مهندس قبادی و فناوری

مواد خنک‌کننده(coolant)

با توجه به اهميت و نقش مواد خنک‌کننده در عمليات سنگ‌زنی، به اختصار مزيت و تاثیر استفاده از مواد خنک‌کننده و روش محاسبه شدت جريان توضيح داده می‌شود.

مزيت‌هاي استفاده از مواد خنک‌کننده و روان‌كار در عمليات سنگ‌زنی عبارتند از:

1- ايجاد صافي سطح بهتر و افزایش راندمان سنگ سنباده

2- جذب حرارت ناشي از عمليات سنگ‌زنی و انتقال حرارت به خارج از محل سنگ‌زنی

3-تميزكردن و شستشوي قطعه كار و سنگ سنباده

4-كاهش اصطكاك و حرارت ناشي از اصطكاك مابين قطعه كار و سنگ سنباده

5 - محافظت ابزار و قطعه كار و دستگاه سنگ‌زنی در مقابل خوردگي

6- پايداري حرارتي قطعه كار و سنگ سنباده و دستگاه سنگ‌زنی

لازم است سنگ‌زنی با استفاده از مواد خنک‌کننده مناسب انجام شود و انتخاب مواد خنک‌کننده مناسب، به گونه‌ای است که بتواند از آسيب زدن به قطعه كار جلوگيري نمايد. هم‌چنین طراحی نازل دستگاه جهت خنک کنندگی مطلوب و شستشوی مؤثر، دارای اهميت است. عدم وجود ناخالصي در مواد خنک‌کننده، برای کيفيت سطح  ناشی از سنگزنی اهمیت دارد و همین موضوع ضرورت استفاده از فيلتر مناسب را ایجاب مینماید. در مواردی که سطح تماس سنگ سنباده و قطعه کار زياد است بایستی مقدار فراواني از مواد خنک‌کننده به طور صحيحی به منطقه تماس آن‌ها برسد.

انواع مواد خنک‌کننده عمليات سنگ‌زنی به دو گروه تقسيم می‌شوند. گروه اول سيالات با پايه روغني و گروه دوم سيالات با پايه آب می‌باشند. سيالات با پايه روغني قدرت روان‌کاری خوبي دارند كه موجب ايجاد صافي سطح خوب و افزايش عمر ابزار می‌شوند.

اجزاي تشكيل دهنده مواد خنک‌کننده با پايه روغني، بشرح ذيل است.

  • ماده افزودنيEP
  • ماده افزودني چرب كننده
  • عامل ايجاد چسبندگي
  • روانكارهاي جامد
  • روغن پايه

مواد خنک‌کننده با پايه آب از قدرت خنك‌كنندگي خوبي برخوردار هستند و انواع آن‌ها عبارتند از:

  • روغن‌های امولسيون شونده
  • امولسيونهاي شيميايي (سيالات نيمه سنتتيك)
  • محلولهاي شيميايي (سيالات سنتتيك)

هدف از کاربرد مواد خنک‌کننده : مهمترین اهداف بکار بردن مواد خنک کننده در فرایند سنگزنی عبارتند از پراکندگی حرارتی، روانکاری، ممانعت از پرشدن خلل و فرج سنگ سنباده، محافظت دستگاه و قطعه کار در مقابل خوردگی، جابجایی براده ها از محل سنگزنی که بشرح ذیل میباشد.

پراکندگی حرارتی:در حين سنگ‌زنی در محل تماس سنگ سنباده و قطعه کار امکان ايجاد گرمای با  درجه حرارت حداكثر 350 درجه سانتيگراد وجود دارد، بخشی از اين انرژی حرارتی به مواد خنک‌کننده منتقل می‌شود و با پراکندگی آن از بروز سوختگی و ایجاد نشانه هایی بر روی قطعه کار جلوگيری می‌شود.

با توجه به اهمیت خنک کنندگی و توزیع حرارتی مواد خنک کننده عملیات سنگزنی، چگونگی انتقال حرارت عناصر مختلف عملیات سنگزنی در جدول ذیل ارائه میگردد

ماده منتقل كننده حرارت

درصدانتقال حرارت نامطلوب

درصدانتقال حرارت مطلوب

مواد خنک‌کننده

18%

64%

براده

15%

15%

قطعه كار

56%

14%

 

 

 

 

 

 

 

 

 روان‌کاری: مواد خنک‌کننده مصرفی، بايد قابليت روانکاری و کاهش نيروی اصطکاک مابين سنگ سنباده و قطعه کار در عملیات سنگزنی را داشته باشد.

ممانعت از پر شدن خلل و فرج سنگ سنباده: لازم است چشمه ها و يا خلل و فرج (porosity) سنگ سنباده باز نگهداشته شود و از پرشدن آنها توسط براده‌های ناشی از سنگزنی و ذرات سنگ سنباده از طریق مواد خنک‌کننده ممانعت شود تا امکان نفوذ ذرات ساينده در سطح قطعه کار و براده برداری از آن و افزایش راندمان سنگزنی ميسر گردد.

جابجايي براده‌ها از محل سنگ‌زنی: بایستی براده‌هايي كه ناشي از سنگ‌زنی می‌باشد توسط مواد خنک‌کننده از محل تماس سنگ سنباده و قطعه كار دور شود تا اختلالي در سنگ‌زنی و كيفيت سطح مورد نظر ايجاد نشود، بنابراين در عملیات سنگزنی جريان پر قدرت مواد خنک‌کننده اهمیت دارد.

محافظت در مقابل خوردگي: قابليت محافظت محفظه سنگ‌زنی و سطح قطعه کار در مقابل اكسيد شدن و خوردگي توسط مواد خنک‌کننده، ضرورت دارد.

مهم‌ترین مواد خنک‌کننده متداول :

  روغن با افزودني هاي EP : براي سنگ‌زنی با سنگ سنباده  نیترید برون(CBN)، مناسب ترين مواد خنک‌کننده، روغنهای با افزودنی EPاست. خصوصيات روان‌کاری خوب آن در محل تماس سنگ سنباده و قطعه كار، باعث افزايش عمر سنگ سنباده و ايجاد صافي سطح خوبي روي قطعه كار می‌شود. معمولا براي سنگ‌زنی پيچ و چرخدنده و عملیات پرداخت كاري، از اين نوع مواد خنک‌کننده استفاده می‌شود.

امولسيون آب و روغن : اين نوع مواد براي سنگ‌زنی با سنگ‌های نیترید برون يا الماس مناسب است و علت آن  قابليت خنك‌كنندگي خوب اين خنک‌کننده می‌باشد. اين امولسيون از مخلوط آب با 2/0 درصد تا 2 درصد روغن تشكيل می‌شود.

حلالهاي آبي با افزودني هاي EP : اين نوع مواد خنک‌کننده از قابليت مرطوب يا خيس‌كنندگي خوبي برخوردار است و براي سنگ‌زنی با سنگ الماس توصيه می‌شود. مخصوصاً مواقعي كه ذرات ساينده درشت براي عمق نفوذ متوسط در نظر گرفته می‌شود مناسب است.

آب و افزودني ضد زنگ: مواد خنک‌کننده‌اي كه شامل آب و افزودني ضد زنگ باشد براي سنگ‌زنی مطلوب نيست و ممكن است زيان آور باشد زيرا سنگ سنباده نیترید برون  در آب با دماي بالا، از نظر شيميايي پايدار نيست.

مواد خنک‌کننده با PH بالاتر از 9 و درجه حرارت بيشتر از 30 درجه سانتيگراد، نبايد استفاده شود زيرا امكان تأثیر آن بر استحكام چسب‌های رزيني سنگ سنباده وجود دارد.

 در صورتي كه تصفيه مواد خنک‌کننده با فيلترهای داراي منفذهای با ابعاد 30 تا 80 ميكرون انجام شود، می‌تواند باعث صافي سطح بهتر قطعه كار و طول عمر بيشتر سنگ سنباده شود.

 

 

 

منابع:

-فناوری و محاسبات سنگزنی  تالیف مهندس محمود قبادی  انتشارات دادخواه

- Precision grinding‐ Slip Naxos 

-Studer grinding data 1987