بررسی مواد خنک کننده (Coolant)

بررسی مواد خنک کننده (Coolant):

با توجه به توسعه ی مواد و همچنین انواع گوناگون ماشینکاری در صنعت ، به کارگیری خنک کننده (Coolant) یکی از ملزومات مهم در ماشین آلات CNC می باشد چراکه استفاده از آن موجب تعدیل دمای بالا ، از بین بردن اصطحکاک میان ابزار و قطعه کار و همچنین زدودن تراشه های حاصله از براده برداری می شود ، لذا محصولی با کیفیت بهتر را ارائه می دهد .

لازم به ذکر است که روشهای گوناگونی وجود دارد که باید با توجه به فرآیند ماشینکاری بهترین روش را برگزید تا بتوان بازدهی قابل توجهی را فراهم آورد .

 

کاربرد Coolant :

Coolant و Lubricant اصطلاحاتی هستند که همیشه به جای یکدیگرمورد استفاده قرار می گیرند اما یک نکته حائز اهمیت این است که ، همه مواد خنک کننده روان کننده نیستند .

Cooling :

 در حین عملیات برارده برداری با توجه به اصطحکاک ایجاد شده میان ابزار و قطعه کار ، دمای حاصله افزایش می یابد بنابراین برای تعدیل دما می توان از مایع خنک کننده استفاده کرد لازم به ذکر است که مایع خنک کننده در فرآیند های تولید مداوم وعملیات برش سنگین که در یک بازه زمانی طولانی انجام می گیرد ، کاربرد موثرتری دارد .

 

 

Lubrication :

هدف اصلی Lubrication  کاهش ضریب اصطحکاک میان سطح ابزار و تراشه است که منجربه کاهش گرما در حین عملیات ماشینکاری می شود .

 

 

 

Delivery method of coolants :

خنک کننده ها Coolant)) در اشکال متعددی وجود دارد که در ذیل به رایج ترین اشکال آنها اشاره می کنیم :

 

Air  :

در این روش تراشه های ایجاد شده تخلیه می شوند اما کاربرد روان کاری ندارد همچنین Air coolant به اندازه خنک کننده بر پایه آب و یا روغن موجب خنک کاری نمی شود و بیشتر در مواردی مورد استفاده قرار می گیرد که در تماس مستقیم با قطعه کار باشد زمانی که شوک حرارتی ، انبساط و یا انقباض سریع یک قطعه ممکن است رخ دهد که بیشتر برای قطعات پلاستیکی صدق می کند .

 

Mist  :

این نوع خنک کننده بیشتر در مواردی که ضرورتی برای تخلیه تراشه و یا گرمای ایجاد شده نیست مورد استفاده قرار می گیرد.

چه بسا که قطعه کار و ابزار تحت فشار اضافی قرار نخواهند گرفت . اما می توان برای اپراتور مشکل ساز باشد چرا که بخار ایجاد شده در محوطه دستگاه پخش می شود و امکان مشاهده برای اپراتور را دشوار خواهد کرد .

 

Flood  :

Flood یکی از رایج ترین و پرکاربردترین روش ها برای کنترل گرما و زدودن تراشه ها از منطقه برش می باشد . این روش یکی از بهترین روش ها برای خنک کاری و روانکاری می باشد .مهمترین مزایای آن قابلیت انعطاف پذیری است در فرآیند drilling برای ایجاد یک سوراخ با قطر عمیق مستلزم فشار بیشتر برای حذف تراشه است چرا که در روش Air تنها فشار مستقیم هوا مطرح است که تنها موجب خنک کاری خواهد شد و فاقد هرگونه روانکاری است .

 

High Pressure  :

این سیستم همانند Flood coolant است اما می تواند بیش از 1000 psi را تحویل دهد، یکی از مزیت های مهم این سیستم قابلیت حذف تراشه از سطح قطعه کار است اما نکته حائز اهمیت این است که سیستم High Pressure بیشتر در عملیات حفاری کاربرد دارد زیرا فشار بیش از حد ممکن است منجربه شکستگی ابزار با قطر کوچک شود.

 

Type of coolants

Liquid

خنک کننده را می توان در چهار دسته تقسیم بندی کرد :

Straight oil

 Straight oil روغن هایی هستند که امولسیون Emulsion نمی شوند ( به صورت قطره های ریز یک مایع مانند روغن در مایعی دیگر مانند آب به صورت پراکنده در هم آمیخته شده است.) به صورت کلی ترکیبات آن بر پایه Mineral و Petroleum oil می باشد . این ماده همچنین حاوی Polar lubricants  می باشد، همچنین حاوی Sulphur ،  Chlorine ، Phosphorous است.

 

 

 

Synthetic fluid

Synthetic fluid ها بر پایه ترکیبات آلی و قلیایی هستند که با فرموله شدن و افزودن برخی مواد از خوردگی جلوگیری می کنند لذا می توان آن را یکی از خنک کننده ها که می تواند بهترین عملکرد را ارائه دهد معرفی کرد .

 

 

Soluble oil

 Soluble oil معمولا پس از مخلوط شدن با آب یک امولسیون (Emulsion) ایجاد می کنند، این در حالی است که می تواند عملکرد مناسبی در حالت رقیق ارائه دهد و عملیات انتقال حرارت و روانکاری را منجر شود .

 

 

Semi-synthetic oil

با ترکیبSoluble oils  و Synthetic fluid می توان Semi-synthetic fluid بدست آورد، لازم به ذکر است که عملیات انتقال حرارت به درستی انجام می گیرد.

 

 

 

Gels

در برخی از انواع براده برداری می توان از خنک کننده به صورت Paste و یا gel استفاده کرد که بیشتر در عملیات drilling و tapping کاربرد دارد برای مثال در اره نواری یک پوشش در اطراف ابزار احاطه می شود.

 

Aerosols

یک نوع خنک کننده می باشد که در  آن هوا با قطرات مایع به اطراف پراکنده می شود و نحوه انتقال آن از طریق فلوت ابزار می باشد ، بنابراین باید توجه داشت که انتقال خنک کننده از یک دستگاه به دستگاه دیگر متفاوت می باشد .

 

CO2 coolant

CO2 coolant به عنوان خنک کننده استفاده می شود که از طریق مایع تحت فشار به محل برش ارسال می شود .

که منجربه کاهش دما می شود که یا از طریق نازل های خارجی و یا از طریق اسپیندل تحویل داده می شود که منجربه تعدیل دما ابزار و قطعه کار می شود .

 

 

Through Coolant Hole :

 

در این سیستم مایع خنک کننده از طریق مرکز اسپیندل و ابزار که برای این منظور به صورت خاصی طراحی شده است منتقل می گردد . در واقع مایع خنک کننده از طریق مجاری داخلی ابزار و نوک ابزار خارج می شود .

 

 

 

یکی از مزیت های این سیستم که می توان به آن اشاره کرد ،ایجاد سوراخ های عمیق است.

به عنوان مثال برای انجام عملیات  drilling قبل از اینکه دمای drillpoint افزایش پیدا کند باید در حین بالا رفتن drill ، مایع خنک کننده به داخل سوراخ نفوذ کند و موجب تعدیل دما و زدودن تراشه ها شود اما نکته حائز اهمیت این است که برای ایجاد سوراخ های عمیق مناسب نمی باشد . چرا که ممکن است در این میان تراشه ها دوباره توسط مایع خنک کننده داخل سوراخ هل داده شوند و همجچنین دمای متناوب گرم و سرد موجب شکستگی ابزار و قطعه کار خواهد شد  لذا با در نظر گرفتن زمان تولید این فرآیند قابل توجیه نخواهد بود، در این میان بهترین روش برای جلوگیری از آسیب های احتمالی Through Coolant Hole می باشد . بنابراین می توان نتیجه گیری کرد که سیستم T.C.H  عملکرد بهتری نسبت به خنک کننده های خارجی دارد ، این نوع سیستم امکان تخلیه تراشه را بهتر فراهم می کند و فرآیند براده برداری را روانتر و موجب کاهش دما قطعه کار و ابزار می شود لذا کیفیت محصولات تولید شده را تضمین می کند .

 

 

لذا T.C.H در برنامه های چالش برانگیز که شامل استفاده از مواد سخت و ساینده است عملکرد مطلوب تری را ارائه خواهد داد و همچنین برای سوراخ کور نیز مناسب تر می باشند زیرا می تواند به راحتی تراشه ها را از طریق فلوت ابزار Flute به بیرون هدایت کند پر واضح است که این سیستم منجربه افزایش تولید و کیفیت هرچه بیشتر محصول می گردد .

 

 

این  سیستم خنک کننده بیشتر از 300 psi مایع خنک کننده  به ابزار منتقل می کند و موجب برش های سنگین تر و سوراخ های عمیق تر می شود از دیگر مزیت های این سیستم می توان عمر ابزار را افزایش داد، کاهش گرما ، از بین بردن تراشه ، کاهش خوردگی ابزار، بنابراین میتوان قطعات با کیفیت بیشتری را تولید کرد و میزان حداکثر دور دقیقه 15000 می باشد .

علاوه بر مزیت های ذکر شده می توان به ایجاد برش های دقیق وتمیز تراشاره کرد چراکه میزان سایش میان ابزار و قطعه کار را کاهش می دهد .

 

برخی از ماشین سنتر ها مایع خنک کننده را از طریق اسپیندل عبور نمی دهند و از طریق اتصال مخصوصی که در کنار اسپیندل تعبیه شده است انتقال می دهند. بنابراین در این سیستم نیازمند Toolholder های مخصوص با  extension armsمی باشد تا بتواند اتصالات را در موقعیت مناسبی قرار دهد .  زمانی که  Toolholderدر اسپیندل قرار می گیرد extension arms ها اتصال را کامل می کند تا مایع خنک کننده بتواند از درگاه اسپیندل و مجاری ابزار عبور کند .

 

 

 

 

 

مقاله ی فوق در واحد تحقیق و توسعه ی خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنظیم گردیده است.

استفاده از مقاله ی فوق با ذکر نام بلامانع میباشد.