ОСОБЕННОСТИ  ОБРАЗОВАНИЯ  И  РАСПРОСТРАНЕНИЯ  АЭРОДИСПЕРСНЫХ  СИСТЕМ  ПРИ  ИСПАРЕНИИ  СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ  ЖИДКОСТЕЙ

Соболев  Алексей  Александрович

канд.  техн.  наук,  доцент,  Тольяттинский  государственный  университет,  РФ,  г.  Тольятти

E-mail:  rooder@yandex.ru

Кадочкин  Дмитрий  Станиславович

магистрант,  Тольяттинский  государственный  университет,  РФ,  г.  Тольятти

E-mail:  d.s.const.63@gmail.com

Чаусов  Владислав  Нурмухаммадович

студент  Тольяттинского  государственного  университета,  РФ,  г.  Тольятти

E-mail: 

FEATURES  OF  FORMATION  AND  PROPAGATION  AERODISPERSED  SYSTEMS  BY  EVAPORATION  COOLANTS

Aleksey  Sobolev

docent  of  Togliatty  State  University,  Russia  Togliatty

Dmitriy  Kadochkin

postgraduate  student  of  Togliatty  State  University,  Russia  Togliatty

Vladislav  Chausov

undergraduate  student  of  Togliatty  State  University,  Russia  Togliatty

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены  проблемы,  возникающие  от  использования  смазочно-охлаждающих  жидкостей  на  машиностроительных  предприятиях.  Особое  внимание  уделено  пожароопасным  и  токсикологическим  характеристикам  СОЖ.  Рассмотрены  пути  миграции  аэрозолей  СОЖ  и  их  воздействия  на  окружающею  среду.

ABSTRACT

The  problems  arising  from  the  use  of  cutting  fluids  building  enterprises.  Particular  attention  is  paid  to  a  fire  hazard  and  toxicological  characteristics  coolant.  The  ways  of  migration  coolant  aerosols  and  their  impact  on  the  environment.

Ключевые  слова:  смазочно-охлаждающая  жидкость;  пожароопасность;  экология;  аэродисперсные  системы.

Keywords:  coolant;  fire;  ecology;  aerodisperse  system.

В  условиях  машиностроительного  производства  на  человека  и  окружающую  среду  воздействует  ряд  негативных  факторов.  Среди  них  смазочно-охлаждающие  жидкости  (СОЖ),  обладающие  высокой  степенью  токсичности  и  представляющие  опасность  как  для  здоровья  человека,  так  и  для  окружающей  среды  в  целом  [1,  2].  Разлив,  разбрызгивание,  потери  со  стружкой  и  обтирочным  материалом,  просто  слив  СОЖ  в  канализацию  приводят  к  загрязнению  почвы,  водоемов  и  воздуха.  Кроме  того,  при  этом  безвозвратно  теряется  и  та  часть  компонентов  (включая  воду),  которую  можно  было  бы  извлечь  и  использовать  повторно  для  приготовления  новой  партии  СОЖ  либо  для  других  материалов.

В  современном  машиностроении,  несмотря  на  постоянное  совершенствование  технологий  механической  обработки  поверхностей  деталей,  инструментов,  оснастки  и  оборудования,  на  сегодняшний  день,  СОЖ  в  большинстве  случаев  проектирования  технологических  процессов  рассматривается  как  обязательный  компонент  [3].  Три  основные  задачи  СОЖ:  охлаждение,  смазка,  удаление  стружки  —  кажутся  неотъемлемыми  для  стабильного  протекания  процесса  механической  обработки.  В  большинстве  случаев  охлаждение  снижает  изнашивание  режущего  инструмента  и  улучшает  качество  обрабатываемой  поверхности.  На  прямые  охлаждающие  характеристики  СОЖ  оказывают  существенное  влияние  не  только  теплоемкость  и  теплопроводность,  но  и  способность  СОЖ  к  смачиванию  металлических  поверхностей  и  парообразованию,  так  как  при  высоких  скоростях  резания  и  температурах  жидкость  может  не  входить  в  непосредственный  контакт  с  поверхностью  инструмента  вследствие  низкой  смачиваемости  или  образования  паровой  подушки. 

Однако,  несмотря  на  улучшения  процесса  протекания  механической  обработки  при  применении  СОЖ,  имеется  ряд  негативных  факторов.  Современные  СОЖ  представляют  собой  сложные  многокомпонентные  системы,  содержащие  присадки  различного  назначения,  причем  некоторые  из  них  могут  быть  токсичными  для  рабочих  [1,  2].  Отдельные  химические  соединения,  не  обладающие  выраженными  токсичными  свойствами,  могут  их  приобретать  в  результате  взаимодействия  или  синергического  эффекта  различных  химических  составляющих  СОЖ,  обрабатываемых  и  инструментальных  материалов.

Как  уже  говорилось  ранее,  в  процессе  механической  обработки  поверхностей  деталей  из-за  высоких  температур  СОЖ  может  переходить  в  газообразное  состояние,  образуя  при  этом  аэродисперсные  системы  на  основе  аэрозолей  СОЖ  [4].  При  этом  современные  СОЖ  содержат  компоненты,  имеющие  малые  температуры  вспышки.  Можно  привести  пример,  в  механосборочном  производстве  ОАО  «АВТОВАЗ»  работает  356  единиц  отечественного  и  импортного  металлообрабатывающего  оборудования,  которые  используют  около  2  тысяч  тонн  пожароопасных  масляных  СОЖ  в  год  (см.  таблицу  1). 

При  этом  пары  СОТС  из-за  недостаточно  эффективной  системы  вентиляции  и  фильтрации  воздуха  могут  локализоваться  и  увеличивать  пожароопасность  (см.  рисунок  1).

Так  14  апреля  1993  года  на  заводе  двигателей  ОАО  «КАМАЗ»  произошел  пожар.  Огонь,  охвативший  в  считанные  минуты  всё  предприятие,  полностью  уничтожил  не  только  сам  производственный  корпус,  но  и  практически  все  основное  оборудование.  Полностью  ликвидировать  огонь  пожарным  удалось  только  через  пять  дней  —  последними  были  потушены  очаги  горения  масла  в  подвалах  завода.  По  мнению  специалистов  одной  из  самых  вероятных  причин  пожара  —  возгорание  масляных  СОЖ,  используемых  в  оборудовании,  осуществляющих  механическую  обработку.  В  качестве  другого  примера  можно  привести  пожар  20  июля  2002  года,  когда  загорелась  автоматическая  линия  механической  обработки  корпуса  главного  тормозного  цилиндра  механосборочного  производства  ОАО  «АВТОВАЗ».  Из-за  сильного  задымления  пожару  был  присвоен  повышенный  номер  сложности.  Была  проведена  эвакуация  рабочих.  Локализовать  и  потушить  удалось  через  два  часа  силами  более  200  человек  и  23  единиц  спецтехники.  Причина  пожара,  по  мнению  специалистов  аналогичная  —  вспышка  СОЖ  на  маслянистой  основе  (РЖ-8У).

Таблица  1. 

Потребность  в  масляных  СОЖ  на  годовую  программу  механосборочного  производства  ОАО  «АВТОВАЗ»  [3]

Рисунок  1.  Следы  возгорания  системы  промышленной  вентиляции  в  механосборочном  производстве  ОАО  «АВТОВАЗ»

Помимо  повышения  пожароопасности,  образующиеся  аэродисперсные  системы  на  основе  аэрозолей  СОЖ  оказывают  негативное  влияние  на  окружающее  среду.  На  рисунке  2  показан  анализ  путей  возможной  миграции  аэрозолей  СОЖ.

Рисунок  2.  Пути  миграции  образующихся  аэрозолей  СОЖ

Исходя  из  вышесказанного,  в  целях  экологической  безвредности  и  ожидаемого  попутного  экономического  эффекта  в  случае  внедрения  «сухой»  (без  традиционных  СОЖ)  механической  обработки  многие  фирмы  Европы  и  Японии  совместно  с  институтами  активно  занимаются  разработкой  теоретических  основ  и  практических  способов  обработки  резанием  без  применения  СОЖ.

Анализируя  отечественный  и  мировой  опыт  на  развитие  технологий,  направленных  на  минимизацию  использования  СОЖ,  можно  выделить  три  основных  направления  развития  [3,  5]:

·     развитие  технических  решений,  позволяющих  полностью  отказаться  от  СОЖ  в  процессе  механической  обработки;

·     замена  СОЖ  на  экологически  чистые  и  безопасные  для  человека  и  окружающей  среды  материалы;

·     осуществление  механической  обработки  с  минимальной  подачей  СОЖ.

Как  показывает  опыт  западного  машиностроения  [3,  6],  по  мере  усиления  законодательства  и  налоговых  санкций,  направленных  на  защиту  окружающей  среды,  подобные  технологии,  позволяющие  минимизировать  использование  СОЖ,  становятся  все  более  востребованными.

Список  литературы:

1.Бобровский  Н.М.,  Барабанов  С.И.,  Максименко  Н.Н.,  Бобровский  И.Н.  Оценка  качества  методов  обработки  ППД  без  применения  смазочно-охлаждающих  жидкостей  //  Известия  Самарского  научного  центра  Российской  академии  наук.  —  2008.  —  №  6.  —  С.  37.

2.Бобровский  Н.М.,  Бобровский  И.Н.,  Ежелев  А.В.,  Мельников  П.А.  Технология  обработки  деталей  поверхностно-пластическим  деформированием  без  применения  смазывающе-охлаждающих  технологических  средств  //  Монография,  ISBN  987-5-93424-598-7.  Самара:  Самарский  научный  центр  РАН,  2012.  —  142  с.

3.Васильев  А.В.,  Хамидуллова  Л.Р.  Анализ  негативного  воздействия  смазочно-охлаждающих  жидкостей  на  человека  и  биосферу  и  методов  его  снижения  //  Вектор  науки  Тольяттинского  государственного  университета.  —  2011.  —  №  4.  —  С.  45—49.

4.Васильев  А.В.,  Хамидуллова  Л.Р.  Воздействие  смазывающих  охлаждающих  жидкостей  в  условиях  предприятий  машиностроения  и  методы  его  снижения  //  Известия  Самарского  научного  центра  Российской  академии  наук.  —  2006.  —  Т.  8.  —  №  4.  —  С.  1171—1176.

5.Мельников  П.А.,  Бобровский  Н.М.,  Попов  А.Н.,  Гусарова  Д.В.  Особенности  образования  аэродисперсных  систем  при  использовании  СОЖ  на  машиностроительных  предприятиях  //  Вектор  науки  Тольяттинского  государственного  университета.  —  2011.  —  №  3.  —  С.  87—91.

6.Мельников  П.А.,  Васильев  А.В.,  Соболев  А.А.,  Гусарова  Д.В.  Снижение  риска  негативного  воздействия  смазочно-охлаждающих  жидкостей  технологических  средств  в  условиях  предприятий  машиностроения  //  Известия  Самарского  научного  центра  Российской  академии  наук.  —  2011.  —  Т.  13.  —  №  6-1.  —  С.  233—239.