МОНИТОРИНГ СОЖ - СПОСОБ ПОЛУЧИТЬ ОТ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ МАКСИМУМ

 В процессе резания металла участвуют четыре, влияющие на результат процесса и друг на друга, переменные: станок, инструмент, заготовка и смазочно-охлаждающая жидкость. Предположим, что три первые переменные надлежащим образом отслеживаются и корректируются для достижения максимальной производительности. Основываясь на опыте внедрения СОЖ в технологические процессы десятков предприятий, отметим, что важность поддержания четвертой переменной – предмета нашей беседы – в оптимальном состоянии далеко не всегда осознается также остро, как в случае с остальными. При таком подходе предприятие не только не использует весь заложенный производителем потенциал самой жидкости, но и непрерывно борется за снижение количества брака и затрат на сервис станков, за повышение стойкости инструмента, а также с неприятными запахами, аллергическим дерматитом, коррозией и прочими издержками неверного выбора продукта или несоблюдения элементарных правил его эксплуатации.                                                                                                                               Программа мониторинга СОЖ начинает по-настоящему работать на заводе, только когда становится понятной важность жидкости для всего процесса. Убедиться в важности четвертой переменной можно, только когда программа работает. Похоже на замкнутый круг. Его можно разорвать, если качественно обучить людей и сделать процесс мониторинга максимально простым и мы можем в этом помочь.                                                                                                                                                      Итак, мониторинг состояния водосмешиваемых СОЖ в условиях предприятия заключается в регулярном измерении/оценке следующих параметров:

  • концентрации, % – ежедневно;
  • уровня рН – 1–2 раза в неделю;
  • общего количества бактерий – ежемесячно или при резком снижении рН, появлении неприятного запаха;
  • дрожжей и плесневых грибков – ежемесячно; 
  • электропроводности – 1 раз в неделю;
  • уровня СОЖ в баке – ежедневно;
  • появления неприятного запаха – ежедневно;
  • появления следов коррозии на оборудовании или изделиях – ежедневно. 

Три последних пункта очевидны и, так или иначе, отслеживаются операторами станков. Мы же рассмотрим те, для измерения которых требуются приборы и приспособления. 

КОНЦЕНТРАЦИЯ                                                                                                                                                                                                                                                                              Без преувеличения, концентрация ‒ самый важный параметр контроля состояния водосмешиваемых СОЖ. Если мы говорим о функциональных характеристиках, то вода в составе рабочей жидкости только охлаждает. Безусловно, эффективный отвод тепла из зоны резания крайне важен и для инструмента, и для детали, однако упрощенно можно сказать, что все остальные функции выполняют компоненты концентрата. Концентрат смазывает, защищает от коррозии, поддерживает механическую стабильность эмульсии, защищает от биопоражения, снижает износ инструмента, обеспечивает требуемую чистоту поверхности, очищает рабочую зону и т. д.                                                                                                                                                                                                                                                                     Минимальное значение концентрации обуславливается, в основном, требованиями конкретного технологического процесса (обрабатываемый сплав, операции обработки, режимы резания), способностью готового продукта обеспечить достаточную защиту от коррозии и достаточную биостабильность.                                            Максимальное значение ограничивается чувствительностью оператора к компонентам продукта, вероятностью повышенного пенообразования, появления отложений в станке, замасливания шлифовального инструмента и, конечно, экономическими соображениями.
В условиях завода самым распространенным методом измерения концентрации является измерение портативным рефрактометром. Это оптический прибор – цифровой или аналоговый, измеряющий показатель преломления светового потока, проходящего через образец. Вероятность роста концентрации в процессе работы СОЖ значительно выше, чем снижения, из-за интенсивного выпаривания воды. Для доведения концентрации  до расчетных значений в этом случае в систему нельзя добавлять просто воду. Добавляется только слабоконцентрированная (1‒2%) эмульсия. Об этом говорят практически все производители жидкостей для металлообработки и совершенно обоснованно. Добавление воды может нарушить механическую стабильность рабочей жидкости.
Основной причиной заниженной концентрации является отсутствие ее периодического контроля. Действия здесь обратные, то есть в систему добавляется высококонцентрированная эмульсия. Возможно добавление чистого концентрата, однако в этом случае приступать к работе на станке придется на 20–30 мин  позже, предоставив возможность жидкости тщательно перемешаться в процессе циркуляции «вхолостую». В централизованные системы, не оснащенные перемешивающими устройствами, настоятельно рекомендуется добавлять только высококонцентрированную эмульсию.
Существуют и другие методы, основанные на измерении в образце количества определенных компонентов или групп компонентов, например титрование, газовая хроматография, инфракрасная спектроскопия и т. д., однако такие тесты требуют лабораторных условий и наличия квалифицированного персонала. При этом есть по меньшей мере одна веская причина потратить время и средства на анализ концентрации в лаборатории – значительное количество постороннего масла в СОЖ. Постороннее масло может попасть в рабочую жидкость с направляющих скольжения, из гидравлической системы или из системы привода в случае утечек вследствие неисправности. В такой ситуации граница раздела на аналоговом приборе размывается, а цифровой прибор показывает некорректные цифры. Если вы видите размытую границу в объективе аналогового прибора и визуально наблюдаете постороннее масло на поверхности рабочей жидкости, то образец необходимо направить в лабораторию.      Важно отметить, что искажение показаний рефрактометра – это наименьший вред от постороннего масла в СОЖ. Масло,  попавшее в рабочую жидкость, может либо эмульгироваться, либо оставаться в свободном виде на поверхности жидкости. Свободное масло образует пленку, препятствующую доступу кислорода в жидкость, создавая благоприятные условия для роста анаэробных бактерий. Представители именно этого вида бактерий чаще всего провоцируют появление неприятных запахов.  Кроме того, попадание свободного масла в зону резания может привести к нарушению технологии обработки, поскольку в процессе начинает участвовать не подобранная под него жидкость, а предназначенное для других целей масло. Эмульгированное масло «отвлекает на себя» эмульгаторы, при этом не несет в себе всего заложенного в концентрат СОЖ функционала. Конечным результатом этого процесса может быть образование сгустков и расслоение эмульсии. Здесь становится очевидной необходимость дооснащения станков устройствами для удаления масла с поверхности, пока оно находится в свободном виде — скиммерами. Тип, производительность и размер этих устройств необходимо подбирать индивидуально, и мы готовы помочь в этом нашим Заказчикам.                                                                                                                                                                                                                                                                               В заключение отметим, что цифровые приборы обеспечивают более точные результаты в более широком диапазоне концентраций, и вложения в такой прибор окупаются в течение одного цикла работы СОЖ. Также добавим, что для некоторых водосмешиваемых жидкостей для металлообработки, например промышленных очистителей и некоторых закалочных жидкостей, метод измерения рефрактометром не подходит, однако если мы говорим о контроле СОЖ для обработки металлов резанием в условиях завода, этот метод безальтернативен.

рН                                                                                                                                                                                                                                                                                                        По информативности в рамках мониторинга состояния СОЖ этот параметр можно сравнить с температурой тела человека. Еще одну параллель к этому сравнению может добавить простота и оперативность измерения обоих индикаторов здоровья «пациентов». Некоторые цифровые портативные приборы требуют калибровки перед каждым измерением, некоторые ‒ с определенной периодичностью во времени. Мы рекомендуем проводить эту процедуру перед каждым измерением или серией измерений в нескольких станках, благо, калибровочные растворы стоят недорого, а сама процедура проста и сходна для всех подобных приборов. Компоненты водосмешиваемых СОЖ с содержанием минерального масла оптимально работают в слабощелочной среде, в диапазоне рН в среднем от 8,5 до 10. Композиции синтетических СОЖ могут быть рассчитаны на почти нейтральную среду с рН порядка 7,5 единиц. Это должно быть обусловлено применением, в частности ‒ обрабатываемыми сплавами.
Рост рН в работающей СОЖ может быть вызван двумя причинами: увеличением концентрации, часто в результате ошибки при пополнении системы; попаданием в систему жидкости с высокой щелочностью, например промышленного очистителя от промывки детали на предыдущем этапе или дополнительной присадки в ошибочно высокой концентрации (корректор рН, биоцид, ингибитор коррозии).                                                                                                                                                      Снижение рН работающей СОЖ ‒ это нормальный процесс. Вопрос в том, насколько быстро падает значение и до какого уровня. Резкое снижение рН чаще всего указывает на бурный рост микроорганизмов, продукты метаболизма которых имеют кислую реакцию. Именно по падению рН проводится раннее диагностирование биопоражения, когда СОЖ еще можно «реанимировать» добавлением бактерицида.                                                                                                                                                  Для рН нет установленного предельного значения, учитывается, прежде всего, динамика снижения этого параметра, и, если наблюдается резкое снижение в сравнении с предыдущими измерениями в том же промежутке времени, незамедлительно проводится измерение общего числа бактерий и грибков. В любом случае, при падении значения рН ниже 7 СОЖ подлежит замене из-за опасности возникновения коррозии. В нашей практике такие критические значения пока не встречались, однако других «опорных точек» в виде конкретных значений, к сожалению, нет. Если при регулярном мониторинге вы обнаружили относительно резкое снижение значения рН, необходимо уточнить его причину. В большинстве случаев снижение рН обуславливается накоплением в жидкости кислых продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, в частности — бактерий.

ИЗМЕРЕНИЕ ОБЩЕГО КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ И ГРИБКОВ                                                                                                                                                                                                Для измерения численности колониеобразующих единиц (КОЕ) бактерий и уровня поражения грибками существуют простые и относительно недорогие приспособления – так называемые дипслайды (dip – погружение, макание; slide ‒ предметное стекло, пластина). Пластины дипслайдов покрыты питательной средой, на которой инкубируются микроорганизмы. Удобнее всего использовать двусторонние дипслайды, с питательными средами и для бактерий, и для грибков, нанесенными на разные стороны пластины. 
Существуют разные мнения о критическом значении общего количества бактерий. Это вполне обосновано, учитывая ограничения метода измерений и разную стойкость продуктов к биопоражению. Метод инкубирования    на дипслайдах отличается простотой, мобильностью и доступностью в отношении затрат. С другой стороны, с помощью этого метода мы получаем лишь порядок цифр численности бактерий, то есть 100 КОЕ/мл (КОЕ/мл — колониеобразующих единиц на мл.), 1 000 КОЕ/мл, 10 000 КОЕ/мл. и т. д. Кроме того, какая-то одна питательная среда просто не может обеспечить рост всех существующих штаммов микроорганизмов. Слишком разнообразен мир микробов. Однако для достижения целей, о которых мы говорим, а именно поддержание работоспособности СОЖ в максимально возможном интервале времени, этого метода вполне достаточно.                                                                                                                                                                                   Что касается стойкости эмульсии или раствора к биопоражению, иначе говоря, биостабильности, то эта характеристика выражена по-разному у различных типов СОЖ и у разных производителей. Мы наблюдали полную работоспособность и стабильный рН некоторых продуктов при общем количестве бактерий порядка 10∧5 и даже 10∧6 КОЕ/мл. Эти значения в большинстве источников признаются критическими. Такая численность «достигалась» Заказчиками двумя путями: недопустимо низкая концентрация вследствие отсутствия контроля или из соображений сиюминутной экономии затрат и непрерывное поступление бактерий в систему вместе с неподготовленной водой при пополнении. Что же касается грибков, то любое их количество в системе недопустимо. Даже если производитель дипслайдов обозначает эталонный результат инкубации грибков как «незначительное заражение», необходимо в кратчайшие сроки провести обработку жидкости фунгицидом. 
Высокий уровень биостабильности СОЖ – это замечательно, но зачем же устраивать в цехе ферму по выращиванию микробов? Микроорганизмы в любом случае снижают срок службы даже самых стойких продуктов и, учитывая все потенциальные риски, значительно дешевле организовать на предприятии водоподготовку и мониторинг. Например, обработанная обратным осмосом вода не только избавлена от солей, но и от подавляющего большинства микроорганизмов. Важно отметить, что установка обратного осмоса сама может стать источником заражения, если ее не обслуживать с установленной производителем периодичностью. Далее, получив «сводку» об ориентировочной численности противника, можно приступать к наступлению. Подразумевая максимальную эффективность рабочей жидкости, мы рекомендуем начать это делать уже при 10∧5 КОЕ/мл. При этом в распоряжении завода есть два вида «оружия» — биоциды и вещества, непосредственно корректирующие рН в виде дополнительных присадок.                                                                                                                                                        Резюмируя, если вы обнаружили резкое снижение рН в совокупности с биопоражением, то весьма желательно одновременно использовать биоцид и корректор рН. Дальнейший мониторинг должен показать эффективность или тщетность принятых мер и предоставить информацию для дальнейших действий, вплоть до замены рабочей жидкости.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ                                                                                                                                                                                                                                                                   
Электропроводность показывает общее количество всех электролитов в жидкости, в том числе солей жесткости. Электролиты проводят электрический ток,  поэтому следствием их высокого содержания в жидкости может стать электрохимическая коррозия. Кроме того, на эмульгаторы негативно влияют не только соли жесткости, но и другие соли, ионы которых могут реагировать с некоторыми типами эмульгаторов, «выключая» их из работы. В конечном итоге, это может привести к разделению эмульсии на водную и масляную фазы, а значит, к необходимости ее замены. Для целей мониторинга работающей СОЖ вполне подходят недорогие портативные приборы – кондуктометры. К сожалению, эти приборы, равно как и TDS-метры, неспособны отдельно определить количество солей жесткости.
Количество солей жесткости можно точно определить только в специализированной лаборатории. 
 

мы предлагаем

Организацию и поддержание в актуальном состоянии системы мониторинга СОЖ на вашем предприятии. Мы обучим сотрудников завода всем премудростям этого процесса, дадим рекомендации по приобретению приборов отделу закупок и предоставим сервис для отслеживания изменений показателей на нашем сайте. Кроме того, мы обязательно предупредим вас в случае критичного отклонения показателей от норм и дадим рекомендации по корректировке.                                                       

Москва

                       +7 (495) 197-88-99                                   +7 (495) 107-71-11             test@oiltest.ru

     Фактический адрес: 125362, г. Москва,          ул. Свободы, д. 35, стр. 5, оф. 34.
Почтовый адрес: 125430, г. Москва, а/я 7  Пн.-пт. 10:00–18:00, сб. и вс. — выходные

                            +7 (343) 251-99-11                             testekat@oiltest.ru

                 Фактический адрес: 620137,                   г. Екатеринбург, улица Блюхера, д.58, этаж 3
        Почтовый адрес: 620137, г. Екатеринбург,                                 улица Блюхера, д.58                              Пн.-пт. 10:00–18:00, сб. и вс. — выходные