۱. وظایف فنی سیالات ماشین‌کاری
سیالات برش چهار وظیفه اصلی را در فرآیند ماشین‌کاری به عهده دارند که اهمیت هر کدام بر اساس نوع فلز تغییر می‌کند:
خنک‌کاری (Cooling): جذب و دفع گرمای تولید شده توسط اصطکاک و تغییر شکل پلاستیک فلز در ناحیه برش. این کار از آسیب حرارتی به قطعه کار و ابزار جلوگیری می‌کند.
روانکاری (Lubrication): کاهش اصطکاک بین ابزار و براده (Chip) یا بین ابزار و سطح قطعه کار. این امر به کاهش نیروی برش و مصرف برق کمک می‌کند.
شستشوی براده‌ها ( Flushing): خارج کردن براده‌های تولید شده از ناحیه برش برای جلوگیری از خراش سطح و آسیب مجدد به ابزار.
محافظت در برابر خوردگی: ایجاد یک لایه محافظ روی قطعه کار و اجزای دستگاه برای جلوگیری از زنگ‌زدگی (به‌ویژه در محیط‌های مرطوب).
۲. انواع اصلی سیالات ماشین‌کاری
سیالات برش به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند که ویژگی‌های روانکاری و خنک‌کاری آن‌ها متفاوت است:
الف) روغن‌های خالص
ترکیب: بر پایه روغن‌های معدنی یا مصنوعی، بدون آب.
مزیت: بهترین خاصیت روانکاری (Lubricity) را دارند و برای عملیات‌های سنگین که اصطکاک زیاد است، ایده‌آل هستند.
کاربرد: رزوه زنی، دنده‌زنی، فرزکاری سنگین و برش مواد سخت (مانند فولادهای آلیاژی).
نقص: قدرت خنک‌کاری ضعیف.
ب) امولسیون‌های محلول (Soluble Oils)
ترکیب: ترکیب روغن معدنی ( تا ) با آب ( تا ) و امولسیفایر.
مزیت: خنک‌کاری خوب و روانکاری متوسط. رایج‌ترین نوع سیال در کارگاه‌ها به دلیل تعادل خواص.
نقص: در صورت عدم کنترل دقیق غلظت، احتمال رشد باکتری و ایجاد بوی نامطبوع وجود دارد.
ج) سیالات نیمه مصنوعی
ترکیب: مقدار کمی روغن معدنی (زیر ) و مواد شیمیایی سنتتیک، محلول در آب.
مزیت: خواص خنک‌کاری و شستشوی بسیار خوب. راندمان حرارتی بالاتر از امولسیون‌های سنتی.
د) سیالات تمام مصنوعی
ترکیب: کاملاً عاری از روغن معدنی؛ حاوی پلیمرهای شیمیایی فعال‌کننده و مواد افزودنی.
مزیت: بهترین خاصیت خنک‌کاری و پایداری بالا. مناسب برای عملیات‌های با سرعت بالا.
کاربرد: سنگ‌زنی (Grinding) و عملیات‌هایی که به دفع سریع گرما نیاز دارند.
۳. استراتژی انتخاب بر اساس جنس قطعه کار
انتخاب سیال باید بر اساس نیازهای متالورژیکی فلز و عملیات برش تنظیم شود:
| جنس قطعه کار | چالش اصلی | نوع سیال توصیه شده | ملاحظات فنی |
| فولادهای کم کربن و چدن | تولید براده‌های پیوسته و سایش متوسط. | امولسیون‌های محلول یا نیمه‌مصنوعی. | رقیق‌سازی در غلظت‌های متوسط (حدود ) برای جلوگیری از زنگ‌زدگی. |
| فولادهای آلیاژی و سخت | سختی بالا و تولید حرارت شدید. | روغن‌های خالص با افزودنی‌های فشار شدید ( - Extreme Pressure). | نیاز به روانکاری عالی برای جلوگیری از جوش خوردن براده به ابزار. |
| آلومینیوم و آلیاژها | چسبندگی (Adhesion) براده به ابزار و تولید لبه ساخته‌شده | امولسیون‌های محلول یا سیالات روغنی با افزودنی‌های روغنی چرب (Fatty Oils). | غلظت باید بالا نگه داشته شود. از سیالات حاوی گوگرد یا کلر اجتناب شود. |
| فولاد ضدزنگ | قابلیت کار ضعیف، تولید حرارت بالا و سخت‌کاری سریع. | روغن‌های خالص یا نیمه‌مصنوعی با افزودنی‌های قوی . | کاهش سرعت برش و استفاده از سیال برای روانکاری قوی. |
| مس و برنج | تولید براده‌های بلند و مشکلات لکه‌دار شدن (). | امولسیون‌های رقیق یا روغن‌های خالص مخصوص. | از سیالات دارای ترکیبات گوگردی فعال (Active Sulphur) که با مس واکنش داده و لکه ایجاد می‌کنند، پرهیز شود. |
۴. مدیریت و نگهداری سیالات برش
حتی بهترین سیال نیز بدون نگهداری مناسب، عمر کوتاهی خواهد داشت و می‌تواند کیفیت محصول و سلامت اپراتور را به خطر اندازد.
کنترل غلظت : غلظت امولسیون‌ها و نیمه‌مصنوعی‌ها باید روزانه با استفاده از رفراکتومتر (Refractometer) بررسی شود. غلظت پایین باعث زنگ‌زدگی و رشد باکتری و غلظت بالا باعث ایجاد کف و چسبندگی مواد می‌شود.
کنترل : سیالات محلول در آب باید بین تا نگه داشته شود. پایین باعث خوردگی و بسیار بالا باعث تحریک پوست می‌شود.
مدیریت آلودگی (Tramp Oil): روغن‌های روانکاری هیدرولیک یا روغن‌های ماشین که به داخل سیال برش نفوذ می‌کنند (Tramp Oil)، باید توسط اسکیمرها (Skimmers) به صورت هفتگی حذف شوند. این آلودگی‌ها منبع رشد باکتری و ایجاد بوی نامطبوع هستند.
فیلتراسیون: استفاده از سیستم‌های فیلتراسیون مناسب برای حذف براده‌های ریز و ذرات جامد، عمر مفید سیال را چندین برابر افزایش می‌دهد.
نتیجه‌گیری: انتخاب سیال ماشین‌کاری یک تصمیم استراتژیک است که توازن بین روانکاری و خنک‌کاری را تضمین می‌کند. برای عملیات‌های سنگین و سخت‌کاری (فولادهای آلیاژی)، اولویت با روغن‌های خالص و روانکاری است. برای ماشین‌کاری با سرعت بالا و گرمای زیاد (آلومینیوم و سنگ‌زنی)، سیالات سنتتیک با قابلیت خنک‌کاری بالا ارجحیت دارند. مدیریت دقیق غلظت و ، نه تنها راندمان را حفظ می‌کند، بلکه عمر مفید سیال را نیز به حداکثر می‌رساند.
