Сравнение образцов смазочных материалов для фрез орбитальных труборезных машин

При резке труб из нержавеющих высоколегированных и жаропрочных сплавов с толщинами от трех миллиметров необходимо применять смазочный материал. Его применение защищает фрезу от перегрева, препятствует засорению зубьев фрезы металлической стружкой, продлевает стойкость режущих кромок фрезы, что в целом, продлевает срок ее службы. Кроме того, смазочный материал охлаждает кромку трубной заготовки во время реза, что препятствует структурным изменением в кристаллической решетке металла на месте реза (эффект подкалки).

В работе сравниваются эксплуатационные качества жидких и пастообразных смазочных материалов компаний, ORBICUT и AXXAIR. Смазочные материалы испытывались при резке нержавеющей трубы сплава AISI430 диаметром 89 мм и толщиной стенки 4.5 мм, резка производилась на труборезной машине компании AXXAIR, фрезой FS8054 со скоростью вращения 80 об/мин.

Основные критерии и методики сравнительного исследования:

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 за единицу времени (около 60 минут), по десятибалльной шкале относительных единиц. От этого критерия зависит:

• насколько ровно смазка наносится на зубья фрезы;
  
• насколько сильно смазка стекает на нерабочую часть фрезы (сопутствующая потеря не вырабатываемого смазочного материала).

Cравниваемые смазочные материалы наносятся на горизонтальную поверхность, в равном объеме.

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

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

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

6. Максимальное количество резов – количество резов или сумма длин окружностей резов, которые максимально возможно совершить без ущерба для режущих кромок фрезы. Учитывается количество резов, произведенных одним нанесением смазочного материала. В данном случае максимальным порогом будет являться проявление косвенных факторов:

• отсутствие выделений дыма и запаха; 
• сильный нагрев фрезы и торца трубной заготовки;
• исчезновение масленной пленки смазочного материала на торцах разрезанной заготовки.

7. Оптимальная длительность использования – количество резов или сумма длин окружностей резов, которое возможно совершить с одним нанесением смазочного материала на фрезу. В данном случае оптимальным моментом для последующего нанесения смазки на фрезу будет являться фактор появления сопротивления, оказываемого на привод при вращении во время резки.

8. Возможное количество резов до чистки зубьев фрезы (при продолжительной резке металлическая стружка забивается между зубьями фрезы, и ее необходимо очищать). Испытание показало, что при толщине стенки 4.5 мм нержавеющую стружку нужно вычищать каждый четвертый рез (при диаметре 89 мм) или каждый метр суммарного реза. В противном случае, металлическая стружка начинает утрамбовываться в между зубьев фрезы, что негативно влияет на качество реза и снижает ресурс.

Далее приведена таблица №1 с фотографиями и данными полученными при испытаниях жидких смазок: ORBICUT 678, ORBICUT–CLL, ORBICUT S5/1200, AXXAIR-CCLUH и паст AXXAIR-CCLUP, ORBICUT –CLP.

Название смазочного материала	Текучесть (от. ед.)	Фотография растекания смазки	Фотография растекания смазки по фрезе	Доп-мое кол-во резов	Реком-мое кол-во резов	Примечание
Жидкая смазка
ORBICUT 678	2			1	0.5	Нагрев фрезы и заготовки - в допустимых приделах.  Смазки от одного нанесения не хватает на один рез. Дым и запах выделяются в большом количестве
ORBICUT-CLL	6			6	4	Нагрев фрезы и заготовки минимальный.  Смазка от одного нанесения медленно расходуется. Дым и запах выделяется умеренно.
ORBICUTS5/1200	8			8	6	Нагрев фрезы и заготовки минимальный.  Смазка от одного нанесения медленно расходуется. Дым и запах выделяется мало.
AXXAIR -CCLUH	5			2	1	Нагрев фрезы и заготовки минимальный.  Смазка от одного нанесения быстро расходуется. Дым и запах выделяется умеренно
Паста
AXXAIR -CCLUP	10			5	3	Нагрев фрезы и заготовки минимальный.  Смазка от одного нанесения расходуется средне. Дым и запах выделяется мало.
ORBICUT -CLP	9			4	2.5	Нагрев фрезы и заготовки минимальный.  Смазка от одного нанесения расходуется средне. Дым и запах выделяется умеренно.

Анализ полученных данных по вышеизложенным критериям:

1. Способ нанесения – жидкие смазки ORBICUT678, 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 ORBICUTS5/1200 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 кромки – смазки ORBICUT-CLL, ORBICUT S5/1200, AXXAIR-CCLUP, ORBICUT–CLP первые резы обильно обволакивают торец обрезанной заготовки, и этот слой смачивания постепенно утончается. Смазка AXXAIR-CCLUH обильно смачивает торец заготовки в первый рез, и быстро утончается при последующих резах. Смазка ORBICUT678 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 суммарную длину распила, производимого за одно нанесение смазочного материала. Эти данные представлены в Графике №1.

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 в 1/3 превосходящий требования процесса резания

  (зубья фрезы забиваются и нуждаются в прочистке раньше, чем сотрется смазка).

Поскольку титан сильно нагревается при обработке, смазка ORBICUT S5/1200 может найти свое применение для резки труб больших и средних толщин из титановых сплавов, в виду медленного выгорания смазочного материала.

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.

Ведущий технолог ООО «ИНТЕРТЕХПРИБОР»                            Стекольщиков С.А.