7.Воздействие продуктов термоокислительной деструкции сотс на человека и окружающую среду.

Критическая температура компонентов жидких СОТС.

Большая часть механической энергии, затрачиваемой на резание металла, превращается в тепловую. Основной поток тепла (до 70%) при резании металла отводится в стружку. Температура стружки в момент ее образования составляет примерно 300 – 450ºС в то время как критическая температура большинства компонентов жидких СОТС гораздо ниже.

Различают две переходные критические температуры:

• при первой происходит десорбция молекул граничной смазки;

• при второй происходят схватывание, изнашивание и разрушение контактирующих поверхностей.

Максимальная критическая температура Т_к, при которой сохраняется работоспособность жидких СОТС, зависит от ее состава.

Значения Т_к для различных компонентов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Максимальная температура Т_к, работоспособности компонентов жидких СОТС.

Компоненты жидких СОТС	Температура Тк, С
Растительные масла Животные жиры Синтетические вещества Свободная сера Присадки: хлорсодержащие фосфорсодержащие серосодержащие	130 130 200 1000 500 800 900

Большую часть составляют газообразные вещества, получаемые в результате термодеструкции органической составляющей жидких СОТС (минеральные масла), т.к. они имеют невысокую критическую температуру (около 130С) в то время как средняя температура в зоне резания намного выше.

7.1. Термоокислительная деструкция жидких сотс.

В зоне резания образуются высокие температуры (300 - 700С), что значительно превышает критические температуры компонентов жидких СОТС в результате чего в воздух рабочей зоны поступают газообразные компоненты. При превышении критической температуры составляющих жидких СОТС происходит деструкция ее компонентов, в результате чего в воздух рабочей зоны поступают следующие вещества: масляный туман (аэрозоль), углеводороды, оксид углерода, формальдегид, хлористый водород, сернистый газ и другие рис.3.1.

Компоненты масляных СОТС обладают низкой критической температурой (130ºС), что служит причиной деструкции и, следовательно, выделения в воздух рабочей зоны газообразных соединений, указанных в таблице 3.2.

Максимальное количество масляного аэрозоля и газообразных веществ выделяется в воздух рабочей зоны при температуре, превышающей 600 ºС. Начиная с этой температуры окисление СОТС протекает по типу интенсивного сгорания.

Для каждой из этих групп характерен свой диапазон температур и концентраций масляного аэрозоля и углеводородов, как приведено в таблице 3.3. Масляный туман и различные группы углеводородов составляют основную долю в продуктах термоокислительной деструкции.

Рис. 3.1. Выделение вредных веществ при обработке металлов с применением СОЖ.

Таблица 3.2. Продукты термоокислительной деструкции масляных СОТС

№	Продукты термоокислительной деструкции масляных СОТС	Концентрация, мг/м3
1. 2.	Масляный аэрозоль Углеводороды Моноксид углерода Формальдегид Хлористый водород Сернистый газ	1 – 23 20 – 560 6 – 16 0,1 – 1,72 1 – 6,3 0,2 - 10

Рис.3.2.Классификация технологических процессов по интенсивности окисления СОТС.

Таблица 3.3.

Группа технологического процесса	Диапазон температур, ºС	Концентрация масляного аэрозоля, мг/м3 не превышает	Концентрация углеводородов, мг/м3 не превышает
Неопасная	До 400	50	76
Условно безопасная	400-700	100	200
Условно опасная	Более 700	150	300

8.Классификация минимизации химических загрязнений при использовании СОТС.

Существуют различные методы защиты окружающей среды от паров СОТС, примеры таких методов отмечены на рис 4.1.. Так, например, бывают пассивные и активные методы защиты. Они отличаются тем, что активные методы предлагают:

1. Использование других видов СОТС. Все СОТС по их агрегатному состоянию разделены на 4 типа

• Газообразные СОТС

• Жидкие СОТС

• Пластичные СОТС

• Твердые СОТС

2. Изменение способа подачи СОТС

Бывают различные способы подачи:

• Поливом

Особенности подачи СОТС поливом:

1. При подаче жидких СОТС методом полива расход СОТС Q=(15-25)л/мин

При этом эффективность процесса резания резко уменьшается при увеличении скорости резания более 150 м/мин вследствие ухудшения проникающей способности.

2. Из-за очень слабой проникающей способности жидких СОТС в зону контакта между инструментальным материалом и обрабатываемым материалом эффективность метода с увеличением подачи СОТС не меняется.

• Под давлением со стороны задней поверхности инструмента

Особенности подачи СОТС под давлением со стороны задней поверхности инструмента:

1. Истечение жидких СОТС с скоростью до 200м/мин и давлением 5 атм позволяет резко улучшить проникающую способность жидких СОТС на контактной площади между обрабатываемым материалом и инструментальным материалом, что позволяет уменьшить трение, мощность фрикционных источников тепла, увеличить качество и точность обработки.

2. Увеличить эффективность резания за счет увеличения производительности и уменьшения параметра резания (уменьшается сила резания, температура, износ инструмента)

3. Резко уменьшает расходы на регенерацию и восстановление.

• Сухое резание

При сухой обработке резко увеличивается тепловое нагревание на все узлы станка, что требует применения новых подходов при выборе материала и конструкций (особенно таких узлов как шпиндельная группа станка, крепежные узлы, направляющие). В настоящее время разработаны и используют новые более теплостойкие керамические материалы, способствующие стабильной работе узлов станка при увеличении тепловой нагрузки.

• В мелкодисперсном виде (распылением)

Особенности распыления жидких СОТС в виде мелкодисперсных капель:

1. СОТС распыляется непосредственно в зоне обработке в виде микрокапель диаметром от 1 до 5 мкм, что резко увеличивает их проникающую способность в зону обработки, увеличиваю её эффективность, уменьшая негативное техногенное влияние и расходы на СОТС и обработку до Q=1л/мин.

2. При резком уменьшении расхода СОТС сильно уменьшается негативное техногенное влияние на ОС и на здоровье персонала.

3. При эффективном проникновении мелкодисперсных капель СОТС в зону обработки активно формируются антифрикционные пленки, уменьшается трение, мощность фрикционного источника тепла, температура и износ инструмента при одновременном улучшении качества обработки.

• Капсулированием

Принцип подачи микро капель жидких СОТС в микрокапсулах заключается в следующем: изготавливают полую микросферу из термического технического желатина, деструкция которого происходит при температуре 200-400^оС. С целью надежной доставки микрокапсул в зону резания в состав желатина вводят магнетики (например, мелкодисперсную медную стружку). Внутри капсулы размещены мелкодисперсные (диаметром от 0,1 до 0,5 мкм) капли СОТС. Затем n-ое количество подобных микрокапсул размещают в дистиллированной воде, которая подается в зону резания при использовании стандартных средств подачи жидких СОТС, так как микрокапсулы обладают магнитными свойствами, то попадая в сильное электромагнитное поле, перемещаются вдоль магнитных линий и попадают в зону обработки, в которой при температуре резания разрушаются, освобождая каплю СОТС.

Возникает несколько эффектов:

1. Чрезвычайно мелкая капля попадает в зону контакта обрабатываемого материала и инструментально материала, существенно уменьшая трение и мощность фрикционного источника тепла.

2. Остатки микрокапсул из желатина обладают низкими фрикционными свойствами, позволяя еще больше уменьшить трение.

3. Расход СОТС составляет Q=0,05-0,1 л/мин, что значит меньше расхода жидкости для всех остальных методов подачи жидких СОТС.

4. Резко уменьшает нагрузку на окружающую среду, уменьшает количество СОТС, в связи с резким уменьшение количества использованного СОТС уменьшается вредное техногенное влияние на окружающую среду, уменьшаются расходы на СОТС при одновременном увеличении её эффективности.

1. Изменение режима обработки.

Изменяя различные технологические параметры инструмента, такие как: скорость, подача и глубина режущего инструмента, можно добиться минимизации вредных химических выбросов, так как от этих параметров зависит температура загрязнений при резании и, следовательно, концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Пассивные методы минимизации загрязнений при использовании СОТС включают в себя различные вентиляции и очистное устройство