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Articoli aziende > Commercio > Ridix Spa - Blaser, oli lubrorefrigeranti
Ridix Spa - Blaser, oli lubrorefrigeranti
Publicato da Marketing & Comunicazione [Ridix] su 20/4/2009 (4759 Letture)
Ridix Spa - Blaser, oli lubrorefrigeranti

La qualità in rettifica

Blaser analizza gli aspetti chimici e meccanici dei liquidi lubrorefrigeranti da utilizzare nella rettifi ca di metallo duro e di acciaio superrapido e propone una serie di prodotti che risponde alle richieste dei costruttori del settore.

Blaser Swisslube AG ha sempre dedicato molta attenzione al settore della costruzione di utensili in metallo duro e in acciaio HSS, creando una serie di prodotti molto apprezzati dagli utilizzatori. L’articolo offre una descrizione approfondita delle caratteristiche dei lubrificanti e delle materie prime che possono essere utilizzate in questo campo, e presenta un breve excursus sul mondo delle mole, dando una sintetica descrizione degli impianti di filtrazione utilizzati nel campo della lavorazione degli utensili.




Oli interi e additivi per la rettifica

Il lubrorefrigerante utilizzato per la costruzione di utensili in metallo duro è costituito da una soluzione miscibile in acqua esente da olio minerale; la tendenza degli ultimi anni è quella di abbandonare tale soluzione, poiché pur offrendo alcuni vantaggi, reca diversi problemi. I prodotti solubili in acqua hanno inoltre la caratteristica primaria di asportare calore, tuttavia questa non è l’esigenza più stringente dei produttori di utensili. Occorre quindi ricercare sostanze più appropriate, rivolgendosi al vasto mondo degli oli interi; questi ultimi sono a tutti gli effetti dei lubrorefrigeranti, ma la loro funzione primaria non è quella di dissipare calore, bensì di evitare che questo si formi.

Per ottenere al meglio questo scopo occorre scegliere oli che possiedano determinate caratteristiche: innanzitutto il prodotto utilizzato in rettifica, oltre a essere un buon lubrificante, deve possedere doti di lavaggio e di detergenza tali da assicurare una efficace pulizia della mola. A questi requisiti è necessario che si aggiungano stabilità chimica e viscosimetrica, basso coefficiente di attrito e un alto punto di infiammabilità (flash point); è chiaro poi che occorrerà scegliere una viscosità idonea per l’applicazione e scegliere una materia prima che garantisca una scarsa propensione allo sviluppo di fumi, di vapori e schiume. Per quanto riguarda invece gli additivi, è necessario valutare con attenzione

il loro utilizzo; per esempio gli additivi E.P. in rettifica e affilatura del metallo duro e dell’acciaio HSS producono pochissimi vantaggi, mentre gli additivi antischiuma, antinebbia, antiossidanti e di protezione alla corrosione, non devono pregiudicare le doti di detergenza del prodotto finito.

La scelta delle materie prime

Una volta indirizzata la propria ricerca verso gli oli interi, occorre scegliere il tipo di base, ovvero la materia prima che meglio si adatta per la rettifica di utensili in metallo duro o acciaio superrapido. È bene precisare che il lubrificante deve ottimizzare tutte le fasi di produzione, e non può esserci un olio dedicato a ogni singola operazione; è pertanto necessario utilizzare un prodotto unico. La scelta può rivolgersi a diverse macrofamiglie di oli base: oli minerali, esteri naturali o esteri sintetici, oli sintetici PAO (polialfaolefine).

L’indice di viscosità

Oltre alla corretta scelta della viscosità, “L’indice di viscosità” è uno dei parametri importanti nella scelta di un olio. Occorre per prima cosa tenere presente che la “viscosità” indicata sul foglio tecnico e sulla scheda dati di sicurezza del prodotto varia al variare della temperatura. L‘entità della variazione non è uguale per tutti gli oli con stessa viscosità ISO a 40°C, ma cambia in funzione della natura del lubrificante (naftenico, paraffinico, sintetico, esteri ecc.). L’attenzione va rivolta quindi non solo alla corretta scelta della “viscosità”, ma anche “all‘indice di viscosità”, del prodotto finito, valore che indica la maggiore o minore resistenza di un olio a cambiare viscosità al variare della temperatura; tanto è più alto questo numero tanto è minore la variazione che può subire la viscosità del lubrificante.

Gli oli minerali: raffinazione e additivazione

Negli oli minerali gli elettroni, essendo regolarmente ripartiti sulla molecola, producono una bassa adesività alle superfici metalliche; ne consegue un’aderenza alle superfici trattate molto limitata.

Raffinazione

La molecola dell‘olio minerale è composta da una catena di idrocarburi, la lunghezza della quale determina la viscosità; il processo di raffinazione permette di ottenere diverse lunghezze e di conseguenza differenti viscosità. Con trattamenti di raffinazione è possibile inoltre modificare e migliorare la materia prima utilizzata per la formulazione del nostro lubrorefrigerante, garantendone una maggiore stabilità all’ossidazione e una maggiore sicurezza per la salute degli operatori.

Additivazione

La struttura dell’olio base scelto per la formulazione di un olio specifico per la rettifica e affilatura di metallo duro o acciaio HSS può essere modificata, grazie alla additivazione; con questa procedura è possibile influenzare il comportamento del lubrificante nei processi e il comportamento sulla macchina.

Tra gli additivi più noti ricordiamo gli E.P. (Estrema Pressione), che si possono unire alle basi scelte per migliorarne il rendimento e le prestazioni (cloro, il fosforo, lo zolfo e lo zinco) e gli additivi polari (grassi animali e/o vegetali). Tali additivi si attivano in base alla temperatura raggiunta nella lavorazione; per esempio, come mostrato inaugura, possiamo renderci conto di come gli additivi polari sopra i 200°C perdano efficacia, mentre il cloro eserciti la propria influenza sul prodotto fino agli 800°C. Gli ultimi studi in materia hanno tuttavia dimostrato che l’aggiunta di additivi negli oli utilizzati nel settore della rettifica e affilatura del metallo duro e dell’acciaio HSS non portano alcun vantaggio; addirittura è stato riscontrato un peggioramento della capacità detergente del lubrificante, il che, come abbiamo visto, è una delle caratteristiche primarie che occorre ricercare in un olio dedicato a questo tipo di lavorazioni.

Tribologia

La tribologia studia la capacità della riduzione dell’attrito e misura la resistenza del film oleoso. In laboratorio si ha la possibilità di verificare questi valori attraverso 3 metodi: quello di Reichert, di Brugger e quello SRV, che si basano su principi e metodi di rilevazione diversi. Questi test sono molto validi per valutare gli oli da asportazione di truciolo, tuttavia risultano poco utili per gli oli da rettifica; anzi è possibile affermare che un olio che ha pessimi valori tribologici è spesso idoneo per la rettifica del metallo duro e acciaio HSS.

Gli idrocarburi

Gli oli a base minerale si suddividono in due famiglie principali, naftenici e paraffinici. Essi si distinguono principalmente in catene lineari (paraffina), catene ramificate (isoparaffina). Queste frazioni idrocarburiche sature sono adatte per la rettifica del metallo duro e acciaio HSS, contrariamente agli idrocarburi insaturi come l’oleffina e l’acetilene, che hanno una ridotta resistenza all‘ossidazione. La base minerale paraffinica è quella scelta da Blaser Swisslube per la formulazione dei propri oli da rettifica si caratterizza infatti per una buona stabilità chimica, un buon indice di viscosità e ridotta evaporazione. La base minerale naftenica, si distingue invece per un basso indice di viscosità ma un’eccellente solubilità, che la rende adatta all’aggiunta di qualsiasi tipo di additivo; le sue molecole sono però più reattive e meno stabili chimicamente. In ogni caso occorre tenere presente che una base minerale è sempre composta sia da una parte di olio naftenico sia da paraffinico e non esiste un prodotto costituito da una sola delle famiglie di catene citate.

Gli IPA e la pericolosità degli idrocarburi

È importante sottolineare che scegliere un prodotto a base minerale implica che questo contenga Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA), elementi che possono creare seri danni alla salute delle persone che con essi vengono a contatto. Attualmente in Italia una direttiva permette l’utilizzo di un prodotto a base minerale solo se questo ha un contenuto totale di idrocarburi aromatici inferiore al 3%; in ogni caso occorre tenere presente che tutti gli idrocarburi sono potenzialmente cancerogeni per l’uomo, oltre a formare delle lacche appiccicose e resinose che possono far insorgere problemi e hanno un odore forte e sgradevole.

La raffinazione degli oli minerali naftenici e paraffinici

Per gli oli minerali naftenici e paraffinici esistono diversi tipi di processi di raffinazione; si può optare per una idrofinitura a bassa pressione e a bassa temperatura, per un idrotrattamento con alta pressione, alta temperatura e catalizzatore, o per un idrotrattamento ad alta pressione e alta temperatura con l’aggiunta di estrazione al solvente.

Questo ultimo processo permette di eliminare la gran parte di idrocarburi policiclici aromatici. Le basi minerali paraffiniche vengono normalmente raffinate severamente; sottoponendole a un processo spinto di idrogenazione si ottiene la quasi totale eliminazione degli IPA, degli atomi di azoto, di ossigeno e di zolfo, stabilizzando ulteriormente il prodotto e rendendolo molto sicuro per gli operatori e molto idoneo per la rettifica del metallo duro e acciaio HSS. Gli oli sottoposti a quest‘ultimo processo di raffinazione vengono denominati idrogenati e vengono distinti in hydrotrattati e hydrocraccati; l‘hydrothreated è il trattamento standard che elimina gli aromatici, gli atomi di zolfo, azoto e ossigeno mentre l’hydrocrack, mediante separazione termica o catalitica in atmosfera idrogenata, permette di ottenere un purezza ancora più elevata, una stabilità termica maggiore, un miglior comportamento della viscosità al variare della temperatura e una ridotta evaporazione. Il contenuto di IPA in questa famiglia di prodotti hydrocrak che possiamo definire sintetici è irrilevante e sono molto sicuri per gli operatori a contatto.

Gli oli bianchi

Sia gli oli naftenici sia quelli paraffinici hanno come sottogruppo gli oli bianchi, lubrorefrigeranti caratterizzati da un basso tenore di IPA e utilizzati in campo alimentare (contatto indiretto con alimenti o lubrificazione macchine per settore alimentare), industriale (pesticidi, fertilizzanti) e medico (cosmesi, creme solari). Tuttavia l‘elevata tendenza all‘evaporazione e il basso punto di infiammabilità ne sconsigliano l‘uso nella rettifica del metallo duro e acciaio HSS.

Gli oli esteri

Sì è molto parlato negli ultimi anni degli oli vegetali e degli oli estere; questo tipo di lubrificanti, senza idrocarburi e per lo più biodegradabili, si contraddistingue per un’estrema capacità lubrificante e detergente, un punto di infiammabilità molto alto, e una ridottissima tendenza all’evaporazione. Possiamo raggrupparli in due grandi famiglie: oli vegetali, utilizzando materie prime come l’olio di colza, di girasole, di palma, oppure esteri sintetici dove possiamo utilizzare per la loro preparazione oli naturali vegetali e farli reagire con alcoli naturali e/o sintetici.

Tuttavia, alle basse viscosità (inferiori a 10 Cst A 40°c) questi lubrificanti, in presenza di alte temperature e in assenza di idonei impianti di filtrazione, sono poco stabili all’ossidazione, quindi il loro utilizzo in alcuni casi è sconsigliato. Se un costruttore di utensili non ha una macchina di nuova generazione con guarnizioni in Viton, impianto di refrigerazione, impianto di superfiltrazione e rabbocchi costanti, le temperature elevate e i residui di metallo o della mola, possono accelerare l’ossidazione e ne fanno aumentare l’acidità con conseguente aggressività sulle guarnizioni e sulle parti delicate delle macchine. L‘estere naturale vegetale è costituito da un componente alcolico e da acidi grassi esterizzati naturalmente, detti anche trigliceridi; la lunghezza della catena e il grado di saturazione determinano le caratteristiche dell‘olio. L’elevato potere lubrificante degli oli esteri è dato dal loro carattere molecolare; infatti, mentre, come visto, negli oli minerali le molecole non avevano affinità con le superfici, le molecole degli esteri si comportano come tanti magneti aderendo all’area trattata.

Le polialfaoleine (PAO)

La dissociazione termica di oli minerali in presenza di idrogeno produce l’etilene, dal quale per mezzo di catalizzatori e una sintesi di olefina, viene prodotta una alfaolefina lineare; quest’ultima, in una successiva fase di reazione catalizzata, viene oligomerizzata in modo che due, tre o più molecole di olefina vengono combinate. Il risultato di questo processo sono le polialfaolefine (PAO). Mentre gli oli minerali sono composti da una miscela di molecole e idrocarburi diversi tra loro, quindi con viscosità e caratteristiche diverse, le polialfaolefine sono composte da un solo tipo di molecola di

idrocarburo, con caratteristiche ben definite e determinate in laboratorio. A fronte di un costo elevato, le polialfaolefine offrono notevoli vantaggi nella costruzione e rettifica di utensili in metallo duro e HSS: elevata resistenza all’ossidazione, scarsa volatilità alle alte temperature, miglior comportamento viscosimetrico ad alte e basse temperature, ridotto coefficiente di attrito, elevato punto di infiammabilità.

L’importanza della filtrazione e della pulizia

Gli impianti di filtrazione che troviamo in commercio possono essere per esempio del tipo autopulente a dischi lamellari, costituiti da grossi bulbi all’interno dei quali si trovano delle candele sulle quali vengono infilati dei dischetti di speciale cellulosa; l’olio passa attraverso questa cellulosa e fuoriesce filtrato dall’alto. Questo sistema è assolutamente adatto per la lavorazione del metallo duro; i residui infatti restano all’esterno dei dischetti e, mediante un sistema di “controlavaggio”, si depositano in una vaschetta di contenimento. Gli impianti più diffusi nella realtà italiana sono però quelli a farina fossile o farina vegetale; all’interno dei bulbi vengono inseriti grossi dischi rivestiti da farina che vengono attraversati dall’olio. Entrambi i sistemi garantiscono una filtrazione dai 3 a 5 micron e non alterano le caratteristiche dell’olio. Raramente si possono trovare anche impianti con delle centrifughe che hanno il compito di pulire l’olio, sono invece sconsigliati gli impianti di filtrazione a carta in quanto possono garantire filtrazione non inferiore ai 20 micron. L’azione di filtrazione è molto importante, infatti, quando l’olio si carica di scorie e residui derivanti dalle lavorazioni meccaniche, si possono riscontrare diversi problemi legati a processi ossidativi.

Inoltre, la formazione di composti insolubili, saponi metallici e polimeri, aumenta il volume dei fanghi prodotti, mentre le reazioni chimiche che si verificano tra polveri deteriorano gli additivi rendendo necessaria una riadditivazione; infine l’ effetto catalizzatore delle particelle metalliche e la conseguente accelerazione dell’ossidazione dell’olio aumenta l’acidità del lubrificante rendendone necessario il cambio periodico. La norma ISO 4406 definisce diverse situazioni che si possono creare negli oli da taglio; si va da uno scenario considerato ottimale (meno di 15 mg di particelle non solubili per litro di lubrificante), fino a una quantità di particelle (più di 200 mg per litro) che provoca deterioramento e consumo rapido dell’olio, aumento dell‘acidità, pessime finiture superficiali, effetto abrasivo sulle parti della macchina e formazione di strati collosi sulle macchine e sui pezzi.

Prodotti petroliferi: classificazione per colore

Uno dei metodi usati per classificare in base al colore i prodotti petroliferi, compresi i combustibili di aeronautica, il cherosene, le nafte, gli oli minerali, i solventi idrocarburici e le cere del petrolio, è quello di Saybolt (ASTM D 156). La scala di valori varia da -16 a +30, dove -16 definisce il colore più scuro e +30 definisce il colore più chiaro (colore dell’acqua). La trasparenza dell’olio in realtà non porta nessun vantaggio tecnico, ma è comunque un fattore psicologico da considerare; per questo si tende a produrre oli più chiari possibili. I lubrorefrigeranti proposti da Blaser Swisslube AG sono trasparenti come l’acqua.

Rischio di incendio e infiammabilità

Tutte le macchine che lavorano con oli interi sono potenzialmente a rischio incendio o esplosione; in presenza di lavorazioni che provocano scintille occorre quindi utilizzare un olio che riduca al massimo la tendenza di emissioni di fumi, vapori e nebbie. Il punto di infiammabilità (punto di flash) di un olio viene espresso secondo due parametri derivanti da prove in laboratorio: infiammabilità in vaso chiuso (sigla ASTM D 93) e infiammabilità in vaso aperto (ASTM D 92). I due valori rappresentano la temperatura alla quale l’olio riscaldato (in vaso aperto o chiuso) emette un quantitativo di vapori tale da formare con l’aria una miscela che si accende in presenza di una fiamma, e si spegne non appena questa viene allontanata; l’infiammabilità in vaso aperto è circa 15-20°C più elevata dell’infiammabilità in vaso chiuso a parità di prodotto, dato che con l’apparecchio di misura aperto una parte dei vapori si disperde.

La temperatura di combustione rappresenta invece la temperatura alla quale l’olio, riscaldato, emette un quantitativo di vapori tale da formare con l’aria una miscela che si accende in presenza di una fiamma e continua a bruciare per un tempo superiore ai 5 secondi anche dopo l’allontanamento di questa; la temperatura di combustione di un olio è superiore al suo punto di infiammabilità in vaso aperto di circa 20-40°C. Per ridurre al minimo il rischio incendio occorre quindi scegliere un lubrorefrigerante con scarsa tendenza all’evaporazione e con alto punto di infiammabilità; inoltre, per evitare questi problemi occorre termorefrigerare il lubrorefrigerante mantenendo una temperatura costante (25 – 30°C), e garantire una portata e getto abbondante per annegare la mola e il pezzo. Raffreddare un olio non significa modificarne il punto di infiammabilità, è consigliabile scegliere sempre l’olio con il punto di infiammabilità più alto a pari viscosità.

Le emissioni

I tipi di emissione che un lubrificante può avere sono: evaporazione, nebulosità (tendenza dell’olio a frazionarsi in gocce e disperdersi nell’ambiente) e fumosità (raggiungimento punto di Flash). Le emissione a cui occorre prestare più attenzione sono quelle relative alla fumosità, perché le particelle che si creano in questa situazione sono respirabili e inoltre implicano un forte rischio di incendio. Quale lubrorefrigerante usare per lavorazioni di metallo duro e dell’acciaio superrapido? Escludendo i lubrorefrigeranti solubili (soluzioni sintetiche trasparenti), dato che la soluzione del cobalto in acqua genera problemi di tipo tecnico (un utensile “impoverito” di cobalto che ne è il legante, potrebbe essere meno resistente all’usura) e tossicologico recando (malattie polmonari e tumori), la soluzione migliore è quella di utilizzare lubrorefrigeranti interi a base minerale e/o esteri naturali che impediscono la soluzione del cobalto.

Per ottenere ottimi risultati le basi idrocarburiche dovranno essere severamente raffinate e idrogenate, la loro viscosità dovrà essere compresa tra 5 e 10 cSt a 40°C, e il flash point dovrà essere uguale o superiore ai 180°C; è necessario poi che il lubrificante possegga ottime capacità di lavaggio dell’area di contatto mola-superficie e buone proprietà di riduzione dell’attrito. Inoltre, per una corretta lavorazione in rettifica del metallo duro e di acciai super rapidi, oltre alla valutazione del refrigerante, della mola, delle prestazioni della macchina utensile, è bene valutare la portata e la pressione in BAR delle pompe del lubrorefrigerante, il volume della vasca, le caratteristiche del sistema filtrante del fluido e l’eventuale termoregolazione dello stesso. I lubrorefrigeranti Blaser sono distribuiti in esclusiva in Italia da Ridix SpA di Grugliasco (TO).

Blaser Swisslube AG ha sempre dedicato molta attenzione al settore della costruzione di utensili in metallo duro e in acciaio HSS, creando una serie di prodotti molto apprezzati dagli utilizzatori. L’articolo offre una descrizione approfondita delle caratteristiche dei lubrificanti e delle materie prime che possono essere utilizzate in questo campo, e presenta un breve excursus sul mondo delle mole, dando una sintetica descrizione degli impianti di filtrazione utilizzati nel campo della lavorazione degli utensili.

Per informazioni:

Claudio Invernizzi
Ridix Spa

Via Indipendenza 9/f
10095 Grugliasco (TO)
cinvernizzi@ridix.it

348 7916146
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