Дипломная работа: Екологічна безпека мастильно-охолоджувальних рідин
Підприємствам, що застосовують технологічні рідини, при готуванні робочих розчинів з концентратів МОР категорично забороняється додавати інгредієнти, не передбачені ТУ на МОР.
Готування робочих розчинів МОР повинне здійснюватися централізовано, у приміщеннях, покриття підлог у яких повинно бути стійким до впливу нафтопродуктів і мати ухил для стоку рідин.
Готування робочих розчинів повинне здійснюватися спеціальною службою під контролем технолога.
Для готування МОР повинні використовуватися масла переважно селективного очищення.
Емульсії, виготовлені на основі регенерованих олій, повинні відповідати вимогам ТУ на МОР ДСТ 6243-75 "Емульсоли і пасти. Методи дослідження".
Ємності для збереження і готування, трубопроводи транспортування технологічних рідин повинні відповідати ДСТ 12.3 025-80 "Обробка металів різанням. Вимоги безпеки" і не бути джерелом забруднення технологічних рідин.
Очищення, мийка дезінфекція ємкостей для збереження, приготування і транспортування МОР повинн здійснюватися перед кожним наступним заливанням технологічних рідин.
Зберігання МОР на масляній основі з хлор - і сірковмісними присадками повинне передбачати умови, що запобігають потрапляння в них вологи.
Заміна водних робочих розчинів у циркуляційних системах МОР повинна проводитися не рідше 1 рази на місяць, у літній період - 1 раз у двох тижнів, для масляних МОР - 1 раз у 3 місяці.
Контроль за повітрям робочої зони повинний здійснюватися підприємствами, що застосовують МОР.
При обробц металів, що містять у своєму складі нікель, хром, свинець, марганець і інш додаткові компоненти, заводи повинні проводити контроль їхнього змісту в повітрі робочої зони.
При встановленн хніх концентрацій вище ГДК необхідно зробити заміну МОР у циркуляційній системі незалежно від термінів попередньої заміни.
При експлуатац водних МОР з використанням централізованих систем подачі технологічних рідин повинний здійснюватися контроль за біостійкістю відповідно до Держстандарту 9.085-78 "Рідини мастильно-охолодні. Методи іспиту на біостійкість".
Контроль за біостійкістю повинен здійснюватися лабораторіями виробництв, що застосовують МОР, не рідше 2 разів у десять днів.
Системи циркуляц МОР повинні бути оснащені пристроями очищення технологічних рідин від механічних (пил, стружка і т.д.) забруднень.
Способи, вибір пристроїв очищення і фільтрування технологічних рідин у процесі їхньо експлуатації повинні визначатися характером виробничих забруднень і ТУ на конкретну МОР.
Металорізальне устаткування повинне мати захисні пристрої (кожухи, укриття, екрани й ін), що запобігають розбризкування МОР і забруднення робочої зони.
Конструкція циркуляційних систем МОР повинна бути доступна для їхнього періодичного очищення.
Системи емульсійного охолодження повинні бути відділені від гідравлічної системи, що заливається олією в автоматичних металорізальних верстатах, з метою виключення підтікання масла в емульсію.
Система циркуляц МОР повинна мати пристрої дозованої і спрямованої подачі технологічних рідин у зону обробки металів з автоблокуванням подачі розчинів МОР при припиненн роботи устаткування.
Системи циркуляц МОР повинні мати відмінну від інших виробничих систем (гарячого і холодного водопостачання, стиснутого повітря й ін) фарбування і контрастувати з фарбуванням верстата.
Забезпечення санітарно-побутовими приміщеннями працюючих із МОР повинно здійснюватися відповідно до СНІП ІІ-92-76, при цьому процеси різання варто відносити до групи 1 "у", гарячу обробку металів - до групи 2 "а".
Працюючі із МОР повинні забезпечуватися захисними мазями, пастами і миючими засобами відповідно до характеру застосовуваних технологічних рідин.
Працюючі із МОР повинні бути забезпечені спецодягом, взуттям, засобами індивідуального захисту відповідно до "Типових галузевих норм безкоштовної видачі спеціального одягу, взуття й інших засобів індивідуального захисту", затвердженими Державним комітетом СРСР по праці і соціальних питаннях.
Очищення і ремонт спецодягу повинні проводитися централізовано, відповідно до Держстандарту 12.3 025-80 "Обробка металів різанням. Вимоги безпеки".
Обов'язковою умовою при пранні є періодичне видалення з поверхні миючого розчину масляно плівки.
Працюючі із МОР повинні бути забезпечені чистим обтиральним матеріалом (дрантя і т.п.), що не повинне бути джерелом ушкодження шкіри при його використанні.
Після закінчення роботи із МОР необхідно мити руки, тіло гарячою водою. Застосування для ц мети синтетичних миючих засобів і господарського мила не допускається через високий зміст у них лугу, що володіє вираженою подразнювальною дією і може бути додатковим фактором у виникненні захворювань шкіри.
Категорично забороняється мити руки технологічними рідинами і використовувати них як миюч засоби для збирання верстата.
1.4 Контроль за МОР у відповідності з правилами TRGS 611
Контроль за мастильно-охолоджувальними рідинами в даний час став набагато складніше, ніж кілька років назад.
Відповідно до нових законодавчих положень і правил (наприклад TRGS 611) існуюча раніше практика, замінювати мастильно-охолоджувальну рідину, якщо вона вже містить неприємні запахи, тепер не прийнятна. Навіть із простих вартісних розумінь.
Причиною, що спонукала до прийняття нових законів, положень і правил, стали проблеми з здоров'ям обслуговуючого персоналу, особливо проблеми зі шкірою і органами дихання.
Лікарняним касам, професійним суспільствам страхувальників і профспілкам удалося спонукати підприємства створити для персоналу більш-менш здорове робоче середовище. При цьому найчастіше критикується поганий контроль за мастильно-охолоджувальними рідинами.
При цьому дуже важливим є не тільки проста заміна старої емульсії на нову, але і її контроль (хімічний аналіз) і документація.16 до 18 розпоряджень про небезпечні речовини регулюють обов'язки роботодавця відносно забезпечення захисних мір і проведення контролю. Згідно з цими вимогами особа, що здійснює виміри, повинна (як пропонують правила TRGS 611), мати необхідні в цій області знаннями і відповідне устаткування.
Для співробітника, якому поряд зі своєю поточною роботою приходиться ще і виконувати контроль МОР вести документацію, це непосильно.
Весь обсяг робіт, зв'язаний з контролем МОР, вимагає від персоналу розуміння хімічних процесів взаємозв'язку, уміння справлятися у виникаючими проблемами і, не в останню чергу, глибоких знань в області машинобудування і технології.
Професійно справитися з такою роботою може тому тільки навчений персонал. Щоб уникнути виникнення проблем необхідно додаткове навчання персоналу, що обслугову машини, у частині звертання з мастильно-охолодними рідинами.
Крім того для збільшення терміну служби і зниження витрат на придбання й утилізацію мастильно-охолоджувальних рідин немаловажливу роль відіграє тісне співробітництво фірм, що пропонують послуги по контролю й утилізації МОР з їх виробниками.
Якщо необхідні роботи з відходу і контролю мастильно-охолодних рідин проводити на совість, то тільки для перевірки кожного верстата або кожної установки відповідно до правил TRGS 611 знадобляться 15 хвилин у тиждень.
Розділ 2. Використання мор при обробці металів
2.1 Ефективність використання МОР на вторинній сировині при механічний обробці сталі
Ефективність використання МОР в технології механообробки безпосередньо пов’язана з нтенсифікацією процесу різання і підвищенням стійкості різального інструмента. Дія МОР залежить від її складу, присутності протикорозійних, протиокислювальних та ін. присадок, а також від особливостей конкретного технологічного процесу оброблюваного матеріалу [24]. Це зумовлює необхідність використання узагальнюючих методів оцінки ефективності дії МОР та узагальненої функц корисності протикорозійних присадок в складі МОР. До диференційованих властивостей інгібованих МОР можна віднести:
1. Охолоджуючі та мастильні властивості. Вони безпосередньо впливають на продуктивність та економічність механообробки, стійкість різального інструменту, яка залежить від температури в зоні різання і розподілу тепла в системі інструмент - стружка - МОР - деталь. МОР знижують загальну теплову потужність різання, інтенсифікують теплообмін в зоні різання.
Охолоджуюча властивість МОР обумовлює зміну температурного поля в зоні різання, зниження температурних деформацій, підвищення точності, обробки і стійкості різального нструмента. Від охолоджуючої здатності МОР залежать допустима швидкість різання, подача, теплостійкість різального інструменту. Термічна здатність МОР відводити тепло визначається її теплопровідністю, питомою теплоємністю, теплотою випаровування, змочуваністю.
Остання обумовлю ефективну площу теплопереносу при охолодженні. Зниження поверхневого натягу МОР сприяє кращому розтіканню по металу. Основний показник, який характеризу теплообмін - коефіцієнт тепловіддачі, який визначається комплексом К [8]:
К=l0,65 (Ср/n) 35 (1.21),
l теплопровідність, Ср - ізобарна теплоємність. Величина К залежить від теплофізичних властивостей МОР і тому може бути мірою її охолоджуючої здатності. Беруть до уваги також зв’язок між стійкістю інструмента Т і температурою в зоні різання t:
Т= (1/t) n (1.22),
n=0,35…0,38, C-const. Суттєвий вплив на l Ср МОР мають ПАР, як додаються як поліфункціональні присадки. Про якісні мастильні властивост судять по зниженню енергосилових параметрів різання Px, Py, Pz, а також Мкр.
2. Характеристики оптимальних параметрів стану поверхневого шару деталей: геометричні (шорсткість) та фізико-механічні (мікротвердість, внутрішні залишкові напруження) [6].
Шорсткість поверхні, крім параметрів Ra, Rz, характеризується безрозмірним комплексом D [5]:
D= (100/tm) 1/v× (Rp/r) (1.23)
tm - відносна опорна довжина профілю на рівн середньої лінії, %.
v - параметр початкової ділянки кривої опорної поверхні,
Rp - відстань від лінії виступів до середньої лінії
rсередній радіус локальних виступів.
Для оцінки характеру деформації мікронерівностей запропоновано параметр g пластичності [2]:
(1.24)
Цінність цього параметру полягає в тому, що він містить як геометричні характеристики поверхн (Rа,r), так і фізико-механічні властивості (Е і НВ - модуль пружності, твердість).
Контакт вважають пластичним, коли цей параметр більше одиниці. Із збільшенням навантаження відбуваються структурні зміни, які різко змінюють структурно чутливі механічн та фізичні властивості. Особливо сильно збільшується границя текучості: для низьковуглецевої сталі (e=7), sT зростає в 2,2 рази, для аустенітної - в 4,2 рази. Шорсткість значно впливає на коефіцієнт тертя f. Зменшення її в 30 разів, зменшує f в 2 рази [5]. Товщина масляної плівки також на 35% визначається шорсткістю поверхні зразка. Процес тертя зумовлює певну зносостійкість деталей.
3. Експлуатаційн властивості сталі після механообробки із МОР. Це, по-перше, визначення хімічного опору обробленої поверхні металу корозії та КМР. Перспективним аналіз кореляційних залежностей кінетичних та термодинамічних параметрів корозії від шорсткості, мікротвердості, залишкових внутрішніх напруг. Так, при згині теоретичний коефіцієнт концентрації напружень a0 , що характеризує вплив шорсткості на границю витривалості, становить:
, (1.25)
g=t - висота нерівностей, r - радіус западин.
За Одінгом [2] можна оцінити зміну опору втомі в залежності від шорсткості поверхні емпіричним коефіцієнтом
Т=1+a×s26
при шліфуванні a=4 при чистовому точінні a=6при чорновому a= s - границя витривалості при згині. Нерівност - це концентратори напружень, які є однією з причин зниження границ витривалості. Показано [5], що зменшення Ra від 0,74 до 0,22 мкм збільшує s на 14%, а строк служби більш ніж в 2 рази. Крім того, опір втомі залежить від величини і знаку внутрішніх залишкових напружень [4]. Корозійна тривкість сталі в середовищах з рН 0…14 залежить, як від геометричних (шорсткості), так і більшою мірою - від фізико-механічних параметрів стану поверхневого шару [18], на які впливає також склад МОР.
4. Фізико-хімічні, адсорбційно-хемосорбційні, захисні, адгезійно-когезійні властивості МОР та їх складових. Продуктивним тут проведення кореляційного аналізу “Хімічна будова основних складових відходів, електронна структура, термодинамічні характеристики (MNDO-PM3) молекул Ін - захисні властивості". Ефективність дії МОР може бути підвищена за рахунок синергічних добавок з високою поверхневою активністю, бо швидкість розчинення (ШР) залежить від величини поверхневого натягу g, що входить в одну із констант К [2]:
К= (2pg) 1/2 (1.27)
При різкому зниженні g в результаті адсорбції ПАР на гідрофільній поверхні d - металів спостерігається зменшення ШР. Для ефективного інгібування позитивним є збільшення молярної маси Ін, підвищена донорно-акцепторна активність гетероатомів молекул ПАР, пасивація поверхні металу металохелатними комплексами з низькою розчинністю (високим хімічним опором) та великими константами тривкості. Має важливе значення бактерицидна стійкість МОР в залежності від добавок ПАР. В процес термо-механічної деформації збільшується концентрація дислокацій, вакансій в кристалах металу, тому стає обґрунтованим використання полідентатних Ін, з декількома електронодонорними та електроноакцепторними реакційними центрами.
5. Екологічні властивості МОР та їх складових. На етапі їх розробки дуже важливою є прогнозна екологічна та токсикологічна оцінка МОР, яка да можливість визначити клас небезпеки, основні підконтрольні санітарно-гігієнічн параметри, екологічні збитки довкіллю та їх попередження. Нарешті, розрахунок техніко-екологічної, еколого - і соціально-економічної ефективност протикоро-зійної активності синергічних МОР на вторинній сировині визнача корисність їх застосування при різанні сталі для підвищення її хімічного опору корозії і КМР в процесі експлуатації ще на стадії формоутворення деталей.
2.2 Застосування мастильно-охолодних рідин при фрезеруванні
Мастильно-охолоджувальн рідини (МОР) застосовують головним чином для відводу тепла від ріжучого нструменту. Вони знижують температуру в зоні обробки і тим самим підвищують стійкість ріжучого інструменту, поліпшують якість оброблюваної поверхні й охороняють від корозії різальний інструмент і оброблювана заготівля. До мастильно-охолоджувальних рідин пред'являються наступні вимоги: висока охолодна здатність, що змазує, антикорозійність, нешкідливість для працюючих.
Підведення МОР у зону різання здійснюється поливом у зону різання, поливом під тиском з боку задньої поверхні інструмента, розпиленням і іншими способами.
Раціональне застосування МОР дозволяє в ряді випадків підвищити стійкість ріжучого нструменту, від 1,5 до 4 разів. Мастильно-охолоджувальні рідини і способи хнього застосування, ефективні для однієї групи оброблюваних матеріалів видів обробки, можуть бути малоефективними для інших оброблюваних матеріалів видів обробки і навіть впливати на комбінації: оброблюваний матеріал - вид обробки - інструментальний матеріал - режим різання - найбільш ефективна для даних умов мастильно-охолодна рідина.
Фрезами, оснащеними пластинками твердого сплаву, звичайно обробляють без МОР або з рясним охолодженням емульсією.
У ряді випадків отримані позитивні результати, наприклад, на Горьківському автозаводі при охолодженні розпилювальною рідиною або стисненим повітрям.
