Какое масло лить в станок вместо И-5, И-20 и И-30 и как ухаживать за СОЖ

Откуда путаница в цифрах

Старое обозначение индустриальных масел (И-5А, И-8А, И-20А) придумано до ISO. Число в названии приблизительно равно кинематической вязкости при 50 °C в мм²/с. По ГОСТ 20799-88 и ГОСТ 17479.4-87 маркам присвоены и новые обозначения вида И-Л-А-32, где последнее число это класс вязкости при 40 °C, совпадающий с классами ISO 3448 (ISO VG).

Если сравнить цифры в разных документах, возникает ловушка. В одном из обсуждений практики заметили, что в таблице вязкость указана при 50 °C, а в описании современного масла при 40 °C, и по ошибке принимают «20» за 20 мм²/с при 40 °C. На самом деле у И-20А вязкость при 40 °C около 29–35 мм²/с (VG 32), и на этом основана замена: масло класса VG 32 и есть И-20А. Диапазон ISO VG 32 по стандарту: 28,8–35,2 мм²/с при 40 °C.

Приближённо вязкость при 40 °C у минеральных масел в 1,5 раза выше, чем при 50 °C: 20 × 1,5 = 30. Это оценка для перевода, а не точная формула, поэтому итоговый класс сверяйте по данным на канистре.

Таблица соответствия (ориентир)

Пределы вязкости у марок по ГОСТ 20799 и обозначения вида И-Л-А-N приведены по справочным данным, а соответствие И-12А классам 15 или 22 зависит от партии масла, поэтому для этой марки сверяйте вязкость по паспорту выбранного масла.

Отсюда ошибки вроде «И-20 это около 20 сСт, значит оно почти как И-5» или, наоборот, «раз у И-20 29–35 сСт, а в паспорте 7, оно в четыре раза гуще». Обе цифры верны, но относятся к разным температурам. Сравнивайте вязкость только при одной температуре и смотрите в паспорт, при какой температуре записано требование.

Что лить в какой узел

В паспорте станка узлам обычно назначены марки, и первое правило такое: берите вязкость из паспорта, а не по названию.

• Шпиндель. Обычно маловязкое масло VG 5–10 (И-5А, И-8А, шпиндельные и веретённые масла). Если в паспорте стоит шпиндельное масло типа Велосит, чаще всего берут И-5А или современное масло класса VG 5–7. Густое масло здесь вредит: шпиндель греется, а подшипник «голодает».
• Коробки скоростей и подач, фартук. По паспорту чаще И-20А или И-30А (VG 32–46). Масло нужно, чтобы смазывать зубчатые колёса, и вязкость растёт с нагрузкой.
• Направляющие и ходовой винт. Применяют жидкое масло с противозадирными присадками, VG 68 для скольжения, или И-30А и И-40А при ручной смазке. Консистентные смазки вроде солидола и Литола для ходового винта практики не советуют: пыль и стружка налипают и перетираются в абразив. Жидкое масло и смазывает, и смывает.
• Гидравлика. По паспорту, классы HLP по ISO 6743 (ГОСТ 17479.3). Подбирают вязкость, указанную производителем, и не заливают масла без противоизносных присадок.

Чем нельзя заливать

Моторные масла и ATF. Практики и производители станков не рекомендуют их для шпинделей и гидравлики. Моторное масло содержит моющие присадки и рассчитано на другие условия, а у станков с бронзовыми втулками и открытыми парами трения возникают проблемы, о которых предупреждают операторы. ATF рекламируют по вязкости «около 7 сСт», но это значение при 100 °C. При 40 °C та же жидкость имеет вязкость порядка 30–35 мм²/с, то есть близка к И-20, а не к И-5, и шпиндель, рассчитанный на VG 7, будет греться.

Разбавление керосином. Рецепт «И-20 плюс 10% керосина» встречается в обсуждениях, но сами практики называют его опытом на свой риск: керосин снижает температуру вспышки и вязкость нестабильно, а масло с добавкой «пахнет» и нестабильно по свойствам. Если выбирать, лучше взять масло нужной вязкости целиком.

Смешивание. Разные масла перед заменой не смешивают. Старое масло сливают, внутреннюю полость промывают и сушат. Совместимость присадок у разных производителей не гарантируется.

СОЖ: что нужно держать под контролем

Эмульсия типа «масло в воде» (СОЖ) охлаждает и смазывает зону резания. Её параметры меняются каждый день, поэтому проверять их надо по графику.

Концентрация. Эмульсолы разводят обычно от 3% до 8% по листку производителя, у синтетических СОЖ бывает меньше. Для тяжёлых операций (резьба, глубокое сверление) концентрацию берут из верхней части диапазона. Измеряют рефрактометром: капля на призму, показание по шкале Brix умножают на коэффициент из листка концентрата. Пример: 5,0 Brix при коэффициенте 1,2 дают 6,0%. Если в баке 100 л раствора и показание 3,5%, а нужно 6%, надо добавить x литров концентрата: (3,5 + x)/(100 + x) = 0,06, откуда x ≈ 2,7 л. Пока доливаете, концентрат льют в воду при перемешивании, а не наоборот.

pH. Рабочий диапазон 8–9, у некоторых производителей 8,5–9,4. При падении pH растёт коррозия стали и чугуна и размножаются бактерии, при росте выше 9–9,5 раствор агрессивен к алюминию и коже. Измеряют полосками, точность невысокая, но достаточная. Поднимать pH можно добавками по рекомендации производителя, а кальцинированную соду используют осторожно.

Жёсткость воды. Мягкая вода даёт пену, слишком жёсткая оставляет осадок и мыла. Производитель указывает допустимые пределы жёсткости воды в листке; пересчёт: 1 немецкий градус (°dH) равен примерно 0,357 мг-экв/л, пределы порядка 5–15 °dH (1,8–5,4 мг-экв/л) встречаются в листках, но проверяйте именно ваш. Не путайте жёсткость и солесодержание: это разные величины, как заметили в обсуждении.

Пена

Причины в порядке частоты и что делать.

1. Низкий уровень в баке: насос подсасывает воздух. Поднимите уровень выше заборника.
2. Слишком большое давление и расход через форсунки, если СОЖ не рассчитана на подачу под давлением. Уменьшите производительность насоса или расширьте выход.
3. Мягкая вода. Приведите жёсткость к пределам из листка.
4. Низкая концентрация. Практики доводили до 7–8%, и пена уменьшалась.
5. Загрязнение моющими средствами или маслом.

Пеногаситель добавляют последним и только совместимый.

Запах и гниение

Гнилостный запах (сероводород) означает анаэробные бактерии. Они растут под плёнкой масла, которая перекрывает доступ кислорода. Операторы советуют снимать масло с поверхности (скиммер, ленточный очиститель), держать уровень выше заборника и не оставлять станок без циркуляции на выходные. Больную эмульсию проще слить, промыть и продезинфицировать бак, чем лечить. Биоциды дозируют строго по листку производителя. Эмульсия может портиться и без запаха, поэтому в крупных мастерских проверяют её тест-пластинами на бактерии. Серая эмульсия и запах аммиака указывают на плохой концентрат или отработку.

Ржавчина на новом станке при свежей СОЖ бывает из-за низких концентрации и pH, хлоридов в воде и плёнки масла. Если пятна появились на одном из нескольких станков, сравните параметры эмульсии и посмотрите, не перетекает ли в бак масло от направляющих.

Как не допустить проблем

Заведите журнал: дата заливки, марка и вязкость масла по узлам, концентрация и pH эмульсии раз в неделю. Покупайте масло с указанием класса ISO VG на этикетке и записывайте его в паспорт станка. Меняйте масло по состоянию и по срокам из паспорта, а не по ощущению. Больше о выборе и использовании СОЖ при обработке металлов в статье про СОЖ при фрезеровании.