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最小量润滑(MQL)生产工艺:一个全新的空气净化标准

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-03-15 13:10:22

最小量润滑或MQL(Minimum quantity lubrication)是一种生产方法,其流行程度在汽车和航空领域尤其明显。我们将尽力描述整个过程以及它如何影响工作环境和特别是空气净化过程。在一些出版物中,这种方法也被称为准干式切削(Near Dry Machining)。

微量润滑生产工艺

背景

最小量润滑是解决在金属加工过程中使用大量油和水的问题的解决方案。

随着生产和金属加工率的提高,使用切削剂和润滑剂(已知为冷却剂)的使用量也在增加,虽然冷却剂很贵。

通过减少石油和水的消耗,最小量润滑可以用来确定主要的成本节约并减少对环境的影响。部分原因是随着时间推移,石油和清洁水的会成本一直上涨,同时许多地区的水也是稀缺商品。由于当地法规和法律的规定,一般来说,处理受污染的水和废油的费用也更高。另一个优点是,由于工艺中的空气净化,少量的油随着空气流离开工艺过程。

换句话说,减少使用冷却液当然会节省大量的成本和环境效益。

什么是最小量润滑(MQL)?

传统的工艺是将工件和工具浸入冷却液来提供冷却和润滑,最小量润滑过程包括在将油注入压缩空气流之前将其雾化,然后将其导入您的工具和工作片。换言之,它们用空气冷却,而油则用来润滑减少摩擦。

这种方法在各种应用中至少有15年的历史。该方法设计用于在开发阶段早期冷却剂的机床中进行了测试,其中不需要对机器内表面进行任何特殊设计。

当使用“传统浸没”方法时,由于大量的冷却剂不断供应到工艺中,芯片和其他金属加工残余物从完全水平的表面冲刷出来。当为这种类型的机床引入最小量润滑时,金属加工残留物的沉降和运输是重大问题和主要限制。在适用于最小量润滑的现代机械中,目标是最小化或完全消除可能发生沉降和堆积的表面类型。

此外,在这个早期阶段,用于最小量润滑的设备建立在现有机器上,我们现在称之为外部冷却液供应(空气和冷却液)。为最小量润滑而设计和改造的现代机床几乎总是具有内部冷却液供应。对于内部冷却液供应,空气和冷却液通过机器、刀架进入内部通道并最终进入工具。这意味着您可以更加准确地控制冷却和润滑,您可以进一步减少供应的流体量并消除“阴影”的风险,因为工具和刀架可防止空气和冷却液流入关键区域。

现状和未来

从纯粹直观的角度来看,可以很容易地了解最少量润滑提供的优势,例如减少油和水的消耗量,减少冷却剂废液和金属加工残留物,以便回收利用。

然而,一些问题仍然存在,例如金属加工残留物的清除,某些工艺中的应用困难和冷却不足(如深钻操作),限制金属加工导致高温(磨碎),难以处理材料(如Ti镍合金)以及特殊操作(珩磨和钻孔小孔)。由于沉淀和小的固体金属氧化物颗粒被油结合,并且通常形成难以除去的厚而硬的涂层,所以清洁机器的需求也增加。您经常被迫确保更经常和更全面的机器维护程序。最小量润滑也会增加机器中工具和轴承的磨损。

不同行业之间的变化速度是不同的,尤其是汽车行业是一个强大的推动力,毫无疑问,最小数量润滑正变得越来越流行,而问题正在缓解。制造业与机械和刀具制造商以及冷却剂生产商一起不断推动这一发展,以此作为提高生产率,安全性和可用性的一种方式。

传统的空气净化工艺

为机床创建安全系统的一个重要因素是空气的管理。通常情况下,机器外壳可防止受污染的空气通过您的设备传播,这是全封闭式工艺。该外壳总是有一些开放空间和用于更换工具,移动工件,维修和维护等的临时开口。为了防止污染空气从这些开口漏出,机器外壳通常通过强制空气提供负压。这些空气在返回设备或排放到大气之前必须清除杂质,称为空气过滤。

加工过程中的空气含有的污染水平一般用mg/m3表示,这就是为什么这些系统中的过滤器必须是自动清洗和排放,以确保连续运行时有足够的使用寿命。安全性、可用性和拥有成本是选择过程空气净化系统的关键参数。

从历史上看,原则上已经确定需要两种类型的过程空气过滤系统,一个用于湿式(油雾分离器等)和一个用于干式加工(滤筒除尘器等)。混合过程肯定会发生,但这主要是由于过程空气过滤管道系统或抽取点的设计中的粗心造成干湿过程偶然混合的结果。这仅仅是在同一个萃取系统中混合干湿排放的情况。

少量的湿式要素可以在被定义为干法的情况下发生,例如由干法加工中的轻油涂层或工件上的残油,以及在湿法中存在固体颗粒,例如作为金属加工的残留物。

这为处理这些情况提供了一系列解决方案,湿式颗粒在干式排放中的有参与,反之亦然。例如,粉尘收集器设置有连续注入石灰或其他吸收材料以结合湿式成分,而油雾配备有预过滤器或惯性分离器以尽可能多地除去固体颗粒并且尽可能保持循环油的纯净。

最小量润滑如何影响过程空气净化的要求?

最小量润滑为处理空气净化添加了全新的维度。排放物不再是潮湿或干燥的,而是包含湿式和干式的不同程度。这不是由于故障引起的混合过程,或者是由于某种原因,粘胶颗粒在湿法过程中已经设法渗透到干法或固体颗粒中,而是干法和湿法的混合的问题是最小量润滑的正常情况。随着排放量的变化,过程空气过滤产生了全新的需求和要求。湿式和干式的传统设备必须被修改或用新的替换方法以应对过滤效率和使用寿命的要求。尽管如此,用户对生产率、安全性和可用性的要求依然存在,这就是为什么需要专门设计用于最小量润滑的过程空气过滤设备的原因。

例如,使用一个集尘器与石灰进料以吸收相对高的粘性的成分是完全不合理。确实,你可以使它工作得很好,但是你将会产生大量的必须加以管理和处理的污染石灰。您必须调整技术以满足新的要求。

设计用于处理来自最小量润滑的空气排放物的过滤系统时的一个难点在于表征污染物。干湿比是多少?湿部件和干部件的尺寸比例是多少?如何进行测量以及适合使用哪些设备?你如何清洁过滤器?在生产周期中加班多少?

什么是Filtac?

以下工艺和测试设备的广泛映射为新的最小量润滑过程中,我们的Filtac,作为FibreDrain技术的一部分,已经开发出一种方法来定义流程并产生输入数据的支配滤波器的选择参数。为了粗略表征,我们选择使用传统的干式和湿式过滤方法,并在它们之间定义了最小量润滑典型的新问题。在没有任何商定的术语的情况下,我们选择将这些半湿和干湿成分称为湿成分和干成分的比例。

尝试使用传统方法并不好,Filtac已开发新的过滤系统以确保令人满意的可操作性。

该特性最好通过这一图像来描述:

FILTAC

除了最小量润滑需要特殊的新开发的过滤器以满足设定的要求之外,关于对特定过程进行修改的变化率很高,并且部分地对于传统过程空气净化和最小量润滑之间的变化是开发灵活的过程过滤系统的一个原因。例如,动力总成工厂不具有均匀的排放。通常情况下,干式,湿式和最小润滑过程混合使用。随着每一年的过去,汽车行业正在经历着越来越高的变化率,因为新产品取代了不断增长的旧产品速度,如果能够在不同的应用领域之间轻松移动并保持长时间的高度灵活性,这对用户来说是一个主要的好处。这只是能够调整交付系统以适应从最小润滑量到传统“淹没”(油雾分离)的所有优点。

Filtac具有用于实现这种灵活性称为Filtac MQL(专利申请中),这意味着,一旦系统安装完毕,就可以在基本上改变过滤和处理系统的情况下,只需在半干、湿、中性的不同应用领域,很大程度上自由地对过程过滤设备进行调整。

我们试图在下图中说明这种灵活性。

FILTAC MQL

换句话说,您可以对大量应用使用相同的过滤单元,这确保了高度灵活性和低拥有成本。

定义怎么来?

由过程引起的中等湿度和半干度的污染物定义。 调查显示许多预期和意外的结果。例如,铝处理的最小润滑工艺通常比等效钢处理(半干法)“湿润”。

你可能很容易得出这样一个逻辑结论:这种关系应该被扭转,因为钢铁是一种坚硬和更难的材料。尽管如此,铝的最小润滑需要更多的冷却剂,因为软铝有粘附在工具上的趋势,这使得金属加工残留物的处理和运输非常棘手。

结论

金属加工行业的过程空气过滤正在演变。过程正在以不断增长的速度变化,具有新排放特性的新应用领域日益增长。排放量正在变得更加多样化,这需要更灵活的过滤工艺。对于新的排放量,需要开发新的过滤设备,以避免危及用户对安全性,可用性和拥有成本的要求。你可以绝对肯定的是,过程空气过滤正在发生根本性的变化,旧的事物正在被新的事实和实践所取代。



标签:最小量润滑