Металлообработка на станках, как правило, сопровождается интенсивным загрязнением в рабочей зоне. Опилки и стружка, смешенные с маслом и водой, налипая на поверхность оборудования, плохо поддаются уборке. Отсюда потеря квалифицированного рабочего времени, снижение качества получаемых деталей, неизбежность периодического простоя станков. Инженеры разработали даже специальные стружкоуборочные устройства и машины. Между тем, что раньше считалось неизбежным и даже входило в рабочий регламент станочников, ныне легко устраняется.
В свое время ученые обратили внимание на эффект лотоса. Дождевая вода, попадающая на листья цветка не растекается, а собирается в капли. Выяснилось, что причина – в практическом отсутствии контакта между водой и поверхностью листа. Стало известно, что это явление распространяется на мёд, масло и даже клей. Дальнейшие исследования привели к созданию целой группы нанокомпозитов. Это прежде всего, застывающие при комнатной температуре водо- и маслоотталкивающие лаки, которые наносят тонким слоем на поверхности, наиболее подверженные загрязнению. Иначе говоря, грязь просто не прилипает, а собирается в специальные приёмники.
Достичь такого результата помогла нанотехнология – наука, исследующая частицы, сравнимые с ультрамикроскопическими молекулам и атомам, и не превышающими 100 нм. Еще пару лет назад основные потребители нанорынка концентрировались на электронике и энергетике в сфере экологической безопасности. Сегодняшний день насыщен разработкой наноматериалов, в том числе и нанокомпозитов для защиты различных материалов и поверхностей. Несмотря на многообразие нанозащитных композитов – принцип у них единый.
Наночастицы, нанесенные на обрабатываемую поверхность, под управляемым электромагнитным или/и химическим воздействием самоорганизуются в тончайшую плёнку. На одной стороне, куда нанокомпозиты нанесены, под влиянием энергии квантовой механики происходит сцепление наночастиц с поверхностью. На другой, внешней, слой становится настолько гладким и плотным, настолько несмачиваемым под воздействием почти обнулённых сил поверхностного натяжения, что отторгает любые жидкообразные субстанции, будь то жир, грязь, известь и т.д.
В нанокомпозитных материалах, созданных специально для создания защитного покрытия различных рабочей поверхности от грязи, обычно используют керамические и стеклянные частицы, а также серебро и алмазы. Последнее время активно внедряются титановые и другие наночастицы. Научно подобранные и скомпонованные составы наночастиц, на водяном или спиртовом основании наносятся на обрабатываемую, в нашем случае, стальную поверхность. Далее вода или спирт при комнатной температуре попросту испаряются, а наночастицы самоорганизуются, заполняя все возможные поры и шероховатости, и сводят тем самым поверхностную энергию к нулю. Следует учитывать, что нет универсального нанокомпозита для защиты всевозможных поверхностей. Так для защиты бетона в нанокомпозитах превалируют керамические частицы, для стекла стеклянные, для металла – серебро, титан и др. металлы.
К очевидным преимуществам нанообоработки можно отнести уникальную устойчивость к механическим и химическим воздействиям, жаростойкость (до 450°C) и морозостойкость. Важна и простота применения.
Как правило, нанокомпозиты поставляются в баллончиках, перед применением их достаточно встряхнуть и распылить на рабочую поверхность станка. Через 8 часов образуется защитная пленка толщиной 2,5-3 микрона. Побочным положительным моментом является также защита от эрозии.
Из известных марок в России хорошо известна продукция Wet.ProTect, распространяемая различными дилерскими компаниями. По статистике, прежде всего, защищают автомобильные корпуса и как раз металлообрабатывающие станки.
Безусловно, у нанокомпозитов в машиностроительной промышленности всё лучшее впереди, но уже сейчас, благодаря простоте, доступности и универсальности, нанозащита должна и будет широко использоваться в качестве надёжного средства от загрязнения станков.
