Asiantuntija-artikkeli
Lastuamisnesteiden käyttö ja ylläpito
Veteen sekoitettavat lastuamisnesteet tarvitsevat hyvin toimiakseen käyttäjältään ylläpitoa, jolla pidetään huolta nesteen kunnosta ja sen määrästä koneen säiliössä. Nesteen hyvä kunto osaltaan varmistaa työstöprosessin häiriöttömän toiminnan sekä parantaa sen toiminnan edellytyksiä ja pidentää sen käyttöikää.
Työstökoneen lastuamisnestesäiliö on koneen alimpia osia, jonne lopulta päätyvät likimain kaikki koneessa käytetyt öljykomponentit ns. vuotoöljyt, lastut ja epäpuhtaudet kuten esim. pienet lastut, valuraudan grafiitti, valssihilse taikka työkappaleiden suojaukseen käytetyt maalit. Käytännössä nestesäiliöön päätyy ennemmin tai myöhemmin paljon sellaista materiaalia, johon nestevalmistaja eivät aina voi taikka pysty varautumaan.
Neste hankitaan käytettäväksi
Kukaan ei hanki lastuamisnestettä vain hävittääkseen sen asiallisesti, vaan se hankitaan käytettäväksi tarpeeseen työstömenetelmiä tukemaan. Lastuamisnesteiden hävittäminen on iso menoerä, suoraa rahan menoa, joten on taloudellisesti kannattavaa pyrkiä pidentämään nesteen käyttöikää luomalla sille hyvät olosuhteet ja toiminnan edellytykset ylläpidon keinoin.
Kuinka sitten käyttäjä voisi ylläpitää lastuamisnesteitä riittävän hyvin? Ruoan laitossa ”puhtaus on puoli ruokaa” ja sama totuus pätee nesteiden ylläpitoonkin. Kaikki alkaa koneen ja nestejärjestelmän huolellisesta pesusta ennen nesteen vaihtoa. On myös huomattava, että myös uusi kone tulee puhdistaa huolellisesti esim. suojarasvoista ennen koneen nestesäiliön täyttöä. Pesussa tulee erityisesti huomioida koneen nesteelle alttiina olevat sisäpinnat niitä vaikeasti tavoitettavia kohteita kuten esim. koteloiden nurkkia, työkaluvaihtajaa ja lastunkuljetinta unohtamatta. Jos vanha neste haisee ja bakteereiden pilaamaa, on syytä harkita desinfioivan pesuaineen käyttöä normaalin pesuaineen sijaan. Jotkut kaupalliset toimijat tarjoavat työstökoneiden höyrypesua, jolla on saavutettu hyviä puhdistustuloksia. Puhdistuksella luodaan uudelle nesteelle puhdas ja terve ympäristö toimia ilman vanhan nesteen aiheuttamaa painolastia.
Sekoita huolella
Emulsion pisarakoko vaikuttaa huomattavasti sen stabiilisuuteen. Hienojakoinen emulsio hylkii likaa ja neste selkeytyy nopeammin vuotoöljyjen noustessa pintaan ja kiinneaineiden valuessa säiliön pohjalle. Pienillä pisaroilla saavutetaan lisäksi parempi voitelu kuin isoilla, koska ne mahtuvat paremmin terän ja työkappaleen väliin ja niillä on enemmän yhteen laskettua voitelevaa pinta-alaa, kuin isoilla pisaroilla. Huolellinen sekoitus joko käsin taikka kunnollisella sekoittimella tehtynä on avain onnistumiseen. On myös huomattava, että käytetyn öljyn viskositeetti ja siten myös pisarakoko muuttuu lämpötila mukaan, josta syystä sekoittaminen tulisi aina tehdä huoneenlämpöiseen veteen, eikä kylmään kuten niin monesti on nähty tehtävän. Emulsion suuri pisarakoko sumentaa refraktometrin näyttämää heikentäen sen näyttämän luettavuutta. Tällöin nesteen pitoisuuden mittaus muodostuu hankalaksi, eikä luotettavia mittauksia oikein pysty tekemään lukeman epämääräisyyden vuoksi. Tulokset ovat tällöin parhaimmillaankin suuntaa antavia. Pitoisuuden mittauksessa käytettävä refraktometri on optiseen taitekertoimeen perustuma mittalaite, joka ei pysty erottelemaan erilaisia öljyjä toisistaan, vaan se näyttää öljyn ”kokonaismäärää”, mistä käytetyn nesteen kyseessä ollessa merkittävä osa voi olla työstökoneessa käytettyjä vuotoöljyä. Tämä voi aiheuttaa nesteen liian alhaisen ”todellinen” pitoisuuden mikä heikentää työstöominaisuuksia ja korroosion estokykyä sekä altistaa nesteen mahdolliselle mikrobien kasvulle konsentraation ollessa merkittävästi suunnitellun toiminta-alueensa alapuolella.
Skimmerit käyttöön
Lastuamisnesteen pintaan noussut vuotoöljy tulisi poistaa, jottei se pääsisi mahdollisimman vähän sekoittumaan nesteeseen taikka muodostamaan nesteen pinnalle ilmatiivistä kerrosta. Työstökoneessa käytettyjen voiteluöljyjen ominaisuuksia ja lisäaineistusta ei ole suunniteltu työstöä silmällä pitäen, toisin kun emulsioon käytetyn perus öljyn. Näin voiteluöljyjen pääsy lastuamisnesteeseen voi merkittävästi heikentää nesteen työstöominaisuuksia. Rusnas vuotoöljyn määrä nesteessä usein aiheuttaa kiinni palamista ”karstaksi” työkalun pintaan, mikä estää teräsärmän jäähtymistä heikentäen merkittävästi sen kestoikää. Esim. eräällä koneistuskeskuksella kovametallisen poran kestoikä kulutuskestävää terästä koneistettaessa putosi yllättäen alle kolmasosaan normaalista. Lopulta tutkimuksissa poran alentuneen kestoiän syyksi paljastui edellisellä vuorolla lastuamisnesteen sekaan vuotanut hydrauliöljy, joka lopulta paloi karstaksi kiinni poraan tuhoten toiminnan edellytykset. Nesteen vaihdon jälkeen poran kestoikä palasi takaisin normaalille tasolle.
Levyskimmeri
Öljyimuri
Letkuskimmeri
Nauhaskimmeri
Suodatukset kuntoon
Kun nesteeltä edellytetään voitelevuutta hyvän pinnanlaadun saavuttamiseksi, tulee helposti unohdettua, että vain puhdas neste voitelee kunnolla. Suodattamaton neste sisältää hurjan määrän hienojakoista kiinneainesta kuten esim. metallisia partikkeleita, valssihilsettä, kulunutta terämateriaalia ja valuhiekan jäämiä jne. Nämä kiinneaineet nesteen mukana ruiskutettuna työstökohteeseen turhaan kuluttavat teräsärmää ja huonontavat saavutettavia työkappaleen pinnankarheuden arvoja. Em. syistä johtuen nesteen suodattaminen on tärkeää jo pelkästään työstöprosessin ja vaadittujen toleranssien kannalta. Kiinneaineiden poisto myös merkittäväsi parantaa nesteen kestoikää / vaihtoväliä poistaen anaerobisilta mikrobeilta mahdollisuuden elää ja kehittyä säiliön pohjalle muodostuvassa vähähappisessa sedimentissä.
Ylläpitotäyttö
Nestemäärän ylläpito koneen säiliössä tehdään yleensä huomattavasti käyttöväkevyyttä alemmalla pitoisuudella, koska pääsääntöisesti nesteestä käytettäessä haihtuu vesi, mutta öljy ”kuluu” vain poistumalla lastujen ja työkappaleiden mukana. Tarvittavan täytön vahvuus riippuu tyypillisesti nesteen tyypistä, työympäristöstä, koneesta ja sovelluksesta. Usein alhainen ostohinta ei merkitse loppupeleissä taloudellista käyttöä, koska kokonaiskulut riippuvat hyvin voimakkaasti täyttö %:sta ja nesteen vaihtovälistä, eikä hankintahinnasta. Käytännössä täyttö % voi vaihdella aika suurestikin eri tyyppisten nesteiden välillä, ilman että asiakas voisi sitä itse ennakoida ostopäätöstä tehtäessä. Ei ole tavatonta, että eri nesteiden välinen käytännön kulutus voi olla jopa yli kolminkertainen pelkästään suuremman täyttö %:n takia.
Refraktometri
On nesteen optiseen taitekertoimeen perustuva mittalaite, jolla mitataan lastuamisnesteen konsentraatio, eli väkevyys %. Refraktometriä tulee kalibroida säännöllisesti ”mittaamalla” puhdasta vettä, jolloin mittalaitteen asteikko tulee säätää näyttämään nollaa, kiertämällä asteikon säätöruuvia laitteen kyljessä.
Koska erilaisten öljyjen ja emulgaattorien muodostaman nestetiivisteen optiset ominaisuudet vaihtelevat suuresti, tulee usein väkevyyden mittauksen yhteydessä huomioida nesteen ns. refraktometri kerroin, joka nimensä mukaan kertoo millä luvulla on mittatulos kerrottava, jotta tulos vastaisi todellista väkevyys %:a. Yleensä tämä kerroin voi vaihdella suurellakin välillä (1 – 4), tyypillisesti välillä 1 – 2 nesteen mukaan. Esimerkiksi refraktometrikerroin on 1,8 ja refraktometrin lukeman 5%. tällöin todellinen väkevyys on 5×1,8=9%.
Käytännön valvonta
Jokainen koneenkäyttäjä tulisi kouluttaa valvomaan koneensa lastuamisnesteen kuntoa säännöllisesti tekemällä nesteen pitoisuuden ja ph:n mittauksen. Nesteen pH pitäisi mitata ja kirjata ylös mielellään useamman kerran viikossa ja apuna on hyvä käyttää pipettiä, jolla saadaan mitattava neste pinnan alta. Jos pH:n arvossa esiintyy suuria muutoksia viitearvoihin, tulee selvittää mistä pH:n muutos johtuu. Nesteen konsentraatio myös vaikuttaa sen pH:n arvoon, korkealla pitoisuudella on pH:n arvo korkempi. Lastuamisnesteiden korroosion puskurointi kyky yleensä perustuu nesteen alkalisuuteen (emäksisyys), tyypillisesti pH:n ollessa välillä 8,2-10. Usein nesteessä esiintyvät häiriöt näkyvätkin nopeimmin nesteen pH:n muutoksina. Xylitoli purukumin tv mainoksista olemme jo nuorena oppineet, että bakteerit aiheuttavat suussa ruokailun jälkeen ns. ”happohyökkäyksen”. Sama analogia pätee myös lastuamisnesteisiin, eli mikrobien määrän kasvu nesteessä näkyy pH:n alenemisena (happohyökkäyksenä), koska bakteerien aineenvaihduntatuotteet ovat happamia. Lisäksi monet ei yhteensopivat vuotoöljyt voivat vaikuttaa nesteen pH arvoa alentavasti ja samalla vaarantamalla nesteen korroosion estokyvyn. Pitkään käyttämättä olleen nesteen pH yleensä alenee, varsinkin jos nesteen pinnalle on päässyt muodostumaan hapettumiselta ehkäisevä öljykalvo. Yleensä nesteen pH kohoaa takaisin normaalille tasolle, kun nestettä taas aletaan käyttää ja neste pääsee ilmaantumaan sen kiertäessä koneessa.
Lastuamisnesteen ja sekoitukseen käytettävän veden kovuutta pitäisi myös pyrkiä vahtimaan. Veden kovuuden mittausluiskat ovat tähän tarkoitettuja, joiden käytössä kannattaa käyttää apuna pipettiä tai vastaavaa. Luiskat ovat todella herkkiä ja suoralla tankkiin kastamisella voivat näyttää vääriä arvoja. Käytetyn veden kovuus vaikuttaa suoraan nesteen taipumukseen muodostaa vaahtoa. Pehmeällä vedellä tyypillisesti esiintyy runsastakin vaahtoamista ja taas vastaavasti kovalla vedellä harvemmin. Keski-Euroopassa vesi on tyypillisesti kovaa, eli veteen liuenneiden mineraalisuolojen määrä on suuri. Suomessa sekä skandinaavien alueella vesi on taas yleensä pehmeää. Nesteen ylläpito tankkauksen yhteydessä lisätyn tuoreen nesteen veden mukana tulee järjestelmään lisää veteen liuenneita mineraalisuoloja, jolloin ne voivat ajan kanssa kumuloitua nesteeseen, kun vesi haihtuu, mutta suolat eivät. Tämä voi aiheuttaa ajan kuluessa järjestelmän veden kovuuden merkittävän kasvamisen. Äärimmäisessä tilanteessa korkea veden kovuus voi aiheuttaa emulsio hajoamisen kahdeksi faasiksi, vedeksi ja öljyksi. Tästä syystä usein kovan veden esiintymisalueilla konepajojen vesijärjestelmään asennetaan erilaisia veden käsittelylaitteita, kuten käänteiseen osmoosioon perustuvat suodatusjärjestelmät tai ns. pehmennys suodattimet, joilla alennetaan käytettävän veden kovuutta ja estetään suolojen kumuloituminen järjestelmään.
Yhteenveto
Kuinka motivoida itsensä pitämään lastuamisnesteitään huolta? Hyvä ylläpito alentaa merkittävästi nesteiden elinkaaren kustannuksia, koska sillä voidaan luoda nesteelle olosuhteet, jotka auttavat sen käyttöiän pidentämistä. Nesteiden ylläpito parantaa myös työpisteen työhygieniaa ja viihtyvyyttä paremman siisteyden ja puhtauden muodossa. Jokainen joka valita saa, ei pitkään viitsii tehdä töitä haisevassa ja likaisessa luotaan työntävässä ympäristössä. Samalla kun lastuamisneste voi hyvin, viihtyy koneistajakin paremmin ja hänen on mukavampi työskennellä puhtaassa ja raikkaassa työpisteess
Tämä artikkeli on osa Konekuriirissa julkaistua artikkelisarjaa. Artikkelin kirjoittajana Panu Ranta, Edufix Oy.