Применение смазки при резке орбитальными труборезами

«Сравнительное исследование образцов смазочных материалов в качестве смазки фрез орбитальных труборезных машин»

При резке труб из углеродистых и нержавеющих сталей высоколегированных и жаропрочных сплавов необходимо применять смазочный материал. Его применение защищает фрезу от перегрева, облегчает процесс резки, препятствует засорению зубьев фрезы металлической стружкой и препятствует преждевременному стачиванию режущих кромок, что, в целом, продлевает срок службы фрезы. Кроме того, смазочный материал охлаждает кромку трубной заготовки во время реза, сводя к минимуму эффект подкалки (препятствует структурным изменением в кристаллической решетке металла в месте реза).
В статье сравниваются эксплуатационные качества жидких и пастообразных смазочных материалов компаний ORBICUT и AXXAIR. Испытания смазочных материалов проводились при резке нержавеющей трубы AISI430 стали диаметром 89 мм с толщиной стенки 4.5 мм. В качестве режущего станка был применен орбитальный труборез DCSENG S-100LT совместно с дисковой фрезой 54 зуба на диаметр 80 мм. Испытания проводились при ручной подаче со скоростью вращения фрезы 80 об/мин.
Основные критерии сравнения и методика оценки:

Основные критерии сравнения и методика оценки:

1. Способ нанесения – смазочные материалы наносятся капельным или мазковым путем в одинаковом объеме и равномерно распределяются на рабочую поверхность вращающейся фрезы.

2. Текучесть смазочного материала – растекание смазочного материала. От этого критерия зависит:
     a. насколько равномерно смазка покрывает зубья фрезы;
     b. насколько сильно смазка стекает в нерабочую часть фрезы (сопутствующая потеря не вырабатываемого смазочного материала).
Для сравнения текучести сравниваемые смазочные материалы наносятся на горизонтальную поверхность, в равном объеме и растыкаются в течении 60 минут, ширина растекаются, оценивается по десятибалльной шкале относительных единиц.

3. Охлаждающие свойства – относительный нагрев смазанной фрезы и торца заготовки трубы после резки.

Испытания показали, что в процессе резки поверхности фрезы и обрезанного торца нагреваются в не более 40°С со смазкой и 80°С без смазки.

4. Интенсивность смачивания кромки – смазочный материал, остающийся на торце трубы в виде маслянистой пленки. 

5. Выгорание смазочного материала – обильность выделений дыма и запаха, сопутствующих процессу резки.

6. Максимальное количество резов – количество резов или сумма длин окружностей резов до полного выгорания смазки. В данном случае максимальным порогом будет являться проявление косвенных факторов:
     a. отсутствие выделений дыма и запаха;
     b. сильный нагрев фрезы и торца трубной заготовки;
     c.исчезновение маслянистой пленки на торцах разрезанной заготовки.
При этом, учитывается количество резов, произведенных при разовом нанесением смазки.

7. Допустимое количество резов без чистки зубьев фрезы. Так как при продолжительной резке металлическая стружка забивается между зубьями, фреза нуждается в своевременной прочистке. В противном случае, металлическая стружка начинает уплотняться в пространстве между зубьев фрезы, что негативно влияет на качество реза и снижает ресурс полотна фрезы. А так, как при читке фрезы попутно будет удалена вся не выработанная смазка, то максимальное количество резов в работе недостижима.

Испытания показали, что при резке трубы диаметром 89 мм с толщиной стенки 4.5 мм нержавеющую стружку нужно вычищать каждый четвертый рез или каждый метр суммарного реза.

8. Рекомендуемая длительность использования – количество резов или сумма длин окружностей резов, которые возможно совершить при разовым нанесением смазки без ущерба для режущего полотна фрезы. В данном случае оптимальным моментом для последующего нанесения смазки на фрезу будут являться факторы появления сопротивления орбитального трубореза при ручной подаче режущего привода или засорение металлической стружкой пространства между зубьями фрезы .

В таблице №1 приведены данные с фотографиями, полученными при испытаниях жидких смазок: ORBICUT 678, ORBICUT - CLL, ORBICUT S5/1200, AXXAIR-CCLUH и паст AXXAIR - CCLUP, ORBICUT - CLP.

Анализ полученных данных по вышеизложенным критериям:

1. Способ нанесения – жидкие смазки ORBICUT 678, ORBICUT-CLL и AXXAIR-CCLUH, легко наносятся капельным путем, а жидкая смазка ORBICUT S5/1200 тяжело выдавливается. Остальные пастообразные смазки также могут наноситься капельным путем через более широкое горлышко при оказании давления на тюбик.

2. Текучесть смазочного материала – наихудший результат из жидких смазок показала смазка ORBICUT 678: большая часть стекает на нерабочую поверхность фрезы. Жидкие смазки ORBICUT-CLL и AXXAIR-CCLUH схожи и имеют визуально сопутствующие потери при нанесении менее 40%. Жидкая смазка ORBICUT S5/1200 и пасты ORBICUT–CLP и AXXAIR-CCLUP не склонны к растеканию при нанесении.

3. Охлаждающие свойства – примерно одинаковые у всех исследованных образцов, кроме жидкой смазки ORBICUT 678, ввиду ее интенсивного выгорания.

4. Интенсивность смачивания режущей кромки фрезы и торца обрезанной заготовки – смазки ORBICUT-CLL, ORBICUT S5/1200, AXXAIR-CCLUP, ORBICUT–CLP после первого реза смазка обильно обволакивают поверхности, и с каждым последующим резом этот слой постепенно утончается. Смазка AXXAIR-CCLUH также обильно обволакивают поверхности, но с каждым последующим резом этот слой быстро утончается. Смазка ORBICUT 678 быстро выгорает и оставляет тонкую пленку после первого реза.

5. Выгорание смазочного материала при резке – смазки ORBICUT–CLP, ORBICUT S5/1200 и AXXAIR-CCLUP, ORBICUT S5/1200 мало выделяют дыма и запаха при резке. Смазки ORBICUT-CLL и AXXAIR-CCLUH умеренно выделяют дыма и запаха при резке. Смазка ORBICUT 678 выделяет большое количество дыма и запаха.
Используя данные Таблицы №1, можно вывести График суммарной длины распила, производимого при одном нанесение смазочного материала.

Лучшие результаты по длительности использования показали жидкие смазки ORBICUT-CLL, ORBICUT S5/1200. Пасты AXXAIR-CCLUP и ORBICUT–CLP дали идентичные показатели и не сильно уступают жидким смазкам. Несмотря на лучшие показатели, жидкая смазка ORBICUT S5/1200 уступает ORBICUT-CLL:
   - по удобству нанесения в виду высокой вязкости;
   - по стоимости;
   - имеет чрезмерный ресурс работы и не вырабатывается даже на половину кода, наступает необходимость отчистить зубья фрезы.
В свою очередь смазка ORBICUT S5/1200 может найти свое применение для резки титановых сплавов и цветных металлов, а также труб из углеродистых и нержавеющих сталей с толщиной стенки более 8 мм.
Для резки стальных и нержавеющих труб больших и средних толщин на орбитальных труборезах компаний ORBITEC, DCSENG, AXXAIR и ORBITALUM (Georg Fischer), дисковыми фрезами рекомендуется к использованию
жидкая смазка ORBICUT-CLL.

Начальник технического отдела   ООО «Орбитал-РС» Стекольщиков Сергей Александрович