Современный этап машиностроения характеризуется непрерывным повышением требований к точности, качеству и эксплуатационной стойкости деталей машин. Неотъемлемой частью технологического процесса обработки металлов является применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), назначение которых – охлаждение металлических поверхностей инструмента и обрабатываемых деталей, уменьшение трения в зоне их контакта и обеспечение антикоррозионной защиты деталей, станка и инструмента.
Основной причиной вывода СОЖ из производственного цикла для утилизации является ее поражение бактериями и грибками. В результате микробной деструкции эмульсия приобретает черный цвет, появляется резкий запах сероводорода, pH снижается с 9-10 до 7-8, эмульсия теряет комплекс присущих ей технологических свойств. Частая замена СОЖ приводит к увеличению объёмов СОЖ-содержащих сточных вод, утилизация которых является одной из актуальных экологических проблем. На сегодняшний день, на тысячах предприятий страны миллионы тонн отработанной эмульсии требуют утилизации. Например, на ОАО «АВТОВАЗ» ежедневно требуется утилизировать около 1000 тонн эмульсии СОЖ[1].
Цель работы — изучение микробной деструкции эмульсионных СОЖ, применяемых на заводах ОАО «КАМАЗ», и методов её предупреждения.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
-изучить состав микробоценозов СОЖ, применяемых на заводах ОАО «КАМАЗ»;
-изучить изменение антикоррозионных свойств СОЖ серии Инкам в процессе микробной деструкции;
-разработать экологически безопасный метод защиты СОЖ от микробопоражения.
Поскольку объемы использования СОЖ серий Инкам и Автокат на заводах ОАО «КамАЗ» превышают другие марки технологических жидкостей, одной из главных задач данной работы явилась исследования биостойкости именно этих марок СОЖ с целью продления срока их службы и минимизации воздействия на окружающую среду.
Исследование биостойкости СОЖ проводили согласно требованиям ГОСТ-9.085-78[2], инокулятом для приготовленных эмульсий служила смесь микроорганизмов, выделенных из рабочих жидкостей, отобранных из станков автомобильного завода ОАО «КАМАЗ.
При изучении микрофлоры эмульсионных СОЖ, находящихся в реальных условиях эксплуатации, было выделено 23 штамма, из них в Автокате -Ф78 присутствовало 17 штаммов, в Автокате-40 — 15 штаммов , Укриноле -1М — 21 штамм. [3]. Поскольку среднегодовая температура рабочих СОЖ в цехах составляет +220C, а выделенные из эмульсий штаммы микроорганизмов принадлежат к группе мезофиллов, исследования проводились при температурах +220C и +40C. Полученные результаты по микробопоражению СОЖ серии Инкам представлены на рисунках 1,2.
Результаты исследований биостойкости СОЖ Инкам показали, что при t=+22°C общее количество микроорганизмов (ОКМ) в эмульсиях достигает уровня 109кл./мл. в течение 56-70 суток от начала эксперимента (рис.1).
При снижении температуры эмульсии до +40C (рис.2) количество жизнеспособных микроорганизмов в течение первой недели уменьшилось с 106кл./мл.- до 104кл./мл. и далее в течение 70 суток эксперимента находилось на уровне 6х106кл./мл. — 6х107кл./мл, причём, в данном случае высевались только спорообразующие бактерии.
Параллельные исследования по коррозийной агрессивности [4] образцов СОЖ Инкам показали наличие сплошной коррозии при ОКМ=108кл./мл. (таб.1).
Таблица 1.
Влияние микробопоражения СОЖ серии Инкам на коррозионные свойства эмульсии
| Наименование СОЖ | ОКМ, кл./мл. | Коррозия (метод отпечаток) |
| Инкам -1 | 1х108 | сплошная |
| Инкам-3 | 5х108 | сплошная |
| Инкам-50 | 2х108 | сплошная |
Изучение методов защиты СОЖ от биопоражения показало, что наиболее распространённым является химический метод – применение биоцидов. Недостатком этого метода является адаптация микроорганизмов к препаратам, ухудшение санитарно-гигиенических условий в рабочей зоне, а также негативное воздействие на здоровье станочников. В технологии применения СОЖ предусмотрена её аэрация, что позволяет защитить эмульсию только от облигатных анаэробов.
Полученные результаты по биостойкости исследуемых СОЖ и физиологическим особенностям выделенных штаммов позволяют сделать вывод о целесообразности применения при защите СОЖ от биопоражения абиотического фактора — пониженной температуры.
С целью продления сроков службы рабочих СОЖ и минимизации их воздействия на окружающую среду, была обоснована и спроектирована холодильная установка на грязевые и чистовые баки с эмульсией, находящейся на стадии эксплуатации. В её состав входят: кожухотрубный конденсатор, одноступенчатый компрессор, насосы, утеплитель, труба с фреоном.
Анализ оценки эффективности инвестиций показал, что внедрение холодильной установки целесообразно и обосновано: экономия только на одном заводе ОАО «КамАЗ» составит 1930156руб./год., срок окупаемости капитальных вложений составит ≈6 месяцев.
Список литературы:
- Растегаева И.И., Диженин В.В., Викарчук А.А. Безреагентный метод обеззараживания смазочно-охлаждающей жидкости. Вектор науки ТГУ.- № 2(12), 2010. С. 137-141.
- Смирнова Н.Н. Экологические и технологические проблемы биодеструкции водорастворимых СОЖ. Межвуз.науч.сборник «Проектирование и иследование технических систем». Вып.5. Наб. Челны: изд-во КамПИ.-2004 г. С.156-158.
- ГОСТ 9.085-78. Жидкости смазочно-охлаждающие. Методы испытания на биостойкость.
- ГОСТ 6243-75. Эмульсолы и пасты. Методы испытаний.[schema type=»book» name=»ФИЗИЧЕСКИЙ МЕТОД ЗАЩИТЫ ЭМУЛЬСИОННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ОТ МИКРОБНОЙ ДЕСТРУКЦИИ» description=»Цель работы – изучение микробной деструкции эмульсионных СОЖ, применяемых на заводах ОАО «КАМАЗ», и методов её предупреждения. Изучено изменение антикоррозионных свойств СОЖ в результате микробной деструкции. Обоснован физический метод защиты эмульсий от микробопоражения.» author=»Смирнова Нина Николаевна, Падемирова Равия Маратовна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-18″ edition=»euroasia-science_28.04.2016_4(25)» ebook=»yes» ]