In una lavorazione per asportazione di truciolo è ormai chiaro il ruolo fondamentale rivestito dalla lubrorefrigerazione, che richiede un’attenta gestione ai fini dell’ottimizzazione del processo produttivo.
Se fino a qualche decina di anni fa, la lubrorefrigerazione era essenzialmente scelta del fluido da taglio più opportuno, oggi si fa sempre più strada il concetto di sistema di lubrorefrigerazione, che investe tutto il processo, dalla scelta del fluido allo smaltimento degli esausti e alla sostenibilità, con particolare riguardo alla salute degli operatori. Si ha quindi a che fare con un mondo estremamente variegato e complesso, che sta dimostrando la propria centralità nel processo produttivo, sia in termini qualitativi che economici. Proprio questa centralità sta spingendo realtà industriali, centri di ricerca e università a svolgere studi sempre più approfonditi, che stanno portando ad una continua evoluzione del concetto stesso di lubrorefrigerazione, e all’individuazione di soluzioni, o strategie, anche altamente innovative.
I principi generali
Obiettivi primari della lubrorefrigerazione sono il raffreddamento della zona di taglio, la riduzione di attrito e di usura, delle forze e delle energie in gioco, l’evacuazione dei trucioli dalla zona di lavoro e la protezione della superficie lavorata dal eventuali corrosioni, sebbene siano le pratiche operative ad indicarne la funzione primaria. Per esempio: se deve prevalere la capacità refrigerante su quella lubrificante.
Secondo una concezione classica, la funzione principale del lubrorefrigerante viene sintetizzata nel “contenere l’usura dell’utensile“, usura causata dal contatto utensile-pezzo in lavorazione, contatto che è continuo, con condizioni di temperatura e pressione proibitive. Perché?
Perché gli studi hanno messo in evidenza come, durante la lavorazione, intervengono contemporaneamente due condizioni di attrito, una favorevole e una sfavorevole. La condizione favorevole riguarda l’attrito viscoso dovuto al fluire del truciolo sul petto dell’utensile con l’interposizione di film “oleoso” lasciato dal fluido da taglio. Naturalmente è importante che tale film non si rompa a causa dell’entità del carico, sia esso meccanico o termico, per cui possono essere utilizzati opportuni additivi di untuosità. La condizione sfavorevole, e comunque dannosa, riguarda l’attrito radente che si genera in corrispondenza dello spigolo del tagliente dell’utensile: la pressione dello spigolo sul pezzo in lavorazione permette l’asportazione di truciolo. Dunque è l’attrito radente il principale responsabile dell’usura dell’utensile, che deve essere contenuta mediante l’azione del lubrorefrigerante, opportunamente additivato e possibilmente privato dal pulviscolo (di dimensioni dell’ordine di 8-20 micron) derivato dalle lavorazioni precedenti e quindi fortemente indurito che funge da additivo abrasivo sia sul pezzo che sull’utensile.
Non solo una questione di bontà
L’efficacia di un fluido da taglio, oltre a dipendere dalla “bontà” dello stesso è fortemente influenzata da altri fattori quali l’adduzione, la temperatura, la velocità di taglio, il tipo di lavorazione; per questi motivi, un prodotto di qualità deve anche sapersi evolvere, stando al passo sia con le tecnologie di ultima generazione, in primis le macchine ad elevate velocità e l’alta pressione, sia con i materiali innovativi, garantendo sempre una lavorazione in grado di rispettare le performance produttive attese.
In alcuni casi l’impiego di fluido lubrorefrigerante può avere effetti negativi, come nelle lavorazioni a taglio interrotto, perché l’azione refrigerante genera un’alternanza riscaldamento-raffreddamento sull’utensile, innescando eventualmente cricche da fatica termica sull’utensile stesso. Analogamente, anche l’azione sul truciolo deve essere monitorata, dato che possono presentarsi casi in cui il fluido da taglio favorisce l’arricciatura del truciolo, con conseguente riduzione della durata dell’utensile, a causa della concentrazione di calore e sforzi sulla punta.
Una questione, mille aspetti: la gestione del lubrorefrigerante
La questione lubrorefrigerazione è dunque spinosa: la scelta, l’impiego, la gestione ….Il fluido deve essere sostituito al momento giusto, quando realmente è arrivato al limite, non prima e non dopo: il concetto “cambio un attimo prima per sicurezza” se da un lato può tutelare, dall’altro è uno spreco, anche piuttosto costoso! Di contro, prolungare troppo il cambio ha ripercussioni negative sulla qualità della lavorazione, con una usura precoce di utensili e macchine, dunque ancora costi.
Di fatto, oggi più che mai, tutte le aziende si stanno sempre più sensibilizzando sui costi di processo, inclusi quelli, diretti e indiretti, che riguardano la lubrorefrigerazione, che rappresenta una voce non trascurabile nell’intero processo produttivo.
Secondo analisi riguardanti l’aspetto gestionale del fluido lubrorefrigerante, sono emerse due linee di pensiero principali, che partono dalla tipologia di lubrorefrigerante: lubrorefrigeranti a basso costo e lubrorefrigeranti di qualità. Quelli a basso costo prevedono sostituzioni frequenti, scarsa filtrazione (con risparmio sul macchinario), impatto ambientale importante con grossi volumi di prodotti esausti da smaltire e presenza significativa di rifiuti speciali, frequenti pulizie delle vasche delle macchine utensili. I sistemi lubrorefrigeranti di qualità hanno un costo maggiore, prevedono sistemi di filtrazione fina a bordo macchina e/o esterni, per un utilizzo completo del prodotto, rabbocchi del fluido con sostituzioni totali sempre meno frequenti, bassi costi di smaltimento con limitati volumi di rifiuto speciale da smaltire.
Se la seconda famiglia appare più costosa, in realtà raggiunge rapidamente e con efficacia l’ammortamento dei costi di acquisto, grazie al significativo risparmio sulla manutenzione macchine e sulla migliore resa globale del processo, senza considerare l’importanza sociale dell’impatto ambientale e della salute degli addetti.
Monitorare e manutenere
Oggi si considera il lubrorefrigerante come un device della macchina utensile e, in quanto tale, deve essere monitorato e manutenuto. Infatti un lubrorefrigerante lavorerà bene e a lungo solo se sarà usato in modo adeguato e se verrà eseguita una regolare manutenzione che preveda un controllo delle caratteristiche e della composizione che devono essere conformi alla scheda tecnica del prodotto, dato che il fluido da taglio, come ogni device, è soggetto a decadimento. Il decadimento ha molteplici cause, ma principalmente è dovuto all’inevitabile presenza di contaminazioni, quali perdite di olio dei sistemi di lubrificazione o da quelli idraulici, impurità rilasciate dal pezzo in lavorazione e inquinamenti legati all’ambiente e alla presenza dell’uomo.
Lo stato del lubrorefrigerante deve perciò essere monitorato di continuo, in modo da rilevare tempestivamente eventuali deviazioni, correggendole: controllo e manutenzione preventiva sono determinanti ai fini della durata del fluido e della sua efficacia, a garanzia di un processo produttivo performante.
Le caratteristiche da monitorare dipendono fortemente dal tipo di fluido e dalla lavorazione ma, in linea generale, il controllo della concentrazione, il valore del pH e della alcalinità, il controllo della protezione anticorrosiva, della stabilità e la determinazione dell’eventuale contaminazione batterica, sono i principali parametri da tenere sotto controllo.
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