Efficienza e lubrorefrigerazione

Esiste una relazione fra l’efficienza della lavorazione meccanica e il lubrorefrigerante? Certamente, ed anche molto stretta.

Nelle lavorazioni per asportazione di truciolo, il lubrorefrigerante è oggi impiegato in maniera estensiva in virtù delle sue molteplici capacità che, in maniera più o meno importante, hanno una ricaduta sull’economia del processo produttivo.

Di primaria importanza è la scelta del fluido da taglio più idoneo al tipo di lavorazione, ricordando gli obiettivi principali:

  • lubrificazione della zona di taglio;
  • controllo della deriva termica.

Queste due funzioni, apparentemente elementari e di facile comprensione, sono strettamente legate con una serie di condizioni che devono essere soddisfatte per una lubrorefrigerazione efficace e un processo produttivo efficiente: ma cosa vuol dire e quali sono le implicazioni?

Funzione lubrificante: vuol dire ridurre gli attriti nella zona di taglio. Ciò presuppone una buona capacità lubrificante del prodotto in uso, con un forte legame emulsivo con l’acqua di miscela e una buona stabilità, anche in caso di alte percentuali di olio (15÷18%) e lavorazioni con pressioni elevate (30÷100 bar), evitando che la molecola si spezzi, impoverendo l’emulsione e il verificarsi dell’accumulo di oli estranei in vasca e presenza di schiume, con possibile tracimazione di liquido.

Ma non solo: funzione lubrificante vuole anche dire avere un’emulsione pulita, priva di sostanze inquinanti e particelle metalliche, che diventano un additivo abrasivo nella zona di taglio, o parti oleose. Queste ultime, sotto lo stress dovuto alle forze di taglio, si scindono, provocando fumi o nebbie, dannose per l’ambiente, liberando vapori, aggressivi sia per il pezzo in lavorazione che per la macchina utensile.

Controllo della deriva termica: vuol dire raffreddare, cioè asportare quel calore che si genera durante l’azione di taglio da parte dell’utensile. Il volume di lubrorefrigerante che circola e ricircola in continuazione è una quantità ben definita, ed è questa quantità che assorbe tutto il lavoro, dovuto alla sua compressione nelle pompe di rilancio, e tutto il calore, apportato dal materiale tagliato dall’utensile: è una situazione molto comune non riuscire a disperdere naturalmente il calore accumulato, con un conseguente innalzamento di temperatura del fluido, che si trova a lavorare a temperature di 40÷50°C, e oltre.

L’innalzamento di temperatura è una condizione sfavorevole in quanto comporta una forte evaporazione, con una variazione anche elevata della percentuale emulsiva predefinita, un aumento dell’instabilità del legame emulsivo, legata all’aumento automatico della percentuale, e un aumento della proliferazione batterica nelle vasche, accelerata dall’innalzamento di temperatura, con conseguenze disastrose sulla stabilita del prodotto emulsivo, possibili formazioni di funghi…

Ma non solo: controllo della deriva termica vuole anche dire avere un fluido che concorre a mantenere stabile, anche da un punto di vista della temperatura, il binomio macchina utensile-pezzo in lavorazione: è noto come l’alterazione di questo binomio porti inesorabilmente alla produzione di scarti.

Dalla parte dell’efficienza…

Solo quando l’esperienza quotidiana corrisponde alle funzioni del lubrorefrigerante individuate come principali, si può affermare che “l’efficienza del sistema macchina –lubrorefrigerante è nelle condizioni ideali“. Sono quindi garantite durante tutto il processo produttivo le stesse condizioni ottimali che si hanno dopo la pulizia delle vasche e la sostituzione del fluido esausto con quello nuovo; mantenere il sistema in equilibrio comporta:

    • migliorare sensibilmente l’efficienza produttiva;
    • contenere le distorsioni termiche, con riduzione degli scarti per fuori tolleranza;
    • area di lavoro più pulita, con condizioni più favorevoli sia per l’operatore che per la macchina stessa;
    • drastica diminuzione delle manutenzioni sulla macchina: un lubrorefrigerante pulito lubrifica e preserva anche le protezioni telescopiche della zona di lavoro;
    • consumi inferiori di emulsione e minori numero di fermi macchina/anno.

 

… grazie alla pulizia intesa come filosofia guida del sistema

Efficienza e pulizia sono concetti sempre più frequentemente associati, e non solo in produzione. Basti pensare al Mangement by cleaning e al forte impatto che sta avendo a livello mondiale.

In officina è noto che un fluido sporco, che contiene particelle sopra i 10µm, diminuisce di molto l’efficienza del mandrino, generando vibrazioni e sbilanciamenti. Dunque per le lavorazioni meccaniche la risposta alla richiesta di efficienza della lubrorefrigerazione è riconducibile alla filtrazione. In molte realtà la filtrazione, nonostante sia riconosciuta come la soluzione a molti problemi di inefficienza, è ancora considerata un problema insormontabile, legato ai filtri che si intasano, ai costi dei materiali di consumo, alle vasche che vanno comunque pulite, ai costi di smaltimento degli esausti… Se questo è abbastanza vero, è comunque certo che anche i sistemi di lubrorefrigerazione stanno subendo una evoluzione tecnologica, che si basa essenzialmente su due necessità fondamentali: l’intervallo di pulizia delle vasche e la costanza nel tempo del grado di filtrazione desiderata.

Estrarre dal fluido inclusioni in maniera costante significa avere un sistema filtrante non soggetto a progressivi decadimenti, come nel caso del filtraggio meccanico, caratterizzato da un andamento a picchi successivi, che riproducono una situazione del tipo “Pulizia, progressivo intasamento. Pulizia, progressivo intasamento. Pulizia, progressivo intasamento …“.  Una condizione di questo tipo significa che l’efficacia della filtrazione aumenta con l’aumentare dell’intasamento del filtro meccanico dato che, man mano che si ostruisce, il filtro diventa più performante, trattenendo particelle di dimensioni via via più piccole. Peccato che, se non si interviene con la pulizia del filtro, la sostituzione di cartucce, o, più genericamente, del materiale di consumo, tutto il sistema vada in blocco.

La tecnologia di filtrazione oggi propone sistemi con diversi gradi di efficienza, che si basano su approcci di tipo fisico: in alcuni casi è possibile raggiungere una filtrazione estremamente fina, con l’estrazione di particelle micrometriche altamente abrasive in maniera costante nel tempo.  Le più recenti tecniche di filtrazione permettono di raggiungere un ulteriore beneficio, che si ricollega all’economia di processo, che è quello di ridurre il volume dell’esausto da smaltire e, in alcuni casi, senza doverlo più eliminare come rifiuto tossico o speciale.

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