Lastuamis- ja leikkuuneste on monesti hieman vähäiselle huomiolle jäävä, mutta siitä huolimatta erittäin tärkeä osa metallintyöstön prosessia. Työskenneltyäni muutaman vuoden aktiivisesti myös leikkuunesteiden parissa koen hyödylliseksi kirjoittaa artikkelin, jossa käsittelen leikkuunesteen kuntoon ja ylläpitoon liittyviä seikkoja. Varsinaiseen kemiaan en paneudu lainkaan vaan tarkastelen asiaa käytännön tasolla.
Leikkuunesteen funktio
Leikkuunesteellä on prosessissa eri tehtäviä itse prosessin näkökulmasta, mutta myös koneen kunnon ylläpitämiseksi. Tällaisia ovat esimerkiksi seuraavat:
- jäähdyttää työkappaletta ja työkalua
- toimii voiteluaineena työstöprosessissa
- parantaa lastunhallintaa
- suojaa korroosiolta työstökonetta ja työkappaleita
- pitää työstökoneen puhtaana.
Työstöprosessissa syntyy aina lämpöä ja yksi tyypillisin tapa hillitä sitä on käyttää leikkuunestettä. Tässä on poikkeuksia ja aina nesteen käyttö jäähdyttämiseen ei ole järkevää tai mahdollista. Tästä esimerkkinä CBN-teräpalalla koneistaminen, valurautojen koneistaminen tai toisinaan esimerkiksi ruostumattomien terästen jyrsintä. Näissä tapauksissa lämpöä ei synny liikaa tai se saadaan siirrettyä irtoavaan lastuun, jolloin jäähdytys voi jopa heikentää työkalun kestoikää. Työkappaleen ja erityisesti terän liiallisen lämpenemisen haittapuoli on mittatarkkuuden heikkeneminen sekä työvälineen kestoiän lyheneminen.
Leikkuuneste toimii voiteluaineena työstöprosessissa ja kuumenemisen estämisen ohella kunnon voitelu on erittäin tärkeää esimerkiksi pitkäkestoisten prosessien, kuten syvien reikien porauksessa. Tällaisissa työvaiheissa läpijäähdytys on erittäin suositeltavaa myös lastunhallinnan kannalta. Valuraudan jäähdytys/voiteluominaisuudet saattavat olla riittävät, mutta työkalun läpi tuleva leikkuuneste kuljettaa lastut pois, mikä pienentää riskiä työkalun rikkoutumiseen.
Leikkuunesteellä on myös työstökonetta puhdistava vaikutus, mutta pesevyysominaisuuksissa on huomattavia eroja eri nesteiden välillä. Olen törmännyt tapaukseen, että nesteen vaihdon jälkeen vanhemmasta työstökoneesta irtosi puolikiinteitä öljymäisiä lauttoja kellumaan nestesäiliön pintaan vielä kuukausia vaihdon jälkeen. Varmuudeksi tutkimme nesteen ja totesimme sen olevan täysin kunnossa. Se vain pesi konetta ja ajan myötä lauttojakaan ei enää ilmaantunut. Leikkuuneste myös suojaa työstökonetta ja työkappaleita korroosiolta, muttei anna kuitenkaan pitkäaikaista suojaa, vaan pidempiä kuljetuksia tai varastointeja varten työkappaleet tulee käsitellä erillisellä korroosionestoaineella.
Pitoisuus ja Ph-arvo
Leikkuunesteen jatkuvan ylläpidon kannalta tärkeimpiä toimenpiteitä ovat nesteen pitoisuuden ja Ph-arvon säännöllinen seuranta. Seurannan ei tarvitse olla päivittäistä, vaan esimerkiksi kerran viikossa tai kahdessa käyttäjän olisi hyvä katsoa ainakin pitoisuus. Monesti se vaihtelee huomattavastikin riippuen säiliön tilavuudesta ja täyttöasteesta. Leikkuunestettä haihtuu koneistettaessa ja tyhjemmän säiliön emulsiopitoisuus on täten aina korkeampi kuin täyden. Teräkselle sopiva tavoitetaso on 5—8 % ja alumiinia tai rosteria työstettäessä mieluiten 7—10 %.
Emulsiopitoisuuden ylittäessä 10 % on järkevää pyrkiä saamaan pitoisuus alle 10 %:n ja samalla tietysti on hyvä arvioida onko nesteeseen sekoittunut muita öljyjä. Öljyt nousevat kyllä nestesäiliön pintaan, mutta jos nesteen kierto on nopeaa, niin öljylauttoja ei synny. Leikkuunesteeseen sekoittuneen öljyn voi havaita refraktometrissa näkyvän asteikon sumenemisena. Emulsiopitoisuuden ylittäessä 10 % neste saattaa alkaa vaahdota helpommin ja toisaalta sen voiteluominaisuudet eivät enää parane. Varsinaista haittaa turhan hetkellisesti liian vahvasta nesteestä ei muuten ole, mutta tällöin emulsiota kuluu enemmän ja se aiheuttaa ylimääräistä kulua. Mitään hyötyä yli 10 % pitoisuudesta ei enää ole.
Liian alhainen pitoisuus aiheuttaa ongelmia huomattavasti herkemmin ja leikkuunesteen säilyvyyden kannalta pitoisuus on erittäin keskeisessä roolissa. Pitoisuuden ollessa pitkäkestoisesti alle 5 % leikkuuneste tarjoaa kasvualustan bakteereille, joka ensin näkyy laskeneena Ph-arvona ja lopulta neste alkaa haista hyvin epämiellyttävälle. Bakteerit saattavat kulkeutua nesteeseen myös koneen ulkopuolelta esimerkiksi aihioiden mukana. Eräässä tapauksessa leikkuuneste meni pilalle, koska aihiossa oli ollut linnun ulostetta, joka oli vain pyyhkäisty rätillä pois ja laitettu sen jälkeen aihio koneeseen.
Tyypillisesti leikkuunesteen Ph on 9 tai yli, mutta jos Ph-arvo alkaa laskea tasolle 8,5–8,7 on syytä alkaa kiinnittämään asiaan huomiota. Tässä vaiheessa tilanne on yleensä pelastettavissa ripeällä pitoisuuden nostolla 8–10 %:n tuntumaan, jolloin Ph-arvo vielä monesti korjaantuu. Mikäli pitoisuuden nosto ei korjaa ongelmaa, niin erikseen myytävillä Biocid -pohjaisilla bakteerien hävittämiseen tarkoitetuilla aineilla asia saadaan useimmiten korjattua. Toisinaan voi kuitenkin ongelman haltuun ottamiseksi joutua vielä sen jälkeen pesemään koneen ja vaihtamaan uudet leikkuunesteet.
Pitoisuuden hallintaa helpottaa hyvä sekoittaja, jolla saa säädettyä työstökoneelle syötettävän nesteen pitoisuuden tarkasti. Tyypillisesti sopiva uuden nesteen pitoisuus on 2–3 %, koska työstettäessä vettä haihtuu enemmän kuin nesteen muita komponentteja. Lisäksi on hyvä seurata refraktometrillä pitoisuutta ja esimerkiksi Suomen Terätuonnilla leikkuunesteasiakkaille on aina tarjolla maksuton pitoisuuden ja Ph:n seuranta sekä konsultointi mahdollisten ongelmatilanteiden ilmentyessä. Oman osaamisemme loppuessa nesteidemme maahantuojalta Norden Chemicalsilta saa lisävoimia haasteisiin, joita kuitenkin ilmenee onneksi hyvin harvoin.
Hyvällä huolenpidolla ja nesteen seurannalla saa ylläpidettyä nesteen ominaisuuksia ja pidennettyä käyttöikää merkittävästi, joten se on myös taloudellisesti kannattavaa.
Ulkopuoliset öljyt
Leikkuunesteet ovat nykyään ympäristökuormaltaan kohtuullisen pieniä ja mm. öljypitoisuus on kohtuullisen alhainen useissa nesteissä. Edustamissamme emulsiossa suurin öljypitoisuus on 45 % ja kun emulsiota on nesteestä noin 6 %, niin itse nesteessä öljyä on alle 3 %. Leikkuunesteeseen kuitenkin usein kulkeutuu ulkopuolisia öljyjä kuten johdevoitelu- tai hydrauliöljyä. Öljy on havaittavissa refraktometrissa ja mikäli öljyä on enemmän, niin väristä ja koostumuksesta voi päätellä tilanteen. Monesti näkee myös leikkuunestesäiliön pinnassa kerrostuneen öljykalvon.
Öljyt vaikuttavat nesteen koostumukseen ja saattavat muiden epäpuhtauksien kanssa muodostaa tukkeumia aiheuttaen ongelmia nesteen virtauksessa. Leikkuunesteeseen sekoittuneella öljyllä on olennainen vaikutus bakteerikasvun syntyyn nesteessä. Lisäksi nestesäiliön pinnassa oleva öljykalvo estää nesteen hengittämisen aiheuttaen ongelmia erityisesti työstökoneen ollessa pidempiä aikoja käyttämättä. Varma tapa saada leikkuuneste pilalle on jättää öljyinen leikkuuneste säiliöön kesäloman ajaksi.
Tyypillisin tapa öljyjen hallintaan on öljynerotin, joka on kiinnitetty leikkuunestesäiliöön. Lisäksi on olemassa erilaisia separaattoreita, jonka läpi leikkuuneste käytetään ja öljy saadaan eriytettyä pois. Olennaista on tietysti ongelmien ilmetessä selvittää työstökoneen mahdolliset öljyvuodot.
Mikropartikkelit
Mikropartikkelit ovat hyvin pieniä millin tuhannesosien kokoisia partikkeleita, jotka ovat sekoittuneena leikkuunesteen seassa. Nämä ovat niin pieniä, että nestettä korkeammasta ominaispainostaan huolimatta ne kulkeutuu helposti nesteen mukana järjestelmässä.
Mikropartikkelit aiheuttavat muutamia haasteita:
- kiinteät partikkelit lyhentävät työkalujen kestoikää
- saattavat aiheuttaa tukoksia
- parantavat sähkönjohtavuutta aiheuttaen korroosiota.
Isompien leikkuunestesäiliöiden yhteydessä saattaa olla suodatinkangasrulla, jonka läpi neste johdetaan ennen säiliötä. Siihen jää kohtalaisen hyvin partikkelit, mutta sellaista ei ole järkevää käyttää kaikissa tapauksissa ja se on myös kohtalaisen kallis järjestelmä.
Toinen suhteellisen tuore tuttavuus mikropartikkeleiden hallintaan on saksalaisen Viton valmistama suodatinlaite, joka on mahdollista laittaa suoraan tai mukana tulevan telineen varassa leikkuunestesäiliöön ja suodattaa sen avulla partikkelit. Laite muodostaa voimakkaan imun ja johtaa nesteen sisällään olevan suodattimen läpi. Laite voidaan ohjelmoida toimimaan esim. 10 minuuttia aina 3 tunnin välein ja helpon pestävyytensä ansiosta se voidaan turvallisesti siirtää koneesta toiseen ilman vaaraa bakteerien kulkeutumisesta. Vitoista voit kysyä lisätietoa Suomen Terätuonnilta ja pyytää vaikka demokäynnille.
Jos sinulla heräsi kysymyksiä tai haluat tutustua yrityksen tuotteisiin tarkemmin, ole yhteydessä!
Aki Mäki
044 555 7300
aki.maki@stt.as
