马思特(上海)化学有限公司 金属加工液再生技术及零排放

作者:本网编辑 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2014-05-13
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选择和使用切削液时,很多客户只是考虑其使用性能,如冷却作用,润滑作用,防腐及清洗作用.在成本上,更多的只从使用成本来上来考虑,而大大忽略了其维护成本和后期废液处理成本.

选择和使用切削液时,很多客户只是考虑其使用性能,如冷却作用、润滑作用、防腐及清洗作用。在成本上,更多的只从使用成本来上来考虑,而大大忽略了其维护成本和后期废液处理成本。美国马斯达化学公司除了向机械加工客户提供优质的金属加工液产品外,还从客户对切削液的维护管理和节能减排上做了很多贡献,客户金属加工液的“零”排放是我们始终努力的方向。针对不同客户的车间机加工状态,我们设计了相应实用的管理方案及配套的管理设备。

切削液的减排,甚至“零”排放,主要涉及两个技术环节。

(1)如何去除使用中切削液的固体颗粒

我们可以选用金属加工液维护管理车来解决。金属加工液维护管理小车体积小巧,既可以抽取液体也可以抽取固体,抽入的液体经过过滤后还可方便高效的排出。液体中的固体被设备内置的过滤袋滤除存放在滤框内,可人工方便的清除。50μm标准的液体过滤精度,非常适合中小型机加工车间机床冷却液的清理、过滤和日常维护。200~300L/min的抽排液流量,可以在10min内将液槽过滤一遍,极大的减轻了车间工人的劳动强度,减少了机床的停机时间,提高了生产效率。

(2)如何去除切削液中混入的污油

无论是进口或国产的水基切削液,在常规使用中都会遇到切削液变质以及废液的处理及排放等问题。机床设备在工作过程中会有大量导轨油、主轴油、液压油以及铁屑、灰尘等各种杂物混入切削液,这其中包含大量的细菌微生物,所有这些杂质都是细菌大量繁殖的食物。导致切削液发臭变质的根本原因就是细菌微生物在切削液中大量生长繁殖的结果。细菌有好氧菌和厌氧菌两类,无论那一类细菌都会对切削液带来很大危害。

切削液的腐败变质,不仅给金属切削加工造成很多不良后果,而且造成切削液的极大浪费。为了防止切削液使用中的腐败变质,人们在提高切削液本身抗菌能力的同时,在切削液的后序管理中也采取了如:控制浓度、撇除浮油、定期投放杀菌剂等办法。这些手段的确能非常有效的延长切削液的寿命,但对乳化在切削液中的大量污油却无能为力,这些乳化污油即容纳了大量细菌且又是细菌的食物。根据经验当切削液中的乳化污油含量超过3%时,就会出现切削液粘度增加、切削冒油烟、机床变脏、切削液消耗量增加和刀具耐用度下降等现象。

综上所述,我们可以发现存在于切削液中的污油及各种污物是导致切削液腐败变质的最重要根源。水基切削液的再生处理技术正是针对这种现状而产生的。

切削液再生技术

20世纪70年代美国马斯达化学公司首创了水基切削液的再生概念,这个概念得到一再提炼,如今已升华为切削液管理的“量体裁衣的程序”。它的设计思想是建立在让用户持久地保持切削液的性能,大大地提高刀具、砂轮的使用寿命,并从根本上降低切削液用量,减少切削液排放,节省废液处理费用,减少机床停机时间,提高劳动生产率,力求达到零排放的目标。

切削液再生技术,即是利用物理原理采用相关机械设备非常有效地清除存在于切削液中的各种污油和杂质。通过每30~60天定期对切削液进行再生处理,可使切削液始终保持在一个良好的工作状态。经高速离心机再生处理过的切削液,其污油含量低于0.5%,杂质颗粒小于5μm。

移动式冷却液再生系统TOT-STAR(图)是实现高效除油的经典设备,该设备非常适合中小型机械加工工厂的在线使用,具有结构紧凑、可轻便移动、高速离心分离污油、净液暂存的特点。系统PLC控制,充分考虑到车间现场使用的操作细节。

与传统的低速离心机不同的是,该设备配备了不锈钢碟片的高速离心机,可达10000r/min,可处理pH值在5~14,温度在100℃以下的金属加工液。运行时可产生6500g的离心力,可以起到液-液(金属加工液和污油)的高效分离。

为了得到最好的分离效率,油和水的分离界面应当调整到合适的位置。含油的水:分离界面应当位于分离碟片的内部,分离界面越是靠外,分出的油含水越少。分离界面取决于水和油的密度比率(流体静力学平衡)。假设水的密度保持不变,当油的密度改变时,分离界面将会改变,分离界面的位置可以用比重环来调节至平衡状态。

在机械加工车间中,金属加工液的比重与污油的比重约为1:0.9,比重环一般较为固定,如有偏差,可以通过更换不同型号的比重环来达到高效的污油分离效果。

应用案例介绍

某客户为汽车零部件生产制造商,工件材质为铸铁件及铝合金件。为方便切削液的日常使用管理,客户选择了TRIM品牌的切削液,用一个型号的切削液用于两种材质的不同加工工艺。该客户有金属加工机床50台。同时该客户拥有约10台的清洗机,用于工件工序间及成品清洗。客户配有专人负责切削液和清洗剂的日常维护管理。客户对铸铁屑及铝屑进行了压块处理,对于压块后的切削液残液进行定期回收处理。

客户设备配置:一台小型的机床维护管理车LI’L SUCKER 80;一台移动式冷却液再生展TOT-STAR;一只切削液自动混配器MASTER MIX;一套切屑压块回收系统。

现场日常工作模式为:每天用LI’L SUCKER 80和TOT-STAR处理车间5台机床,每两周将车间的50台机床处理一遍。其余时间用TOT-STAR处理压块收集液及清洗剂。

在机床液槽里待处理的液表面覆盖有一层厚重的污油,充满了大量精细的固体颗粒而显得格外的混浊。TOT-STAR移动式冷却液再生设备,通过浮球吸口将脏液吸入设备,进行高速离心分离处理(10000r/min,产生6500g的离心力做液-液分离,即将切削液中的污油给分离开来)。

处理后的液体表面污油消失(处理后净液出口的切削液污油含量低于0.5%),切削液也清爽许多。用折光镜来测,刻度会更清晰。其中的精细颗粒也消失了(5μm以上的颗粒的去除能力可以达到95%)。

污油从TOT-STAR的污油口流出,且污油的含水量很低。一方面减少了处理过程中切削液工作液的带走量,另一方面提高了污油的回收处理的价值。处理后的净液在理化性能指标上基本保持不变,而污油和固体小颗粒全部消失。对处理前、处理后和污油三种样品进行了实验室检测(表)。从检测结果分析可知:

(1) 折光读数从处理前的18.0到处理后16.7,有降低。原因是,通过高速离心,大量污油被分离,而污油的存在会使得折光读数虚高。

(2)pH值从处理前的9.09到处理后的9.15,基本保持不变,有细微升高。原因是,污油呈弱酸性,去除了弱酸性的污油,切削液pH会有细微升高。

(3)污油含量从处理前的4.9%到0.2%,大量污油被分离。

(4)细菌读数从处理前的104到处理后的103,降低了一个数量级。原因是细菌大多附着在污油上,随着污油的去除,细菌会被带走一部分。

(5)这是一个非常高的分离精度,特别是对于精密加工而言,对改善工件的表面质量有很大帮助。

通过上述处理,可以极大的延长切削液的使用寿命,减少切削液的排放,甚至可以达到“零”排放。

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