Dầu cắt gọt kim loại được sử dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp. Trong bài viết này hãy cùng FrankC tìm hiểu chi tiết về loại dầu này nhá.
Dầu cắt gọt kim loại là gì ?
Dầu cắt gọt kim loại (Metalworking fluid hay Cutting fluid) là loại chất lỏng được cấu tạo từ dầu gốc và các chất phụ gia. Sử dụng dầu trong gia công kim loại, nhằm làm mát và bôi trơn vị trí kim loại được cắt gọt. Đồng thời nó cũng có những tác dụng khác như làm sạch những mảnh vụn kim loại xuất hiện trong quá trình gia công khỏi bề mặt chi tiết, chống gỉ cho sản phẩm…
Phân loại dầu cắt gọt kim loại
Trong quá trình cắt gọt kim loại, một lượng nhiệt lớn phát sinh làm nóng phôi và dụng cụ cắt. Nếu không được làm mát, tùy theo tốc độ của dao cắt thì nhiệt độ tại điểm cắt có thể lên tới trên 1000 độ C. Điều này làm giảm độ cứng của dao cắt, làm thay đổi tính chất cơ học của phôi và làm ố màu bề mặt gia công.
Vì vậy dầu cắt gọt kim loại cần phải có tính năng làm mát tốt, nhằm giữ cho nhiệt độ của dụng cụ cắt và phôi không gia tăng quá mức.
Dầu nhớt nói chung có tính năng bôi trơn tốt nhưng có khả năng làm mát không cao. Ngược lại nước có khả năng làm mát tuyệt vời. Nên được sử dụng để pha trộn với một số loại dầu cắt gọt kim loại nhằm tạo ra dung dịch đạt cả tính năng bôi trơn và tính năng làm mát phù hợp.
Dựa trên đó dầu cắt gọt kim loại được chia thành hai loại chính là dầu cắt gọt kim loại pha nước (water-based fluid) và dầu cắt gọt kim loại không pha nước (oil-based fluid or neat oil).
Dầu cắt gọt kim loại pha nước
Còn gọi là dầu nhũ tương (Soluble oil) là loại dầu cắt gọt cần pha với nước trước khi sử dụng. Vì bản thân dầu khoáng không thể pha trộn với nước, nên một loại phụ gia gọi là chất tạo nhũ (emulsifier) được sử dụng để phân tán dầu trong nước. Các phân tử phân cực của phụ gia bao bọc các phân tử dầu thành những giọt nhỏ có kích thước từ 1-4 µm để trộn với nước tạo nên dung dịch nhũ tương (emulsion).
Dung dịch này có màu đục hoặc trắng sữa phụ thuộc vào kích thước của giọt dầu phân tán trong nước. Giọt dầu nhỏ thì dung dịch có màu đục và giọt dầu lớn thì dung dịch có màu trắng sữa.
Dầu cắt gọt kim loại pha nước vừa có tính năng làm mát tốt do có thành phần chủ yếu là nước, vừa có khả năng bôi trơn của dầu khoáng. Một số loại phụ gia chịu cực áp EP cũng có thể được sử dụng để tăng cường tính năng bôi trơn.
Ngoài ra dầu còn có thêm chất diệt khuẩn để hạn chế vi khuẩn, nấm phát triển trong dung dịch trong quá trình sử dụng. Các vi sinh vật này có thể làm phân hủy dung dịch dầu, gây mùi khó chịu, mùi hôi thối nếu không được kiểm soát.
Dựa theo tỷ lệ dầu gốc khoáng có trong thành phần. Dầu cắt gọt pha nước còn được phân thành hai loại là dầu cắt gọt pha nước gốc khoáng (mineral soluble oil) có tỷ lệ dầu gốc khoáng từ 50% đến 85%. Dầu cắt gọt pha nước bán tổng hợp (semi-synthetic soluble oil) có tỷ lệ dầu khoáng dưới 50%.
Dầu cắt gọt pha nước gốc khoáng
Là loại dầu khi pha có màu trắng sữa và được sử dụng phổ biến hơn do có giá rẻ. Nhược điểm của loại dầu này là do có nhiều dầu khoáng nên vi sinh vật yếm khí dễ phát triển và tạo mùi hôi thối. Nhất là khi dung dịch dùng lâu ngày không được thay hoặc khi máy ngừng làm việc vào vào những ngày nghỉ.
Dầu cắt gọt pha nước bán tổng hợp
Là loại dầu có khả năng giải quyết được các nhược điểm kể trên của dầu cắt gọt pha nước gốc khoáng. Ngoài ra, nó còn có khả năng chống gỉ tuyệt vời, chống phân hủy tốt, chống tạo bọt, ổn định nhũ hóa. Chống ăn mòn kim loại màu và dễ làm sạch bề mặt sản phẩm gia công.
Nhược điểm là có giá thành cao hơn so với dầu cắt gọt pha nước gốc khoáng.
Dầu cắt gọt pha nước được sử dụng rộng rãi cho các công đoạn gia công thông dụng như khoan, tiện, phay, bào do có tính kinh tế cao.
Dầu được sản suất và cung cấp ở dạng nguyên chất, người sử dụng pha vào nước trước khi cho vào máy. Tỷ lệ pha nằm trong khoảng từ 3 đến 10% dầu tùy thuộc vào công đoạn và yêu cầu chất lượng bề mặt gia công. Nồng độ cao hơn thì cho tính năng bôi trơn và chất lượng gia công tốt hơn.
Dầu cắt gọt pha nước tổng hợp
Bên cạnh dầu cắt gọt pha nước gốc khoáng và dầu cắt gọt pha nước bán tổng hợp. Còn có một loại dầu cắt gọt pha nước khác được gọi là dầu cắt pha nước tổng hợp (synthetic-based fluid). Dầu cắt gọt pha nước tổng hợp thực chất không phải là dầu.
Vì không có thành phần dầu mà là dung dịch hòa tan trong nước (solution) của các phụ gia. Như phụ gia chống gỉ, chống tạo bọt, phụ gia chịu cực áp… Dầu cắt gọt pha nước tổng hợp sau khi pha có màu trong suốt và có tính năng làm mát tốt. Được sử dụng chủ yếu cho các công đoạn gia công nhẹ không có yêu cầu bôi trơn cao như công đoạn mài.
Dầu cắt gọt pha nước tổng hợp không bị vi khuẩn xâm hại, không gây mùi. Nên chúng cũng được sử dụng cho những phân xưởng gia công chính xác có điều hòa nhiệt độ như gia công vỏ nhôm của điện thoại di động.
Dầu cắt gọt không pha nước
Là loại dầu thường là gốc khoáng được sử dụng cho các công đoạn có yêu cầu bôi trơn cao. Để nâng cao chất lượng bề mặt gia công và kéo dài tuổi thọ của dao cắt.
Tính năng bôi trơn của dầu cắt gọt không pha nước phụ thuộc vào độ nhớt. Khoảng độ nhớt của loại dầu này là từ 5 mm2/s đến 70 mm2/s. Dầu có độ nhớt cao dùng cho các công đoạn có yêu cầu bôi trơn cao. Ngược lại dầu loãng dùng cho các công đoạn gia công nhẹ.
Ứng dụng của dầu cắt gọt kim loại trong công nghiệp kim khí
Bôi trơn
- Dầu cắt gọt có khả năng bôi trơn tuyệt hảo nhờ sự kết hợp giữa các loại dầu khoáng và dung môi tạo nên độ nhớt lý tưởng giúp ngăn chặn ma sát tạo thành khi cắt gọt và tạo hình kim loại.
- Trong quá trình vận hành, máy móc nó chung và máy CNC nói riêng sẽ xảy ra ma sát giữa phần tiếp giáp giữa các chi tiết máy và giữa máy và kim loại gia công. Ma sát làm máy nóng lên, làm cản trở chuyển động và gây ra mài mòn dẫn đến hư hỏng máy và kim loại gia công.
- Việc sử dụng dầu bôi trơn sẽ làm giảm ma sát giữa vật cắt và dao cắt, hạn chế tốc độ mài mòn. Có thể nói với tất cả công việc gia công, tạo hình kim loại, khó có thể thực hiện nếu không có dầu cắt gọt để tăng hiệu quả bôi trơn.
Làm mát
- Nguyên nhân động cơ nóng lên khi làm việc là: Sự cháy và nổ trong buồng đốt, ma sát giữa các chi tiết bên trong máy và ma sát giữa máy và kim loại gia công. Khi động cơ nóng lên sẽ có hiện tượng tỏa nhiệt. Kinh nghiệm cho thấy 50% trường hợp động cơ hỏng sớm là do hỏng và sự cố với hệ thống làm mát.
- Khi làm việc do lực tác động giữa máy CNC và kim loại gia công rất lớn, cộng với ma sát sẽ làm cho máy nóng lên một cách nhanh chóng.
- Có hai cách làm mát là: làm mát bằng không khí (thông qua các cánh tản nhiêt) và làm mát bằng dung dịch hoặc nước. Dung dịch sẽ được chảy trực tiếp vào điểm gia công để làm mát bề mặt.
- Vì vậy làm mát động cơ là vô cùng quan trọng. Chọn một dung dịch dể làm mát giảm nhiệt độ ở mức an toàn cho cả dao cắt và khối kim loại. Như vậy có thể nói sử dụng dầu cắt gọt kim loại để làm mát cho máy CNC là không thể thiếu. Sử dụng dầu cắt gọt hợp lý sẽ làm mát máy, kéo dài tuổi thọ công cụ cắt, gia tăng chất lượng sản phẩm.
Bảo vệ dao cắt và sản phẩm kim loại
- Khi máy CNC hoạt động, chuyển động quay của dao gia công kết hợp với chuyển động thẳng theo các phương ngang, dọc, thẳng đứng do bàn máy thực hiện. Phôi gia công được kẹp chặt trên bàn máy tạo ra các sản phẩm gia công cơ khí theo đúng hình dạng, kích thước người dùng mong muốn.
- Nếu không sử dụng dầu cắt gọt kim loại, lực tác động và ma sát giữa dao cụ và phôi gia công quá lớn. Nó sẽ gây ra các vấn đề về dao cụ, dao cắt bị ăn mòn thậm chí hỏng và thay liên tục. Khi đó phôi cắt cũng sẽ ảnh hưởng như sản phẩm gia công không chính xác hay nhẹ hơn thì bề mặt sản phẩm bị nhám bề mặt….
- Khi người dùng sử dụng dầu cắt gọt kim loại đúng cách thì dầu sẽ phát huy tác dụng tối đa. Khi đó tác dụng bôi trơn cao, làm giản nhiệt độ của ma sát giữa lưỡi cắt với kim loại gia công.
Như vậy nói sử dụng dầu cắt gọt giúp bảo vệ dao cắt và giúp tạo ra những sản phẩm gia công thêm hoàn hảo.
Lọc rửa bụi – cặn kim loại
Trong quá trình gia công cắt, gọt kim loại sẽ tạo ra những mảnh vụn kim loại, các loại cặn bẩn, gỉ sắt sinh ra khi ma sát.
Sau một thời gian nhất định, sự hiện hữu của gỉ sắt và cặn bẩn sẽ là môi trường thích hợp cho các loại vi sinh vật phát triển. Các sinh vật này thúc đẩy quá trình oxy hóa gây han gỉ cho các chi tiết máy. Về lâu dài, vi khuẩn sẽ gây hại cho hệ thống máy móc.
Chính vì thế chúng ta cần kiểm sát bụi – cặn kim loại sao cho phù hơp.
Sử dụng dầu cắt gọt kim loại với hàm lượng chất tẩy rửa cao giúp ngăn chặn phôi và mạt vụn bám trên đĩa mài. Đồng thời giúp tẩy sạch và lắng các phôi gia công khỏi bề mặt chi tiết. Dầu ít tạo bọt nên rất thuận lợi cho các công đoạn gia công trên máy có tốc độ cao.
Những năm gần đây việc sử dụng dầu cắt mà thành phần chủ yếu là nước để lọc rửa bụi – cặn kim loại trở lên phổ biến, nên người ta thường gọi dầu cắt là dung dịch cắt.
Tạm kết
Có lẽ đến đây chúng ta đã có một cái nhìn tổng quát, tương đối đầy đủ về dầu cắt gọt kim loại. Chức năng, ứng dụng của mỗi loại cho các công đoạn gia công, vật liệu gia công.
Với phương châm: “Khách hàng là trên hết, Uy tín là hàng đầu”. Chúng tôi, FrankC Luôn mong muốn đem tới Quý khách hàng các sản phẩm dầu cắt gọt kim loại với giá cả cạnh tranh nhất cùng chất lượng tốt nhất.