استاندارد تهویه صنعتی برای ماشینکاری

هدف اصلی ماشین‌کاری فلز، تکمیل قطعات ناهمواری است که توسط فرآیندهای دیگر تشکیل شده‌اند، تا ابعاد خاصی داشته باشند. تکمیل و شکل دهی را می توان با انواع ابزارهای برش مانند اره، سوهان و قطعات ابزار سمباده شکل که در وسایلی با درایوهای ثابت یا متحرک نگهداری می شوند، انجام داد. ماشینکاری با ایجاد حرکت بین لبه ابزار و قطعه فلزی انجام می شود.از انجام این فرایند تراشه هایی با اندازه های مختلف تولید می شوند. اندازه تراشه به ماده ای که برش داده می شود، سرعت نسبی حرکت و فلز بستگی دارد.

روش‌های جدید ماشینکاری و شکل‌دهی فلز شامل روش الکتروشیمیایی، تخلیه الکتریکی و ماشین‌کاری لیزری است. به استثنای پرتو لیزر، هر یک از فرآیندها از روغن در گردش یا سیال دی الکتریک بر پایه آب برای روانکاری و همچنین حذف گرمای فرآیند و ذرات معلق استفاده می کند. سرعت تراشه برداری فلز با تنظیم جریان الکتریکی بین آند و قطعه کار کنترل می شود. ماشینکاری لیزری در یک محیط خشک انجام می شود بدین صورت که برش فلز با تبخیر قطعه کار در امتداد لبه برش با پرتو متمرکز نور پر انرژی انجام می شود. این فرآیند در انواع مواد فلزی و غیرفلزی به کار می رود.

تخمین زده می شود که تا 97 درصد از کارهای انجام شده در ماشینکاری فلزات منجر به تولید گرما می شود. سرعت حذف حرارت باید به دقت کنترل شود تا هم از ابزار ماشینکاری و هم از خاصیت قطعه کار محافظت شود. در مواردی که انتقال گرما از روش همرفت یا تابشی کافی نیست، می توان از یک سیال برای کاهش اصطکاک، انتقال گرمای تولید شده و شستن تراشه های فلزی تولید شده در فرآیند ماشینکاری استفاده کرد. سیالات شامل روغن های معدنی با زنجیره مستقیم و مصنوعی و همچنین امولسیون های روغن محلول در آب است. انواع روان کننده های محلول در آب (مخلوط 1 تا 5 درصد از روان کننده ها، امولسیون ها، ضد زنگ و سایر مواد شیمیایی موجود در آب ( به ویژه برای ماشینکاری با سرعت بالا استفاده می شود. در برخی از کاربردها، مخلوط روان کننده و خنک کننده به عنوان مخلوط به شکل مه با استفاده از حجم کمی از مایع در جریان هوا با سرعت بالا استفاده می شود. در شرایط معمول تر، مایع با غرقاب کردن ابزار تراش در ناحیه برش برای شستشوی تراشه ها استفاده می شود. نوع دوم سیستم به یک پمپ کم فشار با دریچه ها، فیلترها، محفظه ته نشینی برای جداسازی سیال از تراشه ها و یک مخزن نیاز دارد که امکان گردش مجدد سیال را فراهم می کند. در جاهایی که مایعات قابل استفاده نیستند، گاز نیتروژن یا دی اکسید کربن در دمای پایین می تواند به عنوان یک محیط خنک کننده برای ابزار و سطح تراش و همچنین وسیله ای برای پراکندگی ذرات تراشه استفاده شود.

خطرات و صدمات پوستی ناشی از قرار گرفتن در معرض ذرات، و مه و بخارات مخلوط‌های روان‌کننده  تولید شده در اثر گرما تولید شده، عمدتاً با سیستم تهویه، کنترل می‌شود. یکی دیگر از نگرانی‌های بهداشتی این واقعیت است که امولسیون‌های روغنی محلول بستری را برای رشد باکتری‌ها فراهم می‌کنند و بنابراین، افزودن بیوسیدها برای جلوگیری از تولید بو و تجزیه مخلوط روغن، روش رایجی است. بیوسیدها و سایر افزودنی ها ممکن است محرک پوست باشند و یا باعث درماتیت بیش از حد شوند.

 غبار، بخارات و ذرات باید به دلایل زیر کنترل شوند :

1- به حداقل رساندن فشار پاشش مایع.

2- تطبیق ترکیب سیال با کاربرد.

3- استفاده از غلظت کم روغن در صورت امکان.

4- به حداقل رساندن آلودگی روغن پخش شده.

5- حفظ کنترل سیال شیمیایی ماشینکاری.

6- پوشاندن مخازن سیال برگشتی تا حد امکان.

7- حفظ دمای سیال فلزکاری سرعت پایین

دود و بخارات حاصل از عملیات ماشینکاری را می توان با ترکیبی از محفظه دستگاه و تهویه خروجی کنترل کرد. هودها و محفظه های خروجی باید طوری طراحی شوند که بتوان دستگاه را به راحتی سرویس کرد و در صورت لزوم عملکرد آن را مشاهده کرد. اطراف هود باید به عنوان محافظ پاشش عمل کنند زیرا جریان هوا مانع پرتاب مستقیم مایع به محل تراش می شود. همه اجزا باید محکم و ثابت باشند. برای تسهیل نگهداری، سرویس و تنظیم ابزارتراش بخش هایی از محفظه هود برای جداسازی آسان به طور بازشو طراحی میگردد، همچنین باید در مورد استفاده از درب های کشویی، لولایی یا متصل در مکان هایی که دسترسی مکرر مورد نیاز است، در نظر گرفته شود. تمام دهانه های پنجره ای باید نشکن مجهز به نور داخلی باشد.

تمام هودهای غیر ثابت باید با لبه های ضد چکه روی هم قرار گیرند. استفاده از واشر و نوار آب بندی در هود ها توصیه نمی شود.

نرخ جریان تهویه متفاوت است. با این حال، برای جلوگیری از خروج بخار و غبار از محفظه، معمولاً حداقل 150 فوت در دقیقه [0.75 متر بر ثانیه] مورد نیاز است. برای جلوگیری از پاشش در ورودی هود باید دقت شود که دهانه های هود دور از مسیر مستقیم تخلیه نازل مایع خنک کننده محفظه تعبیه گردد. ماشینکاری معمولی ممکن است به سرعت جریان حجمی از acfm 400 تا 500 (0.20 تا 0.25 am³/s ) بسته به هود و اندازه دهانه نیاز داشته باشد. هوای اضافی ممکن است برای کنترل گرمای تولید شده توسط موتورها و سایر منابع انرژی در داخل محفظه و همچنین برای حفظ دید کافی مورد نیاز باشد. در جاهایی که از سیال خنک کننده برای پاکسازی تراشه استفاده می شود، جریان هوای خروجی اضافی برای کنترل حباب هوا مورد نیاز است. لبه های بالاتر از سطح مایع مفید هستند و سیال باید تا حد امکان محصور شوند. تهویه موضعی به ویژه در محیط های کاری که دما با سیستم های تهویه مطبوع کنترل می شود، روش ارجح است. در اتاق‌های کار بازتر، استفاده از تهویه ترقیقی ممکن است برای کنترل آلاینده‌های هوا کافی باشد. برای اطلاعات بیشتر در مورد تهویه ترقیقی، به فصل 10 استاندارد ACGIH  و یا صفحه تهویه صنعتی سایت مراجعه کنید.

ملاحظات عمومی طراحی سیستم تهویه برای ماشینکاری بسته

1- طراحی محوطه با مصالح مناسب که سیال ماشینکاری مورد استفاده، شرایط محیطی یا تغییرات احتمالی در سیال ماشینکاری را در نظر می گیرد. مواد باید از استحکام کافی برای یکپارچگی ساختاری خود برخوردار باشند و ممکن است یا بر روی قاب دستگاه نصب شوند یا به طور جداگانه روی کف، فولاد ساختمان یا تجهیزات مجاور نصب شوند.

2-  هود و سایر تجهیزات را بدون گوشه یا امتداد تیز طراحی کنید که ممکن است برای اپراتور یا پرسنل تعمیر و نگهداری خطرناک باشد.

3- ارگونومی باید در هر طراحی هود بسته در نظر گرفته شود. اجازه دسترسی برای تعمیر و نگهداری ماشین و تغییرات ابزار را  فراهم کند.  بدنه بسته که امکان جمع شدن کامل ابزار را برای سرویس فراهم می کند توصیه می شود.

4- محفظه باید با درهایی در نقاط دسترسی ساخته شود. درب های لولایی یا کشویی توصیه می شود. هود های قابل حمل توصیه نمی شود.

5-  باید به محل درب های دسترسی که به طور مکرر استفاده می شوند در مقایسه با سایر درب هایی که به ندرت استفاده می شوند توجه شود. اینترلاک های ایمنی برای جلوگیری از به کار افتادن ماشین در صورت باز بودن درها توصیه می شود.

6-  درب ها را با لبه هایی در داخل طراحی کنید تا از چکیدن سیال روانکننده ماشینکاری از محفظه به بیرون جلوگیری شود.

 7-  هود را با در نظر گرفتن تجهیزات خارجی مانند جرثقیل ها، ماشین های دیگر یا سازه ساختمان طراحی کنید.

8-  حداقل فاصله 42 اینچ [1.1 متر] بین تابلو برق و دستگاه متصل به زمین را در نظر بگیرید. ( به الزامات کد ملی برق مراجعه کنید.)

9-  بالای هود باید کمی شیب دار باشد تا ریزش مایع از سقف داخل ماشین جلوگیری شود.

10- تجهیزات ماشین آلات را طوری طراحی کنید که لوله کشی، راه های سیم، مجرا و سایر لوازم جانبی تاسیسات در طراحی هود تداخل نداشته باشد، کارایی هود را کاهش ندهد یا با درهای دسترسی و سایر بازشوها تداخل نداشته باشد.

11- ماشین ابزار را طوری طراحی کنید که شیوه تخلیه تراشه در نظر گرفته شود و طراحی هود مانع از برداشتن تراشه ها یا تجمع تراشه ها نشود.

12- در طراحی هود باید نواحی باز را محدود کنید تا دبی هواکش به حداقل برسد. این شامل به حداقل رساندن منافذ در مناطقی مانند لوله های تراشه یا سایر ورودی های دستگاه می باشد.

13- کانالهای متصل به هود را طوری قرار دهید که مایع و تراشه های ماشینکاری مستقیماً وارد نشود. هدف از سیستم تهویه جمع آوری آلاینده های دود و بخار محفظه، تحت فشار منفی است.

14- هود ها باید فقط به موارد مورد نیاز برای ورود و خروج قطعه یا ورود لوله آب و کابل برق محدود شوند. شکاف اضافی ممکن است برای ورود هوای تامین از کارخانه به داخل هود و مخلوط شدن با نواحی راکد داخل هود نیاز باشد و هوای تامین را مستقیماً بدون مخلوط شدن با آلاینده‌ها به خروجی هواکش هدایت کند. هوای تامین به متراکم شدن بخارات سیال کمک می کند.

15-  هود ها باید با ورودی مجرای مخروطی طراحی شوند تا سرعت ورود به کانال و افت فشار ورودی به حداقل برسد.

16-  توصیه می شود که سرعت ورودی کانال 2000 fpm [10.00 m/s] یا کمتر باشد. ممکن است برای مواد با چگالی کمتر مانند آلومینیوم یا پلاستیک، سرعت کمتری لازم باشد. مهم است که سرعت هوای مکش کمتر از سرعت انتقال تراشه و سرعت سیال ماشینکاری باشد، (معمولاً 1500 تا 2000 fpm [7.50 تا 10.00 متر بر ثانیه]).

17- اگر دستگاه دارای تجهیزات الکتریکی یا لیزری یا سایر تجهیزات حساس باشد، باید از آنها  در برابر گرد و غبار، غبار، گرما محفاظت شود. ترجیحاً این تجهیزات در خارج از هود طراحی شود.

18- دستگاه های پارت واشر، پالت واشرهای و  مواردی که مشابه آنها هستند که مه تولید می کنند ، به همان ملاحظات هود مانند تجهیزات ماشینکاری نیاز دارند.

19- اگر محفظه ماشین ابزار باید در حین کار باز شود، لازم است قبل از باز کردن درب، مقدار هوای خروجی را افزایش دهید تا آلودگی ها از محفظه در مدت زمان باز بودن درب، پاک شوند.

20- برخی از ماشین آلات از سیستم روانکاری با مه روغن استفاده می کنند که می تواند خارج از محفظه دستگاه ماشینکاری باشد. باید توجه ویژه ای به این روش روانکاری تولید کننده مه شود.

21- ملاحظات ایمنی عمومی باید در طراحی استفاده شود و کلیه کدهای ملی و کارخانه درج شود. توصیه می شود در طول طراحی و نصب هود، بررسی های ایمنی  برای ورود به فضای محدود، حفاظت از سقوط، و مقررات قفل ایمنی در نظر گرفته شود.

برای اطلاعات بیشتر در مورد کنترل سیالات ماشینکاری، به مراجع استاندارد ACGIH مراجعه کنید.