработанной синтетической СОЖ «МИГ-ТЕХНО (ТУ2499-005-78542765-2007), взятой из цеха № 41 с фрезерного станка ФС-2 № 055 (рис. 20).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторией было установлено, что СОЖ «МИГ-ТЕХНО» подлежит утилизации путём многократного разбавления водой и слива в канализацию.

В цехе № 5 испытания  новой СОЖ, взамен импортной СОЖ Mobilcut-151, проводились  в реальных условиях с октября 2007г. при обработке деталей из жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов на двух токарно-обрабатывающих центрах с ЧПУ модели YV-800/ATC CYCLONE (рис. 21) и
на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ типа В640 Kondia (см. Акт о проведении испытаний. Приложение 4). Концентрация СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в водном растворе составляет 4–5% и контролируется по водородному иону рН в интервале 8,5–9,5. При отклонении параметра рН из указанного интервала рабочий раствор СОЖ корректируется концентратом и водой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате эксплуатации перечисленных станков, в течение 6 месяцев установлено, что СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не пенится, хорошо смачивает и охлаждает обрабатываемые поверхности деталей и режущий инструмент. Коррозия деталей и механизмов станков не установлена. СОЖ «МИГ-ТЕХНО» при попадании на кожу человека не вызывает аллергических реакций.

Химико-технологической лабораторией ОГМет (отдел главного металлурга) составлен протокол № 09.66.4211. от 23.03.2010 (см. приложение 5), подтверждающее, что 3% водный раствор СОЖ «МИГ-ТЕХНО» ТУ2499-005- 78542765-2007 выдержал  испытание на определение коррозионной агрессивности в соответствии с требованиями ГОСТ 6243-75. ОПКМ предприятия проведены исследования и подтверждена служебной запиской ОПКМ от 29.06. 2007 утилизация рабочего раствора СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в установленном на заводе порядке путем разбавления водой без добавления соды.

По результатам исследования синтетической СОЖ «МИГ-ТЕХНО» отечественного производства и сравнительных оценок технологических свойств с импортными аналогами Mobilcut 251, Almosol ЕР при резании жаропрочных и титановых сплавов, СОЖ «МИГ-ТЕХНО» рекомендована к внедрению на предприятии (см. Технический акт о внедрении результатов. Приложение 6).

 

3.3.  Основные параметры опытной эксплуатации

СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

В процессе производственной  эксплуатации в цехе № 5 (токарно - обрабатывающие центры Cyclone VV-800/ATC, фрезерный станок с ЧПУ Kondia 640),

в 41-ом цехе (фрезерный станок с ЧПУ CME FS-2-055,токарные и шлифовальный станки) ФГУПП ММПП  «Салют»  и  на  ММЗ  «АВАНГАРД»  (токарно-винторезные 16А20, универсальные станки с программным обеспечением типа ГФ-217, многофункциональные обрабатывающие центры типа САМ-850) было
выявлено:

Водородный фактор рН 3-5%-ного водного раствора, в пределах  = 8,5-9,5. Фактор преломления рефрактометра – 1,67  для чистого раствора.

Ежедневное испарение СОЖ составляет 2% от емкости бака, что соответствует уровню  зарубежных СОЖ  типа  BLASOCUT.   Первоначальная концентрация СОЖ – 2-8% в зависимости от вида механообработки и марки металла. Ежедневная дозаправка СОЖ производится до первоначальной концентрации.

Отсутствие спец. подготовки системы охлаждения и 3-х дневные простои не дают микробиологического  поражения.   В начале работы (первые 8 часов) происходит «вымывание» окислов предыдущей СОЖ из системы охлаждения. Вследствие этого на деталях (имело место на фрезерном станке) может появиться рыжий налет (не коррозия!), который удаляется при промывке.

В баке станка может образовываться масляная «шапка», которая удаляется ковшом. СОЖ не эмульгирует масло станка.   Срок службы СОЖ  – 4-6 месяцев без замены, при правильной корректировке и своевременном удалении масляных загрязнений – до 1-1,5 лет.   В летнее время при длительных остановках металлообрабатывающего оборудования (2-3 дня) появляется характерный запах, который пропадает через 3 часа работы станка вследствие насыщения СОЖ кислородом, что приводит к подавлению жизнедеятельности бактерий.          Циркуляция СОЖ на работающем станке способствовала увеличению растворенного в рабочем растворе кислорода, что объясняется аэрацией при циркуляции ее в системе.

На работающих станках в связи с интенсивным испарением водной фазы, в том числе и вследствие повышенной температуры в 41 цеху, концентрация рабочего раствора возрастала от 3,0% до 4,2% на первом токарном станке в течение 10 суток эксплуатации и от 2,8 до 3,6 % на втором. Это свидетельствует о необходимости периодической корректировки рабочего раствора.

За период опытной эксплуатации 8 месяцев в 41-ом цехе (с ноября 2006 г.), 6 месяцев  (с октября  2007 г.) в 5-ом цехе ФГУП  ММПП «Салют»  и  5  месяцев  (с ноября 2007 г.)  ММЗ «АВАНГАРД» не выявлено ни одного случая вредного воздействия на организм оператора.

Ухудшение состояния лакокрасочного покрытия станков (потеря блеска, изменение цвета, растрескивание, шелушение, возникновение отдельных очагов коррозии) не наблюдалось.  Согласно ТУ  водный раствор «МИГ-ТЕХНО» не образует токсичные соединения в воздушной среде, что было проверено на практике.

В акте № 04.41.875 от 22.12.06 «О проведении испытаний СОЖ марки «МИГ-ТЕХНО» в 41-ом цехе» отмечено, что  «по технологическим, эксплуатационным и бактериальным свойствам СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не уступает
ранее применяемой импортной СОЖ и отвечает всем производственным требованиям:

– обеспечиваются оптимальные режимы резания (для данного типа станков);

– антикоррозийный свойства рабочего раствора соответствуют техническим  условиям;

жидкость не склонна к «протуханию», не пенится, не оказывает негативного влияния на кожный покров и на окружающую среду».

В  цехе  № 5  СОЖ  «МИГ-ТЕХНО» успешно используется в станках  взамен импортной марки Mobilсut -151, в 41 цехе – взамен  IZOGRIND  и  Вlazocut 4000 CF.

 

3.4.  Результаты внедрения СОЖ «МИГ-ТЕХНО»

Основными результатами внедрения СОЖ «МИГ-ТЕХНО» являются:

­   улучшение основных технологических свойств таких как:

  • стойкость режущего инструмента;
  • производительность процесса обработки;
  • качество обработанной поверхности детали;

­   наличие экономической эффективности применения, в том числе взамен одной или нескольких ранее применявшихся СОЖ (с учетом технологической эффективности, стоимости, срока службы, разницы в затратах на транспорт, хранение, приготовление, эксплуатацию, регенерацию и утилизацию);

­   соответствие современным гигиеническим требованиям;

­   стабильность физико-химических характеристики в пределах норм, указанных в технических условиях на продукт.

­   отсутствие коррозирующего действия на оборудование и обрабатываемый материал;

­   защитное (антикоррозионное) действие на оборудование и обрабатываемый материал;

­   отсутствие разрушающего действия на лакокрасочные покрытия оборудования, на резиновые уплотнения, пластмассовые направляющие, устройства автоматики и другие элементы металлообрабатывающего оборудования;

­   отсутствие обильного пенообразования, дыма, тумана, аэрозоли при эксплуатации;

­   удовлетворительная фильтруемость;

­   отсутствие отложений, пленок, затрудняющих перемещение движущихся частей металлообрабатывающих станков;

­   стабильность при хранении и транспортировании, в том числе при низких температурах;

­   удовлетворительные моющие свойства;

­   высокая микробиологическая стойкость и длительный срок службы водных эмульсий и растворов СОЖ;

­   стабильность эксплуатационных свойств СОЖ в процессе длительного применения – устойчивость к истощению;

­   легкость приготовления рабочих эмульсий и растворов;

­   удовлетворительная разлагаемость отработанной СОЖ при обезвреживании и утилизации, экологическая безвредность отходов.

Таким образом, использование СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в цехах предприятия  взамен ранее применяемых импортных СОЖ и эмульсолов  при металлообработке, улучшило микробиологическую обстановку рабочего места и микроклимат рабочей зоны. Отмечено положительное действие на человека и окружающую среду.

Экономическая эффективность от применения СОЖ «МИГ-ТЕХНО позволяет сэкономить средства и перенаправить их на социальные нужды работников предприятия (зарплаты, отчисления на дополнительное питание, на медицинское обслуживание, лечение, отдых и т.п.) и как следствие, благоприятно влиять на психологическое состояние рабочих  и социальные настроения в коллективе.

Внедрение  в технологические процессы СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими правилами и нормами,  благоприятствует оздоровлению общего микроклимата в цехах,  способствует повышению безопасности труда и поддерживает  экологическую безопасность окружающей среды на должном уровне.

 

 

 

 

 

Глава 4. Эффективность применения СОЖ как фактор, влияющий на экологическую безопасность.

4.1  Необходимость минимизации количества СОЖ  в процессах

металлообработки.

Изменения в законодательстве и повышающиеся требования к защите окружающей среды касаются и количества использования СОЖ в технологических процессах.  Учитывая международную конкуренцию, металлообрабатывающая промышленность принимает все возможные меры по снижению стоимости производства, более эффективному использованию СОЖ с целью минимизации его применения, что положительно влияет на экологию.

Анализ показал, что основные проблемы стоимости вызваны применением рабочих жидкостей, причем стоимость СОЖ в этом случае играет немаловажную роль. Реальная стоимость обуславливается стоимостью самих систем, стоимостью трудозатрат и затрат на поддержание жидкостей в рабочем со -
стоянии, затрат на очистку  как жидкостей, так и воды, а также на утилизацию (рис. 22).

Рис. 22.  Стоимость СОЖ

Влияние количества СОЖ при различных производственных процессах на экологическое состояние окружающей среды неоспоримо. Поэтому, все большое внимание уделяется не только возможному снижению использования смазочных материалов, но и повышению эффективности технологических
процессов применения СОЖ.  Значительное снижение количества используемых СОЖ, как результат использования новых технологий, дает возможность не только снизить стоимость производства, но и улучшит санитарно-гигиеническую обстановку рабочей зоны.  Однако это потребует, чтобы такие функции СОЖ, как отвод тепла, снижение трения, удаление твердых загрязнений, были решены с помощью других технологических процессов, в том числе и автоматизацией процессов подачи (циркуляции) СОЖ для получения требуемых параметров смазочно-охлаждаемой жидкости (расход, температура, со -
став и т.п.)

Современные централизованные системы автоматически выполняют операции приготовления, подачи, охлаждения, стабилизации качества, очистки и регенерации СОЖ. Эти системы применяются для обеспечения жидкостями автоматических линий и гибких производственных систем. СОЖ подается к станкам непосредственно из централизованной установки. Отработанные жидкости возвращаются в установку по подземным трубопроводам. Применение централизованной системы исключает необходимость иметь на каждом станке насос, фильтры и другое оборудование для подачи СОЖ, сокращает простои оборудования и дает возможность поддерживать качество жидкостей в процессе их эксплуатации, что, безусловно, положительно влияет на микроклимат рабочей зоны.

Оптимизация использования СОЖ является комплексной технико-экономической задачей, решение которой во многом зависит (при заданных технико-экономических ограничениях), от сопутствующих эксплуатационных, физико-химических, санитарно-гигиенических свойств и экономических показателей СОЖ. Оптимизация означает нахождение требуемого количества СОЖ, обеспечивающего общую эффективность всего процесса механической обработки.

Например, на станках с ЧПУ зона контакта инструмента с деталью не имеет фиксированного положения в пространстве и устройство подачи СОЖ должно обеспечивать автоматическую коррекцию направления потока. Коррекция угла атаки струй СОЖ осуществляется или по программе от системы ЧПУ, или с помощью автономных следящих систем управления. Контроль параметров СОЖ осуществляется путем встраивания в систему подачи СОЖ автоматической измерительной системы состояния СОЖ.

4.2  Автоматические системы малой подачи СОЖ

Подача СОЖ в зону резания лезвийным инструментом может   осуществляться несколькими способами:

­    свободно падающей струей;

­    напорной струей;

­    струей воздушно-жидкостной смеси или в распыленном состоянии;

­    через каналы в теле режущего инструмента.

При подаче СОЖ свободнопадающей струей (поливом) струя истекает из сопел различных конструкций под давлением 0,03-0,1 МПа, (т.е. под действием силы тяжести) и обильно поливает зону резания. Довольно часто практикуется подача СОЖ напорной струей под давлением 0,1-2,5 МПа. На операциях глубокого сверления давление струи СОЖ достигает 10 МПа. Напорную струю можно подавать как в зону обработки (со стороны задней грани инструмента), так и по каналам в теле инструмента. При подаче в зону обработки скорость напорной струи достигает 40-60 м/с.  В целях уменьшения разбрызгивания, разветвляют поток СОЖ - часть потока направляют в виде тонкой напорной струи, а часть – свободным поливом.

К недостаткам подачи СОЖ высоконапорной струей можно отнести:

­    трудность обеспечения в производственных условиях нужного направления струи СОЖ на режущую кромку инструмента;

­    необходимость тщательной очистки СОЖ, при засорении сопла;

­    необходимость оснащения станка специальной насосной станцией;

­    сильное разбрызгивание жидкости.

Подача СОЖ в распыленном состоянии осуществляется путем смешивания СОЖ и воздуха и в виде аэрозоли направляют в зону резания. Эффективность действия СОЖ при такой подаче объясняется повышением физической и химической активности СОЖ. Распыленные СОЖ применяют на операциях, где применение СОЖ поливом невозможно, при обработке некоторых труднообрабатываемых материалов, когда полив не эффективен, для уменьшения температурных деформации деталей в процессе обработки, а также, для оздоровления условий труда. Аэрозоли с успехом применяют на агрегатных станках, автоматических линиях и станках с ЧПУ, в том числе многооперационных.

Подача СОЖ по каналам в теле инструмента получила распространение при обработке глубоких отверстий спиральными сверлами, твердосплавными сверлами одностороннего резания, ружейными и кольцевыми сверлами,
метчиками, протяжками. Для подвода СОЖ к вращающимся инструментам
с внутренними каналами применяют специальные патроны и масло -
приемники (рис. 24)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 24.   Внутренняя подача СОЖ при глубоком сверлении

 

 

 


Минимальным количеством смазочного материала считается расход СОЖ не превышающий 50 мл/ч.  На рис. 25 приведена принципиальная схема системы с минимальным количеством смазочного материала. С помощью дозирующего устройства небольшое количество СОЖ  (максимум 50 мл/ч) в виде мелких брызг подается на место металлообработки.

Преимущество использования дозирующего устройства состоит в том, что есть возможность применять компьютерные программы, контролирующие весь рабочий процесс.

 

 

 

Рис. 25. Принципиальная схема системы с малой подачей СОЖ.

 

Системы с малой подачей СОЖ имеют одну общую черту: жидкость поступает в рабочую зону в виде мелких капель (аэрозоль). При этом основными проблемами становятся токсичность и поддержание гигиенических норм рабочего места на должном уровне. Современные  разработки систем подачи аэрозолей СОЖ позволяют предотвратить заливание рабочего места, уменьшить потери при разбрызгивании,  улучшая тем самым показатели воздуха на рабочем месте. Таким образом, используя программное обеспечение, можно регулировать факторы, приведенные на рис. 26, влияющие на образование масляного тумана для систем с малой подачей СОЖ.  Загрязнения воздуха в рабочей зоне масляным туманом не должно превышать 10 мг/м3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 26.  Факторы, влияющие на образование масляного тумана

 

 


4.3. Стратегия улучшения экологических показателей СОЖ.

Наряду с экономическими  и другими критериями, экологические (токсилогические) показатели СОЖ, должны учитываться при проектировании и
изготовлении нового продукта. Исходя из разработанной классификации
технологий и методов снижения токсического воздействия СОЖ и жизненного цикла продукции (проектирование–производство–использование–утилизация), предлагается к применению стратегия улучшения экологических
показателей на производстве в части снижения негативного воздействия СОЖ на человека и окружающую среду (рис. 27). При этом на любой стадии жизненного цикла продукции (разработки, использования и утилизации) необходим мониторинг качества СОЖ [39].

 

 

 

Рис.27. Стратегия улучшения экологических показателей

при использовании СОЖ.

Заключение

Одним из центральных вопросов при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в процессах металлообработки является влияние на экологическую и санитарно-гигиеническую безопасность применяемых в технологических процессах различных СОЖ.  Показано, что исследования основных путей поступления вредных веществ СОЖ в организм рабочих и в окружающую среду и возникающие при этом профессиональные заболевания, требуют рассмотрения применения новых СОЖ, более безопасных с одной стороны, а с другой, отвечающих эксплуатационным, технологическим и экономическим показателям при обработке современных материалов.

В главе 1 рассмотрены этапы развития и  назначение СОЖ. Отмечено, что при выборе СОЖ оцениваются его функциональные свойства (смазывающее, охлаждающее, диспергирующее, моющее и др.). Ознакомление с видами применяемых СОЖ позволяет, в зависимости от особенностей операции и режимов резания, характеристик обрабатываемого и инструментального материалов, экологических и экономических соображений,  выбрать то или иное смазочно-охлаждающее средство, оценить его достоинства и недостатки.

Выяснено, что с экологической точки зрения безопасность СОЖ оценивается, прежде всего, такими параметрами как биостойкость (устойчивость к биопоражению), способность противостоять затуханию (неприятный запах), количество бактерий в миллилитре, наличие вредных компонентов содержащихся или выделяющихся в процессе работы и соответственно класс опасности.

Отмечено, что не маловажным параметром при выборе СОЖ как с экологической, так и с экономической точек зрения является способность к минимизации количества образующихся отходов при утилизации и способностью к оборотному  водопользованию. Приведены примеры современных процессов обезвреживания отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей  при экологическом сопровождении машиностроительных производств, которые позволяют эффективно обезвредить отходы до экологических норм для сброса в водоемы или для повторного использования.

Рассмотрены основные положения, регулирующие санитарно-гигиенические требования при работе с СОЖ.  Приведены некоторые основные пункты санитарных правил от 26 сентября 1985 г.  N 3935-85 «Общие требования к приготовлению, хранению и применению смазочно-лаждающих жидкостей (СОЖ) и технологических смазок (ТС) различного класса (водных, водоэмульсионных, масляных, синтетических) и к производственному оборудованию», СП 2.2.2.1327-03 "Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту".

Глава 2 посвящена разработке и испытанию СОЖ «МИГ-ТЕХНО». Отмечено, что СОЖ «МИГ-ТЕХНО» – безмасляное, ингибированное, экологически чистое, водное, синтетическое СОТС. В ее составе содержится смесь жирных кислот и/или кубовые остатки ректификации смеси жирных кислот. Новизна состоит в том, что из состава СОЖ «МИГ-ТЕХНО» исключено минеральное масло и введены фосфор-сера - и азотосодержащие ПАВ, обладающие одновременно биоцидными, противозадирными, антикоррозионными и смазывающими свойствами. Слив в канализацию не требует предварительного биологического разложения. Использование СОЖ «МИГ-ТЕХНО» позволяет повысить стойкость режущего инструмента в 1,2-2,0 раза и качество обрабатываемой поверхности на 1-2 класса, удлинить срок службы СОТС не менее чем на 6 месяцев без ее очистки на рабочих местах, а также исключить выбросы масла в сточные воды и последующее загрязнение территории предприятия.

Оценка эксплуатационных свойств СОЖ «МИГ-ТЕХНО» проводилось лабораторным испытанием при резании жаропрочного сплава ХН73МБТЮ и титанового сплава ВТ3-1 по методике сравнительной оценки эксплуатационных свойств СОЖ разработанной в ГОУ МГТУ «Станкин».

Приведенные сравнительные технологические характеристики и оценки биологической и антикоррозионной стойкости, охлаждающей способности СОЖ «МИГ-ТЕХНО», а так же способ утилизации (слив в канализацию не требует предварительного биологического разложения) и экономическая целесообразность (себестоимость) говорят в пользу дальнейшего применения СОЖ «МИГ-ТЕХНО» вместо импортных СОЖ  в процессах металлообработки.

Среди факторов, улучшающих санитарно-гигиенические показатели рабочей зоны при использовании СОЖ «МИГ-ТЕХНО», можно отметить следующие: отсутствие задымленности (образование масляного тумана), отсутствие аллергенов действующих на кожный покров (зуд, профессиональные экземы и т.п.), рабочий раствор не горюч и не токсичен при работе, устойчив к биологической деструкции, рабочий раствор не подвержен бактериологическому поражению, затухания нет, количество бактерий в одном миллилитре СОЖ-102,   запах раствора не раздражающий, рабочий раствор биоразлагаемый  и, как следствие,  не затратная утилизация, допускается слив в канализацию, по токсилогическим показателям СОЖ «МИГ-ТЕХНО» соответствует 4-му классу опасности (вещества малоопасные).

Отмечено, что выполнение требований технологической инструкции по применению и своевременное осуществление текущего контроля и корректировки параметров качества СОЖ марки «МИГ-ТЕХНО» обеспечивает заявленные эксплуатационные и технологические параметры.

В главе 3 рассмотрено внедрение СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в промышленное производство на московских заводах «Авангард» и «Салют». Приведены основные параметры опытной эксплуатации и результаты внедрения отечественной СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в промышленное производство. Лабораторные и практические испытания подтвердили эксплуатационные и технологические качества, не уступающие аналогичным импортных СОЖ, а в некоторых случаях даже превосходящие их. Показано, что внедрение  в технологические процессы СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не только экономически выгодно, но способствует повышению безопасности труда.

В главе 4  рассмотрены вопросы  эффективности  применения СОЖ, а так же показано, что  минимизация потребления СОЖ и мониторинг его качества в процессах  металлообработки положительно влияет на микроклимат рабочей зоны и на экологическую безопасность окружающей среды, что связано  с уменьшением количества утилизируемых отработанных СОЖ.

Выводы:

Основными результатами внедрения СОЖ «МИГ-ТЕХНО» являются:

­   соответствие современным гигиеническим требованиям;

­   отсутствие обильного пенообразования, дыма, тумана, аэрозоли при  эксплуатации;

­   высокая микробиологическая стойкость и длительный срок службы водных эмульсий и растворов СОЖ;

­   удовлетворительная разлагаемость отработанной СОЖ при обезвреживании и утилизации, экологическая безвредность отходов.

­   улучшение  микробиологической обстановки рабочего места и микроклимата рабочей зоны, т.к. СОЖ «МИГ-ТЕХНО» не содержит сульфированных масел, при разложении которых выделяется сильнодействующее вредное вещество - акролеин. Для примера, в эмульсолах содержится  около 70%  сульфированных масел. В составе  нет также нитрита натрия – сильного канцерогена.

­   отсутствие аллергенов (свободного хлора, специальных биоцидов и фунгицидов, катионов тяжёлых металлов, нитритов и хроматов) и других веществ действующих на кожный покров (зуд, профессиональные экземы и т.п.);

Таким образом, внедрение  в технологические процессы СОЖ «МИГ-ТЕХНО» в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими правилами и нормами,  благоприятствует оздоровлению общего микроклимата в цехах,  способствует повышению безопасности труда и поддерживает  экологическую безопасность окружающей среды на должном уровне.

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники

Нормативно-правовые акты

  1. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30 декабря 2001 г. N 197-ФЗ.
  2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ.
  3. Федеральный закон "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03.99 г. №52-ФЗ.
  4. СанПиН 2.1.7.1322-03 "Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления".
  5. СП № 3935-85 «Санитарные правила при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками».
  6. ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны".
  7. СП 2.2.2.1327-03    "Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту".
  8. СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»
  9. Руководство Р. 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса.
  10. ГОСТ Р. ЕН 12717-2006. Безопасность металлообрабатывающих станков.
  11. СТБ ЕН 13478-2006. Безопасность машин. Противопожарная защита.
  12. ГОСТ Р. ЕН 1127-1-2009. Взрывоопасные среды. Взрывозащита и предотвращение взрыва.
  13. ГОСТ Р. 52338-2005 Чистота промышленная. Методы испытаний смазочно-охлаждающих жидкостей. Москва  Стандартинформ 2005.

4.       Закон РСФСР от 19.12.91 № 2060-1 об охране окружающей природной
среды.

Литература

  1. Акатьев В.А. Производственная безопасность / Учеб. Пособие. – М.: Изд-во РГСУ, 2011. – 820 с.
  2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. Терминология: учебное пособие. /Под ред. С.В.Белова.– М: КНОРУС, 2008. – 400 с.
  3. Беляков Г.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве (охрана труда): Учебник для вузов.– СПб: Издательство «Лань», 2006. – 512 с.
  4. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник. – М.: Машиностроение, 1984. – 334 с.
  5. Варламов С.И. Технология обезвреживания отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей: «Экология и промышленность России», май 2005, с.22-24.
  6. Васильев А.В., Хамидуллова Л.Р. Снижение негативного воздействия смазывающих охлаждающих жидкостей. В научно-методическом и информационном журнале «Безопасность в техносфере», No1, январь-февраль 2008, с. 40-43.
  7. Василенко Л.В., Никифоров А.Ф., Лобухина Т.В. Методы очистки промышленных сточных вод: учебное пособие. – Екатеринбург: УГЛУ Урал. гос. лесотехн. университет, 2009г. – 174с.
  8. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Издательство: МГСУ Страниц: 704 Год издания: 2006
  9. Даниелян А.М., П.И. Бобрик, Я.Л. Гуревич, И.С. Егоров. Обработка резанием жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов. – М.: Машиностроение, 1965, 308с.
  10. Евдокимов А.Ю., Фукс И.Г., Шабалина Г.Н.,Багдасаров Л.Н. Смазочные материалы и проблемы экологии. - МГУП Издательство Нефть и газ РГУ нефти и газа. 2000 - 424 с.
  11. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ.- 2-ое изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1985.- 64 с.
  12. Латышев В.Н. Исследование физических сторон действия смазочно-охл. жидкостей в процессе резания различных металлов / Сборник: Вопросы применения СОЖ при резании металлов. Иваново 1965 – 109с.
  13. Малиновский Г. Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. Свойства и применение. - М.: Химия, 1993.-160 с
  14. Манвелов А. Н.. «Влияние экологической безопасности на социальные настроения в производственном коллективе».  Доклад на IV Всероссийском социологическом конгрессе. Секция 16. Экосоциология Москва. : 2012г.
  15. Основные показатели эксплуатационных свойств водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей / Румянцева Т.А., Поляков А.Н.

// Смазочно-охлаждающие технологические среды. М., 1982. - С.117-122

  1. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение  при обработке резанием: Справочник / Л.В. Худобин, А.П. Бабичев, Е.М. Булыжёв и др. / Под общ. Ред. Л.В. Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. – 544
  2. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова. - М.: Машиностроение. 1988. - 736 с.: ил.
  3. Резников Н.И., Е.В.Бурмистров, И.Г. Жарков и др. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов. – М.: Машиностроение, 1972, 200с.
  4. С. В. Белов, Ф. А. Барбинов, А. Ф.Козьяков. Охрана окружающей среды: Учебник вузов. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.: ил.
  5. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием /под ред. С. Г. Энтелиса, Э. М. Берлинера Справочник. М. : Машиностроение. 1986. – 352 с.
  6. Чебакова И. Б. Очистка сточных вод: Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001г. – 89 с.
  7. Морозов Д.Ю. Биосорбционная обработка сточных вод гальванических производств/ Д.Ю.Морозов, М.В.Шулаев, И.А.Храмова, Г.Ф.Фаттахова // Экология и промышленность России. Август. - 2007. - с. 11 – 13
  8. Парфеньева И.Е. Технология конструкционных материалов. М.: Учебное пособие, 2009
  9. Проскуряков В. А., Шмидт Л. И.  Очистка сточных вод в химической промышленности.  Издательство: Химия 1977 г. -  464 с.
  10. Хамидуллова Л.Р. Биомониторинг и снижение токсического воздействия смазочно-охлаждающих жидкостей: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Тольятти, 2012. 19 с.
  11. Худобин Л. В., Бердичевский Е. Г.  Техника применения смазочно-охл.

средств в металлообработке. М., «Машиностроение», –  1977. 189 с.

 

Internet

  1. Анализ данных по современному состоянию вопроса очистки и утилизации, отработанных СОТС (технопарк РХТУ им. Д.И. Менделеева). - http://oilteco.ru/show.php?page=243
  2. Ассортимент, область применения и свойства СОТС (фирма «АЗМОЛ»). - http://www.azmol.dp.ua/spravka/spr_54.htm
  3. Классификация и назначение СОЖ http://blastair.ru/articles/104-klassifikaciya-i-naznachenie-sozh
  4. История развития СОЖ и аспекты её применения. ООО. «Технология»

technochem.ru

  1. Сайт группы компаний «МАГОС» (высокотехнологичные смазочно-охлаждающие жидкости нового поколения). - http://www.magos-chistota.ru
  2. Производственно-технологическая группа «Регион Альянс»

http://mig-techno.narod2.ru/

  1. Функциональные действия СОТС. // http://u.to/vNCOAw ООО «НижПромОйл»

ДЕТАЛИ ФАЙЛА:

Имя прикрепленного файла:   ВЛИЯНИЕ ВНЕДРЕНИЯ СОЖ МИГ-ТЕХНО НА СОСТОЯНИЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ.zip

Размер файла:    1.23 Мбайт

Скачиваний:   325 Скачиваний

Добавлено: :     10/27/2016 23:00
   Rambler's Top100    Š ⠫®£ TUT.BY