سیال برش MQL یا روغن خنک‌کار معمولی؟ بررسی عملکرد در خطوط قطعه‌سازی

تحول راهبرد روانکاری: از غرقابی تا MQL

در یک دهه اخیر، دغدغه‌های HSE، هزینه‌های دفع پسماند و فشار برای بهبود بهره‌وری باعث شده است مقایسه MQL و خنک‌کار معمولی در بسیاری از کارگاه‌های تراش، فرز و CNC به یک موضوع راهبردی تبدیل شود. روش غرقابی (Flood) با امولسیون‌های آبی-روغنی سال‌ها استاندارد رایج بود، اما Minimum Quantity Lubrication یا MQL با مصرف بسیار کم سیال برش و تمرکز بر روانکاری هدفمند، مدل ذهنی جدیدی از مدیریت سایش و گرما ارائه می‌دهد.

در روش غرقابی، خنک‌سازی کلی و کنترل تراشه‌ها مزیت اصلی است؛ ولی حجم بالای مصرف، آلودگی میکروبی، کف، بوی نامطبوع و هزینه‌های تصفیه و دفع، چالش‌های شناخته‌شده‌اند. از سوی دیگر، MQL با میکروپاشش روغن خالص یا استری، اصطکاک را در نقطه تماس ابزار-قطعه کاهش داده و با حمل موضعی حرارت توسط جریان هوای فشرده، از افزایش دمایی خارج از کنترل پیشگیری می‌کند.

برای مدیران تولید و HSE که به‌دنبال کاهش مصرف سیال، بهبود کیفیت سطح و ارتقای ایمنی هستند، MQL می‌تواند تعادل جدیدی میان روانکاری و مدیریت حرارت ایجاد کند؛ به‌ویژه در آلیاژهای فولادی متوسط و آلومینیوم که با تراشه‌برداری کارآمد پاسخ می‌دهند. تجربه پیاده‌سازی در کارخانجات قطعه‌سازی خودرویی و لوازم خانگی در ایران نیز نشان داده است با انتخاب صحیح روانکار و نازل، انباشت مه و آلودگی محیط کار به شکل محسوسی کاهش می‌یابد.

این تغییر پارادایم بدون همراهی تأمین‌کننده‌ای متخصص دشوار است. در همین مسیر، موتورازین به‌عنوان مرجع تخصصی روغن‌های صنعتی و سیال‌های برش، نقش کلیدی در انتخاب محصول و راه‌اندازی پایدار ایفا می‌کند.

MQL چگونه کار می‌کند و چه تفاوتی با خنک‌کار معمولی دارد؟

MQL بر پایه تزریق جریان دو فازی هوا/روغن با دبی بسیار کم (معمولاً 30 تا 80 میلی‌لیتر بر ساعت برای هر نازل) به لبهٔ برندهٔ ابزار عمل می‌کند. قطرات ریز روغن، یک لایه نازک روانکار با قطبیت بالا ایجاد کرده و چسبندگی تراشه به لبهٔ برنده را کم می‌کنند. در مقابل، خنک‌کار معمولی با دبی چند لیتر بر دقیقه، هدف اصلی‌اش دفع گرما و شست‌وشوی تراشه از منطقهٔ برش است.

مسیر هوا-روغن و نقطهٔ تماس

در MQL، ترکیب هوا/روغن یا داخل ابزار (Internal) از کانال‌های ابزار/اسپیندل یا به‌صورت خارجی توسط نازل نزدیک به لبهٔ برنده اعمال می‌شود. هدف این است که فیلم روغن روی سطح تماس ابزار-تراشه پایدار شود؛ هرجا سطح تماس کمتر و سرعت برشی بالاتر باشد، این فیلم نازک مؤثرتر عمل می‌کند.

رفتار حرارتی

برخلاف تصور رایج، MQL به‌جای «خنک‌کاری حجیم» روی «روانکاری هدفمند» تکیه دارد. بخشی از گرما با تراشه از منطقه خارج می‌شود و بخش دیگر توسط جریان هوا دفع می‌گردد. در براده‌برداری پیوسته (Turning) با تراشه منظم، این رویکرد بسیار کارآمدتر از عملیات‌های اصطکاکی ممتد مانند سنگ‌زنی است.

قاعدهٔ تجربی: هرجا چسبندگی تراشه (Built-up Edge) علت اصلی افت کیفیت سطح است، MQL اغلب نسبت به خنک‌کار غرقابی کم‌مصرف‌تر و مؤثرتر خواهد بود.

روغن‌های مناسب MQL: ویسکوزیته، افزودنی‌ها و سازگاری محیط‌زیست

روغن‌های MQL معمولاً پایهٔ استری سنتتیک یا گیاهی دارند و با افزودنی‌های EP/AW، ضدسایش و ضد اکسیداسیون فرموله می‌شوند. ویسکوزیتهٔ مرسوم در 40°C بین 10 تا 32 cSt است؛ گرانروی پایین‌تر، اتمیزه شدن بهتر و نفوذ سریع‌تر به منطقهٔ برش را ممکن می‌کند، درحالی‌که برای عملیات‌های بار سنگین‌تر، گرانروی بالاتر و EP قوی‌تر لازم است. برای آلومینیوم و برنج، استرهای قطبی با روانکاری مرزی قوی عملکرد خوبی دارند و لکه‌گذاری کمتری ایجاد می‌کنند.

نقش ویسکوزیته و شیمی افزودنی

– ویسکوزیتهٔ 10–15 cSt: فرز آلومینیوم، سرامیک/کارباید با سرعت بالا، پرداخت سطح
– ویسکوزیتهٔ 22–32 cSt: تراش فولاد متوسط، مته‌کاری عمومی، پخ‌زنی با بار متوسط
– افزودنی‌های EP بدون کلر/روی: سازگارتر با HSE و فیلترهای مه
– روانکارهای استری گیاهی: زیست‌تخریب‌پذیرتر، بوی کمتر، پاک‌سازی آسان از قطعه

برای سازگاری فرآیند، انتخاب محصول باید با جنس قطعه، ابزار (HSS یا کارباید) و شرایط برشی تطبیق داده شود. در صورت نیاز به مشاوره و تأمین محصول، صفحهٔ روغن صنعتی نقطهٔ شروع مناسبی است.

اثر MQL بر عمر ابزار، کیفیت سطح و انرژی مصرفی

در آزمون‌های میدانی مبتنی بر روش‌شناسی ISO 3685 (Tool life testing)، MQL با کاهش اصطکاک مرزی، تیغچه را از سایش چسبنده و لبه‌گذاری (BUE) محافظت می‌کند. نتیجهٔ رایج، افزایش 15–30٪ عمر ابزار در تراش فولادهای کربنی/آلیاژی متوسط و بهبود ثبات ابعادی است. کیفیت سطح، بر حسب Ra مطابق ISO 4287، در بسیاری از سناریوها 10–20٪ بهتر گزارش می‌شود؛ به‌ویژه وقتی تراشه به شکل نوارهای کوتاه و منظم خارج شود.

مصرف انرژی و نگهداری

در سیستم‌های غرقابی، پمپ‌های خنک‌کار و همزن‌ها سهم ثابتی از انرژی را مصرف می‌کنند. حذف یا کوچک‌سازی این پمپ‌ها در MQL می‌تواند 5–12٪ از مصرف انرژی ماشین را (بسته به معماری ماشین) کاهش دهد. از طرفی، فیلتر مه (Mist Collector) و خشک‌کن هوای فشرده هزینهٔ انرژی/نگهداری مشخصی دارند که باید در محاسبات چرخه‌عمر لحاظ شود.

ملزومات پیاده‌سازی در کارگاه‌های قطعه‌سازی ایران

پیاده‌سازی موفق MQL نیازمند ارزیابی ماشین، ابزار، هوای فشرده و خط انتقال تراشه است. کیفیت هوای فشرده (خشکی و تمیزی) حیاتی است؛ رطوبت بالا باعث ناپایداری اتمیزه شدن و تغییر رفتار فیلم روغن می‌شود. نازل قابل تنظیم نزدیک به لبهٔ برنده و هم‌محوری دقیق در کانال داخلی ابزار، شرط پایداری فرآیند است. فانکشن MQL (On/Off/Flow) باید با کدهای G/M قابل کنترل و قابل تکرار باشد.

HSE، آموزش و پاکیزگی

نصب فیلتر مه با راندمان بالا، تهویهٔ موضعی و آموزش اپراتورها دربارهٔ تنظیم دبی و زاویهٔ نازل، بخش جدایی‌ناپذیر پروژه است. مدیریت تراشه (Chip Management) باید بازنگری شود، زیرا تراشه‌ها خشک‌ترند و امکان بازیافت آسان‌تر فراهم می‌شود. برای هماهنگی اجرا با برنامه تولید و پوشش کارخانه‌های مستقر در شهرک‌های صنعتی کشور، صفحهٔ گستره خدمات مسیر ارتباط سریع‌تری ایجاد می‌کند.

کجا هنوز خنک‌کار معمولی برتری دارد؟

MQL همه‌جا پاسخ نهایی نیست. در سوراخ‌کاری عمیق با نسبت L/D بالا، سنگ‌زنی سطحی/استوانه‌ای و ماشین‌کاری آلیاژهای دما-بالا (سوپرآلیاژها) که نیاز شدید به دفع حرارت حجیم وجود دارد، خنک‌کار غرقابی معمولاً پایدارتر است. همچنین وقتی تخلیه تراشه دشوار است یا کانال داخلی ابزار وجود ندارد، دقت بالای «نشاندن» قطرات روغن روی لبه برنده در MQL سخت می‌شود.

ریسک‌ها و راه‌حل‌ها

– خطر اکسیداسیون موضعی سطح در سرعت‌های پایین و فشار تماس بالا؛ راه‌حل: افزایش قطبیت روغن و ارتقای زبری ابزار
– آلودگی محیطی ناشی از تنظیم نادرست نازل؛ راه‌حل: کنترل زاویه و فاصله، استفاده از فیلتر مه مناسب
– ماشین‌های قدیمی بدون آب‌بندی پنوماتیک استاندارد؛ راه‌حل: کیت ارتقا، بازرسی نشتی، ارتقای سیستم هوای فشرده

مقایسه کمی MQL و خنک‌کار معمولی در خط تولید

پیش از ارائه جدول، معیارهای مقایسه را مشخص می‌کنیم: مصرف سیال، تمیزی محیط کار، هزینهٔ دفع/تصفیه، کیفیت سطح (Ra)، عمر ابزار و پیچیدگی نگهداری. اعداد نمونه، بازه‌های متداول صنعتی‌اند و بسته به ماده، ابزار و پارامترهای برشی تغییر می‌کنند.

نکات کلیدی تصمیم‌گیری و پرسش‌های متداول

چکیده نکات کلیدی

• تیراژ متوسط تا بالا با مواد کم‌چسبنده به ابزار (فولادهای کربنی/آلیاژی متوسط، آلومینیوم): MQL اولویت دارد.
• عملیات حرارت‌زای شدید مانند سنگ‌زنی و سوراخ‌کاری عمیق: خنک‌کار غرقابی پایدارتر است.
• هدف اصلی MQL روانکاری مؤثر و کاهش BUE است، نه خنک‌کاری حجیم.
• انتخاب ویسکوزیتهٔ 10–32 cSt و EP سازگار با مادهٔ کار و ابزار حیاتی است.
• کیفیت هوای فشرده، فیلتر مه و تنظیم زاویهٔ نازل بر موفقیت اثر مستقیم دارد.
• هزینه چرخه‌عمر را مقایسه کنید: انرژی پمپ‌ها در Flood در برابر فیلتر مه و هوای فشرده در MQL.
• Ra و عمر ابزار را مطابق ISO 4287 و ISO 3685 پایش کنید تا تصمیم مبتنی بر داده بماند.
• در خطوط چندماشینه، استانداردسازی نازل و دستورالعمل تمیزکاری، بازگشت سرمایه را شتاب می‌دهد.

پرسش‌های متداول

1) آیا MQL برای همهٔ آلیاژها مناسب است؟

خیر. برای فولادهای کربنی/آلیاژی متوسط و آلومینیوم نتایج معمولاً عالی است. اما در سوپرآلیاژها یا عملیات‌های با گرمای حجیم (مثلاً سنگ‌زنی)، نیاز به دفع حرارت بالا باعث می‌شود خنک‌کار غرقابی عملکرد پایدارتر داشته باشد. توصیه می‌شود ابتدا با یک سلول پایلوت پارامترها را اعتبارسنجی کنید.

2) اگر مه روغن در سالن زیاد شد چه کنیم؟

سه اقدام کلیدی: تنظیم زاویه و فاصلهٔ نازل برای برخورد دقیق به لبهٔ برنده؛ کاهش اندک دبی تا حد لازم برای روانکاری مرزی؛ استفاده از فیلتر مه با افت فشار کم و نگهداری به‌موقع. کیفیت هوای فشرده خشک و تمیز نیز بر الگوی اتمیزه شدن اثرگذار است.

3) شاخص‌های سنجش موفقیت MQL کدام‌اند؟

مقایسهٔ عمر ابزار (طبق ISO 3685)، کیفیت سطح Ra (ISO 4287)، پایداری ابعادی قطعه، مصرف سیال بر حسب قطعه/شیفت، و نرخ توقفات به‌دلیل BUE یا شکست ابزار. ثبت این داده‌ها در 2–4 هفتهٔ نخست پس از راه‌اندازی، پایهٔ تصمیم‌گیری بهینه است.

4) تمیزکاری قطعه پس از MQL چگونه است؟

به‌دلیل مصرف کم روغن و ماهیت استری، اغلب با شویندهٔ ملایم یا حلال سبک به‌راحتی پاک می‌شود. در خطوط مونتاژی حساس، تطابق روغن MQL با فرایند شست‌وشو و آزمون‌های چسبندگی پوشش/آبکاری باید از ابتدا بررسی شود.

جمع‌بندی و نقش موتورازین

MQL با تکیه بر روانکاری موضعی و مصرف بسیار کم سیال، در بسیاری از سناریوهای تراش و فرز، عمر ابزار و کیفیت سطح را بهبود داده و هزینه‌های HSE و دفع را کاهش می‌دهد. بااین‌حال، در عملیات‌های حرارت‌زای شدید، خنک‌کار غرقابی همچنان انتخاب امن‌تری است. کلید موفقیت، انتخاب روغن با ویسکوزیته و افزودنی مناسب، طراحی صحیح نازل و کنترل کیفیت هواست. موتورازین با شبکه تأمین حرفه‌ای، ارائهٔ روغن‌های برش استری و مینرال تخصصی، و مشاورهٔ فنی برای انتخاب بین MQL و سیستم سنتی در کنار شماست؛ از نمونه‌برداری تا راه‌اندازی و پایش عملکرد. برای تأمین به‌موقع سیال‌های برش و روانکارهای صنعتی، و همسو کردن انتخاب محصول با نیاز واقعی خط تولید، تیم ما آمادهٔ همراهی از فاز آزمایش تا مقیاس‌پذیری است.