金属加工液、機械用潤滑剤、クーラントの未来

クーラント、潤滑剤、金属加工液に将来は何をもたらすでしょうか？今日のクーラントランドスケープの進化と明日のイノベーションをよりよく理解するために、業界のベテランと話をしました。

金属加工油の新機能と次は何ですか？それはいくつかの重要な条件に依存します：どのような材料がカットされていますか？ MWFが使用されている時点でMWFを管理する規制とローカライズされたニーズは何ですか？そして、冷却の本質を変える可能性のある、工具と製造全体の革新が根付くのでしょうか？

調査会社およびコンサルタント会社であるGlobalMarketInsightsによると、市場の観点から、金属加工油市場は2025年までに世界で150億ドルに成長すると予想されています。 2016年、Markets and Markets Researchは、MWF市場が2020年までに年平均成長率3.2％で97.4億ドルになると予測しました。

鋼や鉄などの切断される多くの金属では、水または油（またはその両方）による潤滑性が切りくずの破片の除去に重要であり、添加剤は金属の変形を防ぎ、錆を防ぐのに役立ちます。これらの流体は表面温度を下げ、工具寿命を維持します。それでも、MWFが機能しているときはいつでも健康と安全の懸念が生じるため、液体メーカーは、パフォーマンスを最大化し、無駄を最小限に抑えるために、配合と化学組成を一貫して調整および再調整しています。顧客は、クーラントをリサイクルしてコストを削減できることを望んでいます。また、使用済みのクーラントを、健康上の問題を引き起こすことなく、可能な限りサンプに残しておくことも望んでいます。

簡単な作業ではありません。全体的な最大の健康問題は皮膚の炎症です。すべてのメーカーが回避に努めていますが、ミストコレクターなどの適切なシステムや、手袋、目の保護具、フェイスマスクなどの保護具も使用する必要があります。流体メーカーを見つけてください。

イノベーションは、部品製造​​のパフォーマンスのニーズと望ましい健全な結果のバランスをとることによって起こっています。これらのニーズを満たすのは簡単になりつつありますが、そこにたどり着くまでには長い道のりがありました。最小量の潤滑への動きがあります。これはまさにそのように聞こえます。最小限の量の化学薬品、添加剤、乳化剤を使用して、最小限の潤滑性を使用します。他の化学物質に基づく健康問題についての心配と懸念には、多くの規制当局と地域全体が特定の化学物質の使用を完全に禁止していることがよくあります。

地平線上には、おそらく時代遅れになっている流体の遠い、来る年のつぶやきがあります。それが起こるまでにはまだ長い道のりがありますが、インタビューした企業は、市場を監視するリサーチアナリストと同様に、その可能性を認識していれば十分です。

MWFに関連する危険は、一部の規制当局が危険であると信じているのと同じくらい危険ですか？インタビューを受けた液体メーカーは、健康と安全の懸念に非常に共感していますが、それらに対処するために船外に出ることに同意しています。

金属加工液、クーラント、機械用潤滑剤：私たちがいた場所、現在の場所

ミラクロンのCimcoolFluidTechnologyのシニアプロダクトマネージャーであるBruceKoehler氏は、テクノロジーが機械加工のスピードアップに役立ち、部品をより迅速に製造するというプレッシャーが定着したため、真っ直ぐなオイルよりも熱を減らすことが発見されました。そして、まっすぐな油は燃えますが、水は燃えません。

「私たちは、油だけを使うことから、水と油を使うこと、または水だけを使うことへと移行しました」とケーラーは言います。現在、使用されているMWFは以前よりも少なくなっています。 「金属加工液に使用する化学物質のリストは、安全衛生の問題に基づいてますます短くなっています。 」

多くのメーカーは、50台のマシンに対応する10,000ガロンのサンプシステムから、5台のマシンセル内のマシンごとに50ガロンのサンプを使用するようになりました。また、配合や化合物は、原材料の入手可能性や顧客の地域的なニーズなどの問題に基づいて常に変化しています。

「規制や地域のニーズにより、多くの化学改革が行われ、その場で調整できるようになっています」とケーラー氏は言います。 「配合の観点から、化学がプロセスの副産物である場合があります。」

30年前、合成液は、残していた攻撃的な残留物の名前が悪かったため、残留物は非常に粘着性があり、機械の塗料やその他の部品に損傷を与えていました。もうそれほど多くはありません、専門家を主張してください。

「私たちはここ13年ほどで長い道のりを歩んできました。生物安定性、エマルジョンの安定性を改善し、サンプの寿命と性能を改善するために、多くの半合成流体を開発してきました」と、カストロール工業。 「私たちの目標は、使用量を減らし、廃棄物を減らし、健康と安全を向上させることです。」

中圧および高圧クーラントシステム、サンプ、スキマー、ろ過システムなど、クーラントで使用されるすべての補助技術は、MWFの使用と保守に影響を与えています。

「私が始めたとき（36年前）、流体がタンクから出て作業ゾーンに流れるスピンドルから出てくる通常の圧力は、最大で300psiでした」とKoehler氏は言います。 「今、材料が1,200 psiまで処理されている圧力について話しています。これは、圧力の4倍です。」

クーラントのメンテナンスと廃棄に関するガイダンスが必要ですか？ 「機械の液体のメンテナンスとクーラントの廃棄を最適化するための4つのヒント」をお読みください。

使用される化学添加物がますます少なくなっているため、水質と補給がクーラントの性能とその化学的性質におけるもう1つの重要な要素になっていることを意味します。 「たとえば、インディアナは硬水で知られていますが、ケンタッキーの水は柔らかいです」とケーラーは言います。そのため、機械で起こっていることや、メーカーの地域で利用できる特定の水によってもたらされる可能性のある要素を変えるさまざまな条件に常に対処しています。給水量に応じて配合を変える必要があります。

しかし、クーラントに添加剤、乳化剤、潤滑剤の品質は依然として必要です。自動車、航空宇宙、医療部品の機械加工の世界では、より軽量でより強力な材料を使用する傾向にあります。高温の合金とクロムはより速く動作し、機械加工操作で熱を増加させます。操作から熱を取り除く最良の方法は、特に硬い材料で、潤滑性を高めて切断を容易にする合成流体を使用することです。

特に航空宇宙では、石油を含む製品がまだ使用されていますが、90〜95パーセントの水で希釈されています。業界は6000シリーズのアルミニウムからチタンに移行しています。これは合成流体でより効果的に機能する傾向があるとKoehler氏は言います。

「私が合成繊維で気に入っているのは、サンプライフです。バクテリアはあまりよく育ちません」とケーラーは言います。 「それらは生物学的見地から長持ちします。泡立ちません。そして、それらは透明なままなので、機械のオペレーターは、視覚的な中断なしに、機械のドアを閉じて、カットを調べて見ることができます。」

金属加工油はどこに向かっていますか？

クーラントおよびクーラントシステムの方向性と将来における重要な要素は、材料とその用途にあります。将来使用される材料の多くは、必ずしも流体メーカーに知られているわけではなく、メーカーに知られているほどです。しかし、それはメーカーが無駄のない製品ラインに向けて革新しようとすることを妨げるものではありません。

「私たちは「合同化学」と呼ばれる領域を持っています。これは、水性流体の場合、部品を洗浄し、クーラントのすべての要素を互換性のあるものにすることでサンプのメンテナンスを支援するクリーナーでもあるという二重の目的を果たします」とハルステッドは言います。

キッカー？油をすくい取る必要はまったくありません。無駄はあなたがシステムを変えに行くときだけです。カストロールインダストリアルは、古い流体技術の一部の製品ラインで製品使用量が約40％削減されていると主張しています。

ケーラー氏によると、ミラクロン・シムクールが注目している分野はナノテクノロジーであり、今日のように水性流体の代わりに、微細な固体のナノ粒子を使用して潤滑することができます。ここには有望な可能性がありますが、それがオペレーターの肺にどのように影響するかについてはまだ十分な研究がありません。したがって、それはまだ様子見のアプローチです、とケーラーは認めます。

「また、水性クーラントの濡れ性を改善しようとしているので、機械の部品のシートをより良くし、残留物を減らし、サンプの寿命を延ばします」とハルステッドは言います。 「濃度の安定性も改善しているので、使用量を減らす場合は、濃度を維持して安定させる必要があります。枯渇せず、違いを補うためにさらに多くの濃度を必要としません。」

しかし、最終的には、主要な流体メーカーは、単に1つのことを行おうとしています。それは、世界中で使用できるグローバルな製品の安定性を作成し、顧客のニーズに合わせてローカライズすることです。その場合の課題は、クーラントのテストと最適化から得られた知識を活用して、地域および地域の法律と水質条件に準拠し、それらのニーズに合わせてカスタマイズできるようにすることです。

避けられない材料の変化を把握するために、主要な流体プレーヤーは、工場で顧客パートナーと協力し、実際の条件に可能な限り近い今日のマシニングセンターのラボでテストを実行します。一部の企業は、特許出願中の材料について顧客や見込み客と直接協力して、新しい冷却剤の処方をテストしたり、新しい金属材料を使って何が機能するかを実験したりしています。

たとえば、カストロールインダストリアルは、サウスカロライナ州グリーンビルのゼネラルエレクトリックと協力しており、流体メーカーは、開発中の特許出願中の航空宇宙材料にさらされています。カストロールはまた、フォードモーターカンパニー、およびGMやトヨタなどの他の自動車メーカーと協力して、多くの流体アプリケーションに取り組んでいます。

塩素とDCHAの除去

塩素、DCHA（またはジシクロヘキシルアミン）およびホウ素は、液体メーカーによってクーラントから除去されています。塩素はバクテリアを殺すためによく使われますが、肺や皮膚に危険を及ぼす可能性があります。 「二級アミン」であるDCHAは、pH安定剤として使用されますが、最近の研究で発見されたように、皮膚を通して危険な曝露が発生する可能性があります。そのため、多くの第二級アミンが冷却剤の処方から排除されている、と流体メーカーは言います。第一級アミンのみを使用することで、製品に含まれる化学物質が少なくなるため、皮膚の炎症やその他の健康上の問題を引き起こす可能性が低くなります。

ホウ素を含まないクーラントへの移行

なんで？あるレベルのホウ素は、部品、スピンドル、コンベヤー、切削工具に付着することで残留物を蓄積し、工具に悪影響を与える可能性があるため、工具の寿命性能を損なう可能性があります、とハルステッドは言います。カストロールインダストリアルは、金属切削工具とコーティングを備えたラボでのCNCマシンでのテストを通じてこれを発見しました。ホウ素は防食化学物質として役立ちますが、濃度レベルが高くなると危険な場合があります。これは、何よりもまず会社の課題です。

ホウ素の特性には良い面と悪い面があります、とハルステッドは言います。 「ホウ素には、pHの緩衝効果と安定化効果があり、防錆、つまり「RP」があります。これはしばしば前向きに見られます。」しかし、クーラント廃棄物がサンプに長く留まっている低レベルでも、時間の経過とともに集中するため、一部の企業はそれを完全に排除することを望んでいます。

乾式機械加工と積層造形の役割

クーラントを使用する必要のない乾式機械加工技術と積層造形プロセスの台頭により、MWF事業は、工具メーカーを含む長期的な潜在的競争に直面しています。さらに、環境と健康への懸念から、多くの規制当局が製造業者に、MQLとしても知られる最小量の潤滑油の使用に移行することを強いています。

「潤滑油の環境への影響に対する懸念の高まりと、華氏1,800度までの温度での乾式機械加工の成功が、この傾向を後押ししています」と、アーロンストーンは Fuels＆Lubesに書いています。 インターナショナル 。 「高度なセラミックとダイヤモンド、および立方晶窒化ホウ素工具の出現により、過度の摩耗を発生させることなく、潤滑を制限またはゼロにして高温加工が可能になりました。」

業界の最終的な方向性に関係なく、液体メーカーは1つのことに同意します。液体の濃度は5〜10パーセントで使用されることを目的としています。

「引退したときも、始めたときも同じです」とケーラーは言います。 「誰もが常により良いと考えているか、お金を節約して使用量を減らしたいと考えています…3％で実行すると、生物学的懸念、カビの成長、腐食が発生します。使用量が多すぎると、皮膚の炎症について話します。または泡。これは、このビジネスで一貫していることの1つです。」

彼のアドバイスは？清潔に保ち、必要な場所に集中しておくと、金属加工油の操作を成功させることができます。

どの金属加工油を使用していますか？これらの製品の将来はどこに向かっていると思いますか？あなたの考えを共有してください。