Het snijden van olie speelt een cruciale rol bij het bewerken van bewerkingen door wrijving te verminderen, warmte te verdrijven en de levensduur van het gereedschap te verbeteren. Een van de belangrijkste eigenschappen is het gedrag van viscositeitstemperatuur, dat de smeerefficiëntie, thermische stabiliteit en chipevacuatie direct beïnvloedt.
1.. Inzicht in viscositeit-temperatuurrelatie
De viscositeit van het snijden van oliën neemt af naarmate de temperatuur toeneemt, na een exponentiële trend beschreven door de viscositeitsindex (VI). Een hoge VI duidt op minimale viscositeitsverandering met temperatuur, waardoor consistente smering onder variërende thermische omstandigheden zorgt.
Belangrijke uitdagingen:
Verdikking van lage temperatuur: overmatige viscositeit bij opstarten verhoogt de pompweerstand en vertraagt de vloeistofcirculatie.
Hoge temperatuur dunner worden: onvoldoende viscositeit bij verhoogde temperaturen vermindert de smeerfilmsterkte, wat leidt tot metaal-tot-metaal contact.
2. Basisolie selectie voor optimale VI
A. Minerale oliën versus synthetische oliën
Minerale oliën: vertonen matig VI (90-120), waarvoor viscositeitsmodificaties nodig zijn voor stabiliteit op hoge temperatuur.
Synthetische oliën (PAO, Esters, Pags): natuurlijk High VI (130-180), die een betere thermische stabiliteit en oxidatieweerstand bieden.
B. VI -verbeteringen
Polymeren (bijv. PMA, OCP): uitbreiden bij hoge temperaturen, het tegengaan van dunner wordende effecten.
Overwegingen van de schuifstabiliteit: VI-verbeteringen met hoge moleculaire gewicht kunnen afbreken onder mechanische stress, waardoor schaarstabiele alternatieven nodig zijn.
3. Additieve formulering voor temperatuurstabiliteit
A. Anti-wear en extreme druk (EP) additieven
Zink dialkyldithiofosfaat (ZDDP): verbetert de belastingcapaciteit maar kan afbreken bij zeer hoge temperaturen.
Zwavel-fosforverbindingen: verbeter de grenssmering onder ernstige omstandigheden.
B. Antioxidanten en thermische stabilisatoren
Fenolische\/aminische antioxidanten: vertraging van olie -oxidatie, handhaving van de viscositeitsstabiliteit.
Metaaldeactivatoren: voorkom katalytische afbraak van koper- en ijzerdeeltjes.
4. Viscositeitsoptimalisatie voor verschillende bewerkingsprocessen
Proces optimale viscositeit (CST @ 40 graden) temperatuurbereik
Draaien 20 - 40 20 - 80 graden
Slijpen 10 - 20 30 - 60 graden
Boren 30 - 50 50 - 100 graden
Milling 25 - 45 40 - 90 graden
A. High-speed bewerking (HSM)
Lage viscositeit oliën (5-15 CST) verminderen drag-krachten maar vereisen verbeterde EP-additieven.
B. Zware snij
Oliën met een hoge viscositeit (50-70 CST) behouden de filmsterkte onder hoge belastingen.
5. Prestaties van viscositeit testen en te monitoren
A. Laboratoriummethoden
ASTM D445 (kinematische viscositeit): meet viscositeit na 40 graden en 100 graden.
ASTM D2270 (viscositeitsindexberekening): evalueert de gevoeligheid van de temperatuur.
Brookfield Viscometry: beoordeelt pompbaarheid op lage temperatuur.
B. In-process monitoring
Online viscometers: geef realtime viscositeitsfeedback voor geautomatiseerde aanpassingen.
Thermische beeldvorming: detecteert gelokaliseerde oververhitting, wat wijst op smeerfalen.
6. Casestudy: het verbeteren van de levensduur van het gereedschap in aluminiumfrezen
Een fabrikant schakelde van een conventionele minerale olie (vi=95) naar een synthetische estergebaseerde olie (vi=160) met polymere VI-verbeteringen. Resultaten toonden:
30% vermindering van gereedschapslijtage als gevolg van stabiele viscositeit bij hoge spindelsnelheden.
15% verbetering van de oppervlakteafwerking van consistente smeerfilmdikte.
Conclusie
Het optimaliseren van snijolieviscositeit-temperatuurgedrag vereist een evenwichtige benadering met basisolie-selectie, VI-verbeteringen en additieve chemie. Synthetische oliën met hoge VI en afschuifstabiele additieven bieden superieure prestaties in veeleisende toepassingen. Regelmatige viscositeitsmonitoring en processpecifieke formuleringen verbeteren verder de bewerkingsefficiëntie, het verminderen van slijtage van gereedschappen en operationele kosten.
