روغن برش تراش و فلزات

روغن مستقیم: تجزیه و تحلیل جامع تعریف، انواع، کاربردها و ملاحظات

1. مقدمه ای بر روغن مستقیم

روغن مستقیم، که معمولا به عنوان روغن شسته و رفته نیز شناخته می شود، نشان دهنده دسته ای از روان کننده های رقیق نشده است که عمدتا در عملیات فلزکاری و همچنین برخی دیگر از کاربردهای صنعتی تخصصی استفاده می شود. برخلاف سایر انواع سیالات فلزکاری ، روغن مستقیم حاوی آب نیست و مستقیما از ظرف خود در حالت "همانطور که دریافت شده" استفاده می شود. فرمولاسیون آن به طور خاص برای برتری در ارائه روانکاری برتر به جای اولویت بندی سطوح بالای خنک کننده طراحی شده است. برای افزایش ویژگی های عملکرد، روغن مستقیم اغلب از مواد افزودنی مختلف افزایش دهنده عملکرد استفاده می کند.

ترکیب اساسی روغن مستقیم شامل یک روغن پایه است که می تواند از منابع معدنی، گیاهی یا مصنوعی به دست آید. علاوه بر روغن پایه، طیف وسیعی از مواد افزودنی معمولا در فرمولاسیون ترکیب می شوند تا ویژگی های عملکرد خاص را بهبود بخشند. این افزودنی ها می توانند شامل موادی باشند که روانکاری را افزایش می دهند، محافظت در برابر فشار شدید (EP) را فراهم می کنند، سایش را کاهش می دهند، از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری می کنند و تشکیل غبار روغن را به حداقل می رسانند.

وظیفه اصلی روغن مستقیم کاهش اصطکاک و سایش است که بین ابزار برش و قطعه کار در حین عملیات ماشینکاری رخ می دهد. این روغن کاری برای تسهیل فرآیند صاف و دقیق حذف مواد ضروری است و در نهایت به کیفیت مطلوب محصول نهایی کمک می کند. علاوه بر این، روغن مستقیم نقش مهمی در جلوگیری از شروع زنگ زدگی و خوردگی در قطعه کار در حال ماشینکاری و ماشین آلات درگیر در فرآیند ایفا می کند.

انتخاب روغن مستقیم برای کاربردهای خاص اغلب ناشی از نیاز به حداقل رساندن تماس مستقیم بین سطوح فلزی در شرایط بار زیاد و سرعت نسبتا کندتر است. در چنین محیط هایی ، تأکید بر افزایش عمر ابزار و دستیابی به سطح با کیفیت بالا روی قطعه است ، گاهی اوقات به قیمت اتلاف سریع گرما ، که به طور موثرتری توسط سیالات مبتنی بر آب مدیریت می شود. خواص ذاتی روغن مستقیم و قابلیت آن در تطبیق با افزودنی های خاص، آن را به منبعی ارزشمند در فرآیندهای مختلف تولیدی و صنعتی تبدیل کرده است.

2. ترکیب و خصوصیات اساسی

اثربخشی روغن مستقیم به عنوان روان کننده و سیال ماشینکاری تا حد زیادی با ترکیب آن تعیین می شود که در درجه اول از روغن های پایه و افزودنی های مختلف افزایش دهنده عملکرد تشکیل شده است. انتخاب روغن پایه به طور قابل توجهی بر ویژگی های کلی و مناسب بودن روغن مستقیم برای کاربردهای مختلف تأثیر می گذارد.

روغن های معدنی، یکی از انواع رایج روغن های پایه، از پالایش نفت خام به دست می آیند. این آنها را به گزینه ای به طور گسترده در دسترس و به طور کلی مقرون به صرفه برای بسیاری از مصارف صنعتی تبدیل می کند. روغن های معدنی را می توان بیشتر به عنوان پارافینیک یا نفتنیک طبقه بندی کرد که هر کدام خواص فیزیکی و شیمیایی کمی متفاوت مانند شاخص ویسکوزیته و توان پذیری را نشان می دهند. برای بهبود مشخصات ایمنی خود، روغن های معدنی مورد استفاده در فرمولاسیون روغن مستقیم اغلب تحت فرآیندهای پالایش حلال یا تصفیه آب شدید قرار می گیرند تا سطح هیدروکربن های آروماتیک چند هسته ای (PAHs) را کاهش دهند. علاوه بر این، روغن های معدنی را می توان بر اساس توانایی آنها در واکنش شیمیایی با سطوح فلزی در دماهای بالا به عنوان "فعال" یا "غیرفعال" طبقه بندی کرد، مشخصه ای که اغلب به محتوای گوگرد آنها مربوط می شود.

روغن های گیاهی نشان دهنده دسته دیگری از روغن های پایه هستند که در فرمولاسیون روغن مستقیم استفاده می شوند. این روغن ها از منابع گیاهی مختلف استخراج می شوند و مزیت تجدید پذیر و زیست تخریب  پذیر بودن را ارائه می دهند. اجزای اصلی روغن های گیاهی تری گلیسیرید هستند که استرهایی هستند که از گلیسرول و اسیدهای چرب تشکیل شده اند. انواع و نسبت های خاص این اسیدهای چرب موجود در روغن ، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آن را تعیین می کند. مزایای زیست محیطی مرتبط با روغن های گیاهی آنها را به جایگزینی جذاب برای روغن های معدنی در کاربردهای خاص تبدیل می کند.

روغن های مصنوعی سومین دسته اصلی روغن های پایه مورد استفاده در فرمولاسیون روغن مستقیم را تشکیل می دهند. این روغن ها از طریق سنتز شیمیایی مهندسی می شوند و امکان کنترل دقیق ساختار مولکولی آنها را فراهم می کنند و در نتیجه ویژگی های عملکردی برتر و اغلب متناسب را ایجاد می کنند. روغن های مصنوعی به طور کلی پایداری بسیار خوبی در طیف گسترده ای از دماهای شدید از خود نشان می دهند و در مقایسه با روغن های معدنی دود کمتری  تولید می کنند. آنها می توانند بر اساس ترکیبات شیمیایی مختلفی از جمله پلی آلفائولفین ها (PAOs)، استرهای مصنوعی و پلی آلکیلن گلیکول ها (PAGs) باشند که هر کدام مزایای خاصی را برای کاربردهای مختلف ارائه می دهند.

فراتر از روغن های پایه، روغن های مستقیم معمولا حاوی انواع مواد افزودنی هستند که برای افزایش عملکرد آنها طراحی شده اند. افزودنی های فشار شدید (EP) مانند ترکیبات گوگرد، کلر و فسفر برای عملیات برش با بار بالا ضروری هستند. این مواد افزودنی تحت حرارت و فشار شدید با سطوح فلزی واکنش نشان می دهند و یک لایه محافظ تشکیل می دهند که از جوشکاری جلوگیری می کند و سایش را کاهش می دهد. انتخاب افزودنی EP خاص، مانند گوگرد فعال در مقابل ترکیبات غیرفعال یا کلردار، بسیار مهم است و به مواد قطعه کار و شدت فرآیند ماشینکاری بستگی دارد. افزودنی های ضد سایش روانکاری را بهبود می بخشند و سایش را در شرایط کمتر شدید کاهش می دهند. مواد افزودنی ضد مه ، معمولا پلیمرهای زنجیره بلند ، تشکیل غبار روغن را به حداقل می رسانند و به محیط کار ایمن تر کمک می کنند. مواد افزودنی ضد زنگ یا بازدارنده های خوردگی از قطعه کار و ماشین آلات در برابر زنگ زدگی و خوردگی محافظت می کنند. بازدارنده های خوردگی غیر آهنی به طور خاص از فلزاتی مانند آلومینیوم و مس محافظت می کنند . آنتی اکسیدان ها از تخریب روغن از طریق اکسیداسیون ، به ویژه در دماهای بالاتر جلوگیری می کنند 11. افزودنی های روانکاری توانایی روغن را برای کاهش اصطکاک بیشتر می کنند .

خواص اساسی روغن مستقیم عملکرد آن را در کاربردهای مختلف دیکته می کند. ویسکوزیته، مقاومت روغن در برابر جریان، بر روانکاری و استحکام فیلم تأثیر می گذارد، اما می تواند بر راندمان خنک کننده نیز تأثیر بگذارد. روانکاری، توانایی کاهش اصطکاک، یکی از ویژگی های کلیدی روغن های مستقیم است . استحکام فیلم ظرفیت روغن برای مقاومت در برابر فشارهای بالا و جلوگیری از تماس فلز به فلز است . محافظت در برابر خوردگی از زنگ زدگی و تخریب شیمیایی جلوگیری می کند . پایداری حرارتی به مقاومت روغن در برابر تجزیه در دماهای بالا اشاره دارد . در نهایت، نقطه اشتعال کمترین دمایی است که در آن روغن بخار قابل اشتعال تولید می کند، با نقطه اشتعال بالاتر که ایمنی بیشتر را نشان می دهد.

3. بررسی دقیق انواع روغن مستقیم

روغن های مستقیم را می توان به طور گسترده بر اساس نوع روغن پایه مورد استفاده در فرمولاسیون آنها دسته بندی کرد: روغن های معدنی، روغن های گیاهی و روغن های مصنوعی. هر نوع دارای ویژگی های منحصر به فردی است و برای کاربردهای خاص مناسب است.

3.1. روغن های معدنی:

روغن های معدنی که از پالایش نفت خام به دست می آیند، به دلیل در دسترس بودن و هزینه نسبتا پایین، سنگ بنای فرمولاسیون روغن مستقیم هستند. فرآیند پالایش شامل تکنیک های پیچیده ای مانند پالایش حلال و تصفیه آب برای افزایش خلوص روغن و کاهش حضور اجزای نامطلوب مانند هیدروکربن های آروماتیک چند هسته ای (PAHs) است و در نتیجه عملکرد و ایمنی را بهبود  می بخشد. میزان و نوع پالایش، طبقه بندی روغن های معدنی را به گروه های مختلف روغن پایه API تعیین می کند که هر کدام دارای قابلیت های عملکردی متمایز و هزینه های مرتبط هستند.

به طور مشخص، روغن های معدنی به طور کلی خواص روانکاری ذاتی خوبی را ارائه می دهند و آنها را برای طیف گسترده ای از کاربردهای فلزکاری مناسب می کند. مقرون به صرفه بودن آنها در مقایسه با روغن های مصنوعی و برخی از روغن های مستقیم مبتنی بر سبزیجات، آنها را به گزینه ای مقرون به صرفه برای بسیاری از مصارف صنعتی تبدیل می کند. علاوه بر این، عملکرد روغن های معدنی را می توان از طریق ترکیب استراتژیک مواد افزودنی مختلف، متناسب با بهبود ویژگی های خاص مانند ویژگی های ضد سایش و عملکرد فشار شدید به طور قابل توجهی افزایش داد.

در قلمرو روغن های معدنی، بین انواع فعال و غیرفعال تمایز قائل می شود. روغن های معدنی فعال با مواد افزودنی، معمولا ترکیبات گوگرد یا کلر فرموله می شوند که برای واکنش شیمیایی شیمیایی با قطعه کار فلزی در دماهای بالا که در طول عملیات برش با آن مواجه می شوند، طراحی شده اند. این واکنش یک فیلم محافظ را تشکیل می دهد که روانکاری فشار شدید عالی را فراهم می کند ، که به ویژه هنگام ماشینکاری مواد سخت مفید است. برعکس، روغن های معدنی غیرفعال به خواص روان کننده ذاتی روغن پایه و مواد افزودنی متکی هستند که به راحتی با قطعه کار فلزی تحت واکنش های شیمیایی قرار نمی گیرند. اینها اغلب برای ماشینکاری فلزات آهنی، غیر آهنی و سفید ترجیح داده می شوند که در آن واکنش پذیری شیمیایی ممکن است منجر به نتایج نامطلوبی مانند رنگ آمیزی یا خوردگی شود.

در فلزکاری، روغن های مستقیم مبتنی بر روغن معدنی کاربردهای معمولی را در عملیات ماشینکاری با سرعت کم و سنگین پیدا می کنند که در آن نیاز به روانکاری استثنایی بسیار مهم است و از نیاز به ظرفیت خنک کننده بالا بیشتر است. آنها در فرآیندهای ماشینکاری شدید مانند ضربه زدن، نخ زدن، بروشینگ، هابینگ دنده و شکل دهی چرخ دنده بسیار موثر هستند، جایی که بارهای زیاد و اصطکاک رایج است. روغن های معدنی فعال به طور کلی برای ماشینکاری فلزات آهنی مانند فولاد توصیه می شوند، در حالی که روغن های غیرفعال اغلب برای فلزات غیر آهنی ترجیح داده می شوند تا از رنگ آمیزی یا خوردگی جلوگیری شود. علاوه بر این، روغن های مستقیم مبتنی بر روغن معدنی در عملیات سنگ زنی استفاده می شوند، به ویژه زمانی که هدف اصلی دستیابی به سطح با کیفیت بالا بر روی مواد آهنی و غیر آهنی باشد. آنها همچنین معمولا در ماشین آلات قدیمی مانند ماشین های پیچ و سایر تجهیزاتی که در ابتدا برای عملکرد بهینه با روان کننده های روغن مستقیم طراحی شده اند استفاده می شوند.

3.2 روغن های گیاهی:

روغن های گیاهی که از منابع گیاهی مختلف به دست می آیند، جایگزینی تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر برای روغن های معدنی در فرمولاسیون روغن مستقیم ارائه می دهند. ترکیب آنها در درجه اول بر اساس تری گلیسیرید است و انواع و نسبت های خاص اسیدهای چرب خواص منحصر به فرد هر روغن را تعیین می کند . وجود اسیدهای چرب اشباع نشده به کاهش نقاط ذوب کمک می کند و به روغن اجازه می دهد تا در دماهای پایین تر مایع بماند.

روغن های گیاهی به دلیل ماهیت قطبی خود به طور کلی روانکاری بالایی از خود نشان می دهند و آنها را قادر می سازد تا یک فیلم قوی و سرسخت روی سطوح فلزی تشکیل دهند و به طور موثر اصطکاک را کاهش دهند. زیست تخریب پذیری ذاتی آنها و منشا آنها از منابع تجدیدپذیر مزایای زیست محیطی قابل توجهی را فراهم می کند. با این حال، روغن های گیاهی می توانند گران تر از روغن های معدنی باشند، که ممکن است برای کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ مورد توجه قرار گیرد. آنها همچنین ممکن است پایداری اکسیداتیو کمتری در مقایسه با روغن های معدنی و مصنوعی، به ویژه در دماهای بالا، داشته باشند، که اغلب برای جلوگیری از تخریب و افزایش عمر مفید خود نیاز به افزودن آنتی اکسیدان ها دارند. علاوه بر این، ویسکوزیته نسبتا بالاتر آنها گاهی اوقات می تواند در کاربردهای خاص چالش ایجاد کند، به طور بالقوه نیاز به پیش گرم کردن برای بهبود جریان دارد، به ویژه زمانی که به عنوان سوخت در کاربردهای روغن نباتی مستقیم (SVO) استفاده می شود.

در فلزکاری، روغن های مستقیم مبتنی بر روغن نباتی به ویژه برای عملیات در مقیاس کوچک و در صنایعی که مقررات زیست محیطی سختگیرانه استفاده از روان کننده های زیست  تخریب پذیر را ترجیح می دهد، مناسب هستند. آنها در عملیات مختلف برش فلز و شکل دهی فلز استفاده می شوند و عملکرد آنها در کارهای دشوار ماشینکاری را می توان با تقویت آنها با مواد افزودنی فشار شدید (EP) افزایش داد. روغن های گیاهی می توانند بهبودهایی را در پرداخت سطح و کاهش میزان اکسیداسیون قطعه کار در مقایسه با روغن های معدنی سنتی در کاربردهای خاص ارائه دهند. آنها همچنین برای ماشینکاری آلومینیوم ، فلز نرم مستعد آزار دهنده یا چسبیدن به ابزارهای برش ، که در آن روانکاری بالای روغن های گیاهی می تواند به ویژه مفید باشد ، موثر هستند.

فراتر از فلزکاری، روغن نباتی مستقیم (SVO) به عنوان سوخت جایگزین در موتورهای دیزلی اصلاح شده، به ویژه در کشاورزی کاربرد دارد. این استفاده نیاز به تغییراتی در سیستم سوخت موتور دارد که در درجه اول شامل پیش گرم کردن روغن برای کاهش ویسکوزیته آن و بهبود اتمیزه شدن برای احتراق کارآمد است. تولید SVO در مقیاس کوچک را می توان در تعاونی های کشاورزی محلی اجرا کرد و جایگزینی پایدارتر و بالقوه مقرون به صرفه تر برای سوخت دیزل معمولی برای ماشین آلات کشاورزی ارائه می دهد و وابستگی کشاورزان به هزینه های نوسان سوخت فسیلی را کاهش می دهد. روغن های گیاهی خاص، مانند کلزا (همچنین به عنوان کلزا شناخته می شود) و روغن سویا، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند و به عنوان SVO در موتورهای دیزلی استفاده شده اند. با این حال، چالش های مرتبط با استفاده از SVO شامل ویسکوزیته بالاتر آن در مقایسه با دیزل معمولی، پتانسیل احتراق ناقص منجر به رسوب موتور و نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر موتور است.

3.3 روغن های مصنوعی:

روغن های مصنوعی نشان دهنده دسته ای از روان کننده ها هستند که به طور مصنوعی ایجاد می شوند یا به صورت شیمیایی اصلاح می شوند و امکان کنترل بالایی بر ساختار مولکولی آنها را فراهم می کنند و در نتیجه خواص عملکردی متناسب را به همراه دارند. انواع ذخایر پایه مصنوعی در فرمولاسیون آنها استفاده می شود، از جمله پلی آلفائولفین ها (PAOs)، استرهای مصنوعی، پلی آلکیلن گلیکول ها (PAGs) و غیره که هر کدام ویژگی های منحصر به فردی را به محصول نهایی کمک می کنند. روغن های ترکیبی مصنوعی ذخایر پایه مصنوعی را با روغن های معدنی معمولی ترکیب می کنند تا تعادلی از عملکرد، حفاظت و مقرون به صرفه بودن را ارائه دهند.

روغن های مصنوعی به طور کلی پایداری بسیار خوبی را در طیف گسترده ای از دماهای بسیار بالا و پایین نشان می دهند و عملکرد ثابتی را در شرایط عملیاتی سخت تضمین می کنند 5. آنها در مقایسه با روغن های معدنی دارای شاخص ویسکوزیته بالاتری هستند که نشان دهنده مقاومت بیشتر در برابر تغییرات ویسکوزیته با نوسانات دما است که برای حفظ یک فیلم روان کننده ثابت بسیار مهم است. علاوه بر این، روغن های مصنوعی در دمای بالاتر در مقایسه با روغن های معدنی دود کمتری تولید می کنند و به محیط کاری تمیزتر و ایمن  تر کمک می کنند. آنها همچنین مقاومت بهتری در برابر اکسیداسیون، تجزیه حرارتی و تشکیل لجن و رسوبات دارند که منجر به افزایش عمر روغن و بهبود تمیزی موتور می شود. در بسیاری از موارد، روغن های مصنوعی می توانند فواصل تخلیه روغن را در مقایسه با روغن های معدنی معمولی افزایش دهند و به طور بالقوه فرکانس تعمیر و نگهداری و هزینه ها را کاهش دهند. سطح بالاتر خلوص آنها با ناخالصی های کمتر در مقایسه با روغن های معدنی به افزایش عملکرد و طول عمر آنها کمک می کند.

در عملیات ماشینکاری خواستار، روغن های مصنوعی مستقیم برای فرآیندهای با سرعت بالا که در آن حذف حرارت کارآمد بسیار مهم است (اگرچه تمرکز اصلی آنها بر روی روغن کاری باقی می ماند) مناسب هستند. آنها همچنین در تشکیل فلزات شدید یا کاربردهایی که عمر طولانی ابزار هدف اصلی است استفاده می شوند. صنایعی مانند هوافضا و پزشکی اغلب روغن های مصنوعی را به دلیل تمیز کردن آسان، شفافیت و سطح غبار کم ترجیح می دهند. آنها معمولا در عملیات حفاری، سنگ زنی و تراش اسلحه که نیاز به روغن کاری و پایداری دقیق  دارند استفاده می شوند. علاوه بر این، روغن های مصنوعی برای ماشینکاری مواد سخت کار مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژهای با دمای بالا که گرمای قابل توجهی تولید می کنند و نیاز به روانکاری قوی دارند، موثر هستند. آنها همچنین در گیربکس ها و سایر ماشین آلات صنعتی که به روان کننده های با کارایی بالا نیاز دارند و قادر به مقاومت در برابر شرایط شدید هستند استفاده می شوند .

4. کاربردهای متنوع روغن مستقیم در صنایع

روغن مستقیم کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف، عمدتا در فلزکاری و کشاورزی، بلکه در سایر زمینه های تخصصی که خواص روان کننده منحصر به فرد آن مفید است، پیدا می کند.

4.1 فلزکاری:

در صنعت فلزکاری، روغن مستقیم یک جزء اساسی در عملیات ماشینکاری متعدد است. در تراشکاری ، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد ، به ویژه در دستگاه های پیچ به سبک سوئیسی ، جایی که روغن کاری دقیق برای قطعات پیچیده بسیار مهم است 1. برای فرآیندهای فرز، روغن مستقیم به ویژه برای فلزات نرم تر مانند آلومینیوم استفاده می شود، جایی که روانکاری بالای آن به جلوگیری از تجمع مواد در ابزار برش کمک می کند. عملیات حفاری، هم وظایف عمومی و هم سخت مانند حفاری سوراخ های عمیق و حفاری اسلحه، اغلب از فرمولاسیون های روغن مستقیم تخصصی برای عملکرد بهینه استفاده می کنند. ضربه زدن و نخ زدن به طور قابل توجهی از روانکاری برتر روغن مستقیم بهره می برند که تشکیل نخ تمیز و دقیق را تسهیل می کند و در عین حال سایش و شکستگی ابزار را به حداقل می رساند. عملیات سنگ زنی، چه عمومی و چه دقیق، برای بهبود سطح قطعه کار و افزایش عمر چرخ سنگ زنی به روغن مستقیم متکی است. فرآیندهای Honing ، که به اتمام سطح بسیار ریز و دقت ابعادی دقیق نیاز دارند ، از روغن مستقیم  نیز استفاده می کنند. بروشینگ، یک فرآیند حذف فلز شدید که شامل نیروهای بالا است، از روانکاری عالی ارائه شده توسط روغن مستقیم بهره می برد. روغن مستقیم معمولا در ماشین آلات قدیمی مانند دستگاه های پیچ، چاکر، اره نواری و دستگاه های میله ای یافت می شود که برای عملکرد بهینه با چنین سیستم های روغن کاری طراحی شده اند. فرمولاسیون ها اغلب به طور خاص به گونه ای طراحی می شوند که با طیف گسترده ای از فلزات از جمله آلومینیوم، برنج، برنز، آلیاژهای مس، فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، فولادهای ضد زنگ، تیتانیوم و آلیاژهای مبتنی بر نیکل سازگار باشند و از عملکرد بهینه و جلوگیری از واکنش های جانبی جلوگیری کنند.

4.2 کشاورزی:

در بخش کشاورزی، روغن مستقیم کاربردهای سنتی و نوظهور دارد. روغن موتورهای درجه مستقیم هنوز در تجهیزات کشاورزی و ساختمانی قدیمی تر با موتورهای دیزلی و بنزینی 2 و 4 زمانه که برای چنین روان کننده  هایی طراحی شده اند استفاده می شود. برخی از روغن های درجه مستقیم نیز برای استفاده در سیستم های هیدرولیک و گیربکس های دستی ماشین آلات قدیمی تر مناسب هستند که درجه ویسکوزیته خاصی از روغن موتور  را مشخص می کنند. موتورهای ثابت، مانند موتورهایی که در پمپ های آبیاری و ژنراتورهای برق آماده به کار در مزارع استفاده می شوند، نیز از روغن مستقیم به عنوان روان کننده استفاده می کنند. علاوه بر این، روغن نباتی مستقیم (SVO) در حال بررسی و استفاده به عنوان یک منبع سوخت جایگزین در موتورهای دیزلی اصلاح شده است که ماشین آلات کشاورزی را تامین می کنند و مسیری بالقوه برای استقلال انرژی بیشتر و کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی معمولی در بخش کشاورزی ارائه می دهد.

4.3 سایر کاربردهای صنعتی:

فراتر از فلزکاری و کشاورزی، روغن مستقیم در سایر مناطق صنعتی تخصصی کاربرد پیدا می کند. این ماده به عنوان روان کننده در برخی از انواع گیربکس ها استفاده می شود ، به ویژه آنهایی که تحت بارهای سنگین و سرعت نسبتا کندتر کار می کنند که روانکاری بالای آن سودمند است . روغن مستقیم همچنین می تواند برای ایجاد روغن کاری برای نحوه اسلایدها و دوک های ماشین آلات مختلف استفاده شود و از حرکت صاف و دقیق اجزای حیاتی اطمینان حاصل کند. در ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM)، روغن های مستقیم تخصصی با استحکام دی الکتریک بالا و ویسکوزیته کم به عنوان سیالات دی الکتریک عمل می کنند و فرآیند فرسایش جرقه را تسهیل می کنند و به طور موثر زباله های تولید شده را از منطقه ماشینکاری پاک می کنند. روغن های مستقیم مبتنی بر سبزیجات به دلیل روانکاری عالی و طبیعت سازگار با محیط زیست در برخی از عملیات شکل دهی فلزات مورد استفاده قرار می گیرند و اصطکاک و سایش را در طول فرآیند شکل دهی کاهش می دهند. علاوه بر این، برخی از محصولات مبتنی بر روغن مستقیم می توانند به عنوان عوامل آزاد کننده عمل کنند، مانند قالب سیمان، جلوگیری از چسبندگی و اطمینان از سطح صاف.

5. مزایای استفاده از روغن مستقیم

استفاده از روغن مستقیم در کاربردهای مناسب چندین مزیت کلیدی را ارائه می دهد که در درجه اول حول خواص روانکاری استثنایی آن و ویژگی های آن به عنوان یک سیال مبتنی بر روغن متمرکز است.

یکی از مهم ترین مزایای روغن مستقیم، روانکاری استثنایی آن است. این یک فیلم روان کننده قوی بین ابزار برش و قطعه کار تشکیل می دهد که منجر به کاهش قابل توجهی در اصطکاک می شود . این کاهش اصطکاک تولید گرما در رابط برش را به حداقل می رساند که به نوبه خود به جلوگیری از آسیب حرارتی به ابزار و قطعه کار کمک می کند. روغن کاری برتر ارائه شده توسط روغن های مستقیم همچنین منجر به کاهش سایش ابزارهای برش می شود و طول عمر عملیاتی آنها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و در نتیجه هزینه های ابزار را برای عملیات تولید کاهش می دهد. علاوه بر این ، روانکاری موثر به بهبود سطح در قسمت ماشینکاری شده کمک می کند ، و اغلب نیاز به عملیات اتمام ثانویه را کاهش می دهد . با به حداقل رساندن اصطکاک، روغن های مستقیم همچنین با کاهش نیروهای برش لازم به کاهش مصرف انرژی مورد نیاز برای عملیات ماشینکاری کمک می کنند .

یکی دیگر از مزایای قابل توجه روغن مستقیم، جلوگیری موثر از زنگ زدگی و خوردگی آن است. این یک مانع عالی در برابر این اشکال تخریب ایجاد می کند و هم از قطعه کار ماشینکاری شده در برابر آسیب های زیست محیطی و هم از خود ماشین ابزار در برابر زوال محافظت می کند . این خاصیت محافظتی از اجزای ماشین آلات در برابر آسیب های ناشی از رطوبت و سایر عوامل خورنده که معمولا در محیط های صنعتی با آن مواجه  می شوند محافظت می کند .

روغن های مستقیم همچنین می توانند به گونه ای فرموله شوند که سازگاری مواد خوبی را با طیف گسترده ای از فلزات ارائه دهند که شامل مواد آهنی و غیر آهنی است که تطبیق پذیری در کاربرد آنها را تضمین  می کند. فرمولاسیون های خاص، به ویژه آنهایی که حاوی گوگرد غیرفعال هستند، به طور ایده آل برای استفاده با فلزات غیر آهنی حساس مانند آلومینیوم، برنج و مس مناسب هستند، زیرا بدون ایجاد رنگ آمیزی یا تغییر رنگ مواد، به طور موثر روغن کاری می کنند.

در مقایسه با سیالات مبتنی بر آب، روغن های مستقیم اغلب عمر طولانی تری دارند و نیازهای نگهداری را کاهش می دهند. به دلیل عدم وجود آب در ترکیب آنها، آنها به طور قابل توجهی کمتر مستعد رشد باکتری هستند، یک مشکل رایج در خنک کننده های مبتنی بر آب، که به عمر طولانی تر سیال در مخزن دستگاه کمک می کند. این مقاومت ذاتی در برابر تخریب میکروبی می تواند به فواصل سرویس طولانی تر یا حتی مداوم برای سیالات تبدیل شود و فرکانس تغییرات سیال و خرابی مرتبط  را کاهش دهد. در نتیجه، نیازهای کلی نگهداری سیال و مخزن برای روغن های مستقیم ممکن است در مقایسه با روغن های محلول و سایر سیالات برش مبتنی بر آب  کمتر باشد. علاوه بر این، روغن های مستقیم کمتر احتمال دارد که بوی نامطبوع مرتبط با ترشیدگی ایجاد کنند، که می تواند در مایعات مبتنی بر آب به دلیل رشد میکروبی کنترل نشده رخ دهد.

6. معایب و محدودیت های روغن مستقیم

علیرغم مزایای قابل توجه روغن مستقیم، به ویژه روانکاری استثنایی آن، معایب و محدودیت های متعددی وجود دارد که باید هنگام انتخاب سیال فلزکاری یا روان کننده برای یک کاربرد خاص در نظر گرفته شود.

یکی از اشکالات اصلی روغن مستقیم، قابلیت خنک کننده محدود آن است. در مقایسه با مایعات برش مبتنی بر آب، روغن های مستقیم ویژگی های حذف حرارت ضعیفی را نشان می دهند. این باعث می شود که آنها برای عملیات ماشینکاری با سرعت بالا یا دمای بالا که در آن اتلاف گرما موثر و سریع برای جلوگیری از خرابی ابزار و آسیب قطعه کار بسیار مهم است، کمتر مناسب باشند. در کاربردهای سخت، توانایی خنک کننده ضعیف روغن های مستقیم می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد ابزار برش و قطعه کار شود و به طور بالقوه بر دقت ابعادی و یکپارچگی سطح محصول نهایی تأثیر بگذارد.

روغن های مستقیم همچنین نگرانی های بالقوه بهداشتی و ایمنی را ایجاد می کنند. هنگامی که در معرض گرمای تولید شده در حین ماشینکاری قرار می گیرند، می توانند دود و دود تولید کنند که ممکن است حاوی ذرات ریز فلز و مواد سرطان زا باشد و خطرات سلامت تنفسی را برای کارگران ایجاد کند. تماس مستقیم طولانی مدت و منظم پوست با روغن های مستقیم می تواند منجر به ایجاد اختلالات پوستی مانند فولیکولیت و آکنه روغنی شود. استنشاق غبار روغن تولید شده در حین ماشینکاری می تواند باعث مشکلات تنفسی مختلفی از جمله آسم، تحریک ریه، برونشیت مزمن و اختلال در عملکرد ریه شود. برخی از اجزا و افزودنی های موجود در برخی از روغن های مستقیم، به ویژه روغن های معدنی تصفیه نشده و پارافین های کلردار، با افزایش خطر ابتلا به انواع خاصی از سرطان در افراد در معرض خطر همراه است. علاوه بر این، از آنجایی که روغن های مستقیم در درجه اول از روغن تشکیل شده اند، ذاتا قابل اشتعال هستند و اگر روش های ذخیره سازی و جابجایی مناسب به شدت رعایت نشود، خطر آتش سوزی بالقوه در محل کار  را ایجاد می کنند. نشت روغن مستقیم همچنین می تواند سطوح لغزنده ای را در کف مغازه ایجاد کند و خطر لغزش، زمین خوردن و سقوط را افزایش دهد.

از منظر زیست محیطی، دفع روغن مستقیم مستعمل به دلیل ماهیت نفتی آن می تواند چالش برانگیز باشد و دفع نادرست آن می تواند منجر به آلودگی منابع آب و  خاک شود. روغن های معدنی، پایه ای مشترک برای روغن های مستقیم، میزان تجزیه زیستی پایینی دارند، به این معنی که برای مدت طولانی در محیط  باقی می مانند. ریختن روغن مستقیم استفاده شده در زهکشی ها می تواند منجر به انسداد فاضلاب شود و به آلودگی در جریان های آب محلی کمک کند. تولید و انتشار غبار روغن و دود در جو نیز می تواند به آلودگی هوا کمک کند.

از نظر محدودیت های عملکرد، روغن های مستقیم برای همه سناریوهای فلزکاری، به ویژه کاربردهای با کارایی بالا که نیاز به خنک کننده سریع و کارآمد  دارند، مناسب نیستند. ویسکوزیته نسبتا بالای برخی از روغن های مستقیم گاهی اوقات می تواند مانع از حذف موثر تراشه از ناحیه برش شود و همچنین ممکن است مانع از توانایی روغن برای نفوذ به رابط مهم ابزار و قطعه کار شود. علاوه بر این، فیلم روغنی که روغن های مستقیم روی قطعه کار می گذارند اغلب نیاز به مراحل تمیز کردن اضافی دارد که می تواند شامل استفاده از حلال ها باشد و به زمان و هزینه کلی تولید  اضافه کند.

در نهایت، ملاحظات هزینه نیز می تواند یک عامل باشد. در حالی که روغن های مستقیم مبتنی بر روغن معدنی می توانند مقرون به صرفه باشند، انواع خاص، به ویژه آنهایی که بر اساس روغن های مصنوعی یا گیاهی هستند، می توانند گران تر باشند. دفع روغن مستقیم مستعمل منوط به مقررات زیست محیطی است که می تواند هزینه های قابل توجهی را در ارتباط با جابجایی، تصفیه و دفع مناسب به همراه داشته باشد.

7. روغن مستقیم را با انواع دیگر روان کننده ها و مایعات برش مقایسه و مقایسه کنید

روغن مستقیم، در حالی که برای کاربردهای خاص موثر است، از نظر ترکیب، عملکرد اولیه، کاربردها و ویژگی های عملکرد کلی تفاوت قابل توجهی با انواع دیگر روان کننده ها و سیالات برش مانند روغن های محلول و سیالات مصنوعی دارد.

7.1 روغن مستقیم در مقابل روغن های محلول:

روغن های مستقیم به شکل رقیق نشده خود استفاده می شوند و بر اساس روغن های معدنی، گیاهی یا مصنوعی هستند، در حالی که روغن های محلول کنسانتره روغن (معمولا معدنی یا مصنوعی) و امولسیون کننده هایی هستند که با آب رقیق می شوند تا یک امولسیون شیری تشکیل دهند. عملکرد اصلی روغن های مستقیم روغن کاری است، در حالی که روغن های محلول به دلیل وجود آب تعادلی از روانکاری و خنک سازی را ارائه می دهند. روغن های مستقیم برای سرعت آهسته تر، عملیات شدید که نیاز به روانکاری خوب دارند، مناسب هستند، در حالی که روغن های محلول معمولا برای طیف وسیع تری از فرآیندهای ماشینکاری، از جمله آنهایی که نیاز به خنک کننده متوسط دارند، استفاده می شوند.

روغن های محلول خواص خنک کننده بهتر، تولید دود و دود کمتر را ارائه می دهند و می توان آنها را به راحتی با آب رقیق کرد تا دفع ایمن تر شود (اگرچه هنوز نیاز به رسیدگی مناسب دارد).  آنها برای عملیات سبک تا متوسط همه کاره هستند. با این حال، امولسیون موجود در روغن های محلول می تواند تجزیه شود و منجر به رشد باکتری ها و بوی بد شود و اگر به درستی نگهداری نشود، به طور بالقوه می تواند باعث تحریک پوست و خوردگی روی مواد خاصی شود.

7.2 روغن مستقیم در مقابل مایعات مصنوعی:

روغن های مستقیم بر پایه روغن (معدنی، گیاهی یا مصنوعی) هستند و به صورت رقیق نشده استفاده می شوند، در حالی که مایعات مصنوعی عمدتا بر پایه آب با افزودنی های مصنوعی مختلف هستند اما معمولا روغن معدنی ندارند. روغن های مستقیم در درجه اول برای روانکاری عمل می کنند، در حالی که مایعات مصنوعی در درجه اول برای خنک کننده عالی طراحی شده اند. روغن های مستقیم برای سرعت آهسته تر ، عملیات سنگین که نیاز به روانکاری بالا دارند ، استفاده می شوند ، در حالی که مایعات مصنوعی برای فرآیندهای با سرعت بالا که در آن حذف گرما بسیار مهم است مناسب هستند.

مایعات مصنوعی قابلیت خنک کننده عالی، کنترل میکروبی بالا، مقاومت در برابر ترشیدگی، پایداری خوب پس از مخلوط شدن با آب را ارائه می دهند و سرعت برش بالاتر را امکان پذیر می کنند. با این حال، آنها می توانند گران تر از روغن های معدنی مستقیم و روغن های محلول باشند، ممکن است مه ریز یا کف ایجاد کنند و برخی ممکن است فاقد روغن کاری فشار شدید روغن های مستقیم باشند.

8. مقررات زیست محیطی و ایمنی و بهترین شیوه های مربوط به روغن مستقیم

استفاده از روغن مستقیم تابع مقررات مختلف زیست محیطی و ایمنی است و پایبندی به بهترین شیوه ها برای به حداقل رساندن خطرات و اطمینان از رسیدگی مسئولانه بسیار مهم است.

8.1. مقررات زیست محیطی:

EPA مقررات جامعی را برای مدیریت روغن های مستعمل ایجاد کرده است، از جمله محدودیت در روش های دفع و دستورالعمل های ذخیره سازی، حمل و نقل و بازیافت. روغن استفاده شده نباید در مخازن سطحی یا انبوه زباله مدیریت شود مگر اینکه به طور خاص تنظیم شود. استفاده از آن به عنوان سرکوب کننده گرد و غبار به طور کلی ممنوع است. سوزاندن روغن مورد استفاده خارج از مشخصات برای بازیابی انرژی فقط در انواع خاصی از واحدهای مجاز است. ذخیره سازی مناسب در تاسیسات ژنراتور شامل استفاده از ظروف مناسب، برچسب گذاری شفاف با "روغن استفاده شده"، جلوگیری از نشت و داشتن روش های واکنش به نشت است. بازیافت از طریق بازسازی ، پالایش مجدد یا پردازش برای بازیابی انرژی مورد تأکید قرار می گیرد. فیلترهای روغن استفاده شده باید به درستی تخلیه و بازیافت شوند. همچنین مهم است که از هرگونه تأثیرات بالقوه مقررات زدایی بر مقررات نفت و گاز مطلع باشید و پیروی از دستورالعمل های خاص ایالتی و محلی برای دفع نفت. شیوه های مدیریت سیالات فلزکاری باید الزامات زیست محیطی سختگیرانه را برآورده کند.

8.2 مقررات ایمنی:

OSHA دستورالعمل های مربوط به محل کار با استفاده از روغن های مستقیم، از جمله استانداردهای سطوح راه رفتن، برنامه ریزی اضطراری، PPE، مواد خطرناک و آلاینده های هوا را ارائه می دهد. PEL برای غبار روغن در 5 میلی گرم بر متر مکعب در یک روز کاری 8 ساعته تنظیم شده است. تهویه مناسب و استفاده از PPE مناسب برای به حداقل رساندن قرار گرفتن در معرض کارگران مورد نیاز است. مقررات همچنین ذخیره سازی و جابجایی ایمن مایعات قابل اشتعال مانند روغن های مستقیم را پوشش می دهد. SDS با جزئیات خطرات فرآورده های نفتی مستقیم باید به راحتی در دسترس باشد.

8.3. بهترین روش ها برای استفاده، ذخیره سازی و دفع:

برای استفاده، بهتر است مایع را با کاربرد مطابقت دهید، از فرمولاسیون های کم مه استفاده کنید، ماشین آلات را نگهداری کنید، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید و در صورت نیاز از داروهای سرکوب کننده غبار استفاده کنید. ذخیره سازی باید در داخل خانه در یک منطقه تمیز، خشک و کنترل دما، با استفاده از ظروف مهر و موم شده و برچسب دار در شرایط خوب، پیروی از اصول FIFO و نگهداری صحیح درام ها به دور از منابع گرما باشد. بازرسی منظم از ظروف ذخیره سازی مهم است . برای دفع، بازیافت را از طریق مراکز تایید شده در اولویت قرار دهید، هرگز روغن استفاده شده را در زهکش ها نریزید، آن را در ظروف در بسته جمع آوری کنید، چربی پخت و پز را در سطل زباله پاک کنید، مقررات محلی را رعایت کنید، فیلترهای روغن را به درستی تخلیه و بازیافت کنید، و پارچه های روغنی را با خیال راحت دور بیندازید.

9. نتیجه گیری

روغن مستقیم یک روان کننده حیاتی در کاربردهای صنعتی خاص است، به ویژه در فلزکاری که خواص روانکاری استثنایی آن برای عملیات سنگین و کم سرعت بسیار مهم است. تطبیق پذیری آن، با گزینه های روغن پایه معدنی، گیاهی و مصنوعی، امکان فرمولاسیون های متناسب با نیازهای متنوع را فراهم می کند. با این حال، محدودیت های آن در خنک کننده، اثرات بالقوه بهداشتی و زیست محیطی، و عملکرد در کاربردهای پرسرعت نیاز به بررسی دقیق دارد. پایبندی به مقررات زیست محیطی و ایمنی و اجرای بهترین شیوه ها برای استفاده، ذخیره سازی و دفع آن برای اطمینان از یک رویکرد ایمن و پایدار بسیار مهم است. در حالی که پیشرفت در سایر مایعات برش ادامه دارد، روغن مستقیم ارتباط خود را در طاقچه های تخصصی که قابلیت های روان کننده منحصر به فرد آن ضروری است، حفظ می کند.