Lastuamisnesteet konepajassa - mahdollisuudet ja säästöt

Metallien lastuavassa työstössä usein käytetään tuottavuutta ja tehokkuutta parantamaan erilaisia lastuamisnesteitä ja -öljyjä. Yleisimmin käytössä oleva neste on öljyn ja veden emulsio, pajakielellä ”mulju”, jolla saavutetaan hyvät jäähdytysominaisuudet ja riittävän hyvä työkalun ja -kappaleen voitelu. Muljun valintaan vaikuttavat monet tekijät.

Minkälaista lastuamisnestettä konepaja tarvitsee?

Mistä konepaja-asiakas tietää minkälaisen nesteen hän kuhunkin sovellukseensa tarvitsee? Ei varmaan oikein mistään, mutta hänen pitäisi pystyä tunnistamaan ja kuvailemaan käyttökohteen lähtötilanne erilaisia muuttujien kuten: työkappaleen raaka-aine, käytettävät työvälineet ja menetelmät sekä tapauskohtaiset erityisvaatimukset toleranssien tai pinnan laadun osalta jne. Näistä lähtökohdista ammattitaitoinen lastuamisnesteen toimittaja pystyy rakentamaan mielessään yhdessä päämiehen kanssa kokemuksen ja tuotetiedon varassa ratkaisuehdotuksen, joka täyttää asiakkaan toiveet ja odotukset.

Lastuamisen vaativuus työstömenetelmien ja raaka-aineen mukaisesti.

Suomi tarvitsee lisää tietoa lastuamisnesteiden käytöstä ja valinnasta

Nesteen valinnan suurimpana ongelmana on, ettei lastuamisnesteitä koskevaa opetusta ole oikein tarjolla millään koulutusasteella, muutamia harvinaista vierailevaa luennoitsijaa ja opettajatapausta lukuun ottamatta. Nämä tapaukset eivät kuitenkaan millään riitä kattamaan koko Suomen metalliteollisuuden tietotaitotarpeita. Siihen eivät muutaman harjaantuneen ja aktiivisen ihmisen resurssit riitä.

90-luvulla MET:n kustantamo julkaisi MET 9/96 lastuamisnesteet hankinnasta hävitykseen MET:n teknisen tiedotteen, missä esitettiin riittävän seikkaperäisesti nesteiden ominaisuuksista, valinnasta, rakenteesta, käytöstä ja ongelmaratkaisusta Suomen kielellä. Aiemmin tarvittava tieto oli haettava pääasiassa englannin, saksan tai ruotsinkielisistä julkaisuista, mikä muodostui kieliongelmien takia erityisesti koneistajien tiedon haun esteeksi.

Hankintakustannuksen sijaan pitäisi keskittyä elinkaarikustannuksiin

Käytännössä eri tyyppisten lastuamisnesteiden toimivuudessa erityiskohteissa on valtavia eroja. Erot esimerkiksi työkalun kestoiällä mitattuna on suurimmillaan satakertaisia. Täten on päivän selvää, että noissa tapauksissa nesteen toiminta on oleellinen tekijä tuottavuuden kannalta ja nesteiden väliset erot muutettuna tuotantokustannuksiksi muodostuvat merkittäviksi.

90-luvun pankkilama jätti metalliteollisuuteen valtavan hintakriittisyyden, jossa asiakas tyypillisesti punnitsee tarkasti eri hankintojen kustannusvaikutuksia. Tällöin tiedon ja kokemuksen puutteessa nesteiden välinen vertailu on ollut vaikeaa tai miltei mahdotonta, jolloin annetaan liikaa painoarvoa nesteen hankintahinnalle, kun oikeasti pitäisi olla kiinnostunut nesteen elinkaaren aiheuttamista kustannuksista. Elinkaaren kustannukset ovatkin usein vaikeita, ellei mahdottomia laskea, koska usein konepajoissa puuttuu sisäisen kustannuslaskennan puolelta tiedot eri työkalujen kestoajoista eri materiaaleilla sekä tieto nesteen kulutuksesta tuotannossa.

Nestekustannusten jakautuminen tuotannossa.

Saksalaisen metalliteollisuuden tutkimuksen mukaan nestekustannukset jakautuvat oheisen grafiikan mukaisesti.

Erityisesti on kustannuksista huomattava hävittämisen suuri osuus 33% sekä korkeat terveydenhuollon kustannukset 26% kokonaiskustannuksista. Ehkä yllättävintä on nestetiivisteen hankintakustannusten alhainen osuus 9%, jopa käsittely 10%, hävikki 10% ja ylläpito12% muodostuvat käytön aikana hankintaa kalliimmaksi!

Tällöin ymmärtäväisen asiakkaan pitäisi olla kiinnostunut myös muistakin kustannuksista, kuin pelkästään hankintahinnasta. Tarjolla olevan tiedon vähyyden ja luotettavan vertailumateriaalin puutteen sekä monimutkaisen kustannusrakenteen vuoksi nämä kustannusanalyysit jäävät yleensä tekemättä. Erityisesti näin on käynyt, kun konepajojen epäsuoria työkustannuksia on ajettu alas henkilöstöä vähentämällä. Ne henkilöt, joiden työnkuvaan kehittäminen ja tuotannon analysointi luontevasti kuuluisi, ovat nykyään melkein täysin valjastettu byrokratian rattaisiin pyörittämään päivittäistä organisatorista rutiinia ja paperisotaa, jolloin kehittämiseen käytettyjen tuntien määrä jää pakostakin alhaiseksi.

 

Ekologinen ja käyttäjäystävällinen näkökulma

Lastuamisnesteiden käytössä korostuu ekologinen ja käyttäjäystävällinen näkökulma.

Nykypäivänä ei voida puhua mistään (teollisestakaan) toiminnasta viittaamatta edes jollain tavalla ekologisuuteen.

Lastuamisnesteiden osalta ekologisuusasiat korostuvat, koska loppuun käytetyt nesteet ovat jätteitä, joiden hävittäminen on tehtävä lain ja säädösten mukaisesti. Lisäksi hävittäminen on merkittävä kustannuserä, jolloin käytännön oikeaa ekologisuutta on pyrkimys hävitettävän jätteen määrän vähentäminen. Tähän voidaan vaikuttaa valitsemalla käyttämänsä nesteen pitkäikäiseksi tunnetuista tuotteista, ylläpitämällä niitä hyvin ja siten saavuttaa merkittävästi pidempi nesteen käyttöikä ja suuret säästöt kustannuksissa.

Terveyden hoitokustannusten suuruus tuntuu ensiajattelemalla ylikorostuneelta, mutta tunnetusti lastuamisnesteille altistuneilla työntekijöillä iho-oireita on esiintynyt tyypillisesti käsissä, pään alueella ja reisissä. Käsien iho-oireet johtuvat märkien työstökappaleiden ja työvälineiden käsittelystä tai leikkuunestesumulle altistumisesta ilman työkäsineitä.

Lastuamisnesteiden käyttöön liittyy paljon terveyteen vaikuttavia tekijöitä, joihin EU:n kemikaaliasetuksella ”REACH act:lla” on pyritty vaikuttamaan nostamalla nesteissä käytettävien raaka-aineiden työturvallisuuden vaatimuksia rajoittamalla joitain nesteiden raaka-aineita ja / tai niiden pitoisuuksia. Samalla on nesteiden säilöntäaineiden ”biosidien” käyttöä voimakkaasti rajoitettu, mikä on tuonut ”uusia” biosidi vapaita tuotteita markkinoille. Tavallaan erikoiseksi tämän tekee, että näitä biosidivapaita tuotteita on markkinoilla ollut yli 40 vuotta, mutta vasta nyt EU-viranomaisten vaatimusten kiristyessä on näiden ”puhtaampien ja turvallisempien” tuotteiden tarjonta selvästi kasvanut ja nyt näitä tuotteita markkinoidaankin siis ”uutuuksina” eräiden valmistajien toimesta, jotka vielä 15-20 vuotta sitten painokkaasti sanoivat, ”ettei biosidivapaa lastuamisneste voi olla toimiva ja pitkäikäinen ratkaisu”. Näin se maailma muuttuu ja kehittyy käyttäjien turvaksi ja eduksi.

Huonon yhteensopivuuden aiheuttamat huolto- ja ylläpitokulut voivat olla merkittäviä

Jotta nesteiden vaihtoväliä voitaisiin pidentää, tulee tiettyjä asioiden olla hoidettu kuntoon. Ehkäpä suurimpana ongelmakohteena on nesteiden käyttöiän kannalta ollut koneissa käytettävien voiteluöljyjen ja käytetyn lastuamisnesteen yhteensopimattomuus. Nämä eri voiteluaineet sekoittuvat työstökoneen lastuamisnestesäiliössä, missä lastuamisnestepumput ja työstössä syntyvä lämpö saavat ne sekoittumaan ja reagoimaan yhdessä tuottaen erilaisia vaivoja, joiden todellista ”ydinsyy” aiheuttajaa on ollut vaikea löytää.

Syynä ongelmiin ovat olleet voiteluöljyjen vaikutukset nesteen herkkään tasapainoon, jolloin lastuamisnesteissä tapahtuu muutoksia esim. ph:ssa, sähkönjohtavuudessa, nesteen pisarakoossa ja sen kemiallinen rakenne on voinut muuttua siten, että tuloksena on ollut työstökoneen korroosiota, maalien irtoamista, koneen ennen aikaista kulumista, tiivisteiden pettämisiä, kumi- ja muoviosien (esim. johde- ja lastukaavarit ja sähköjohdot) degeneroitumista. Nämä huonon yhteensopivuuden aiheuttamat huolto- ja ylläpitokulut voivat olla merkittäviä ilman, että niihin edes osataan reagoida ongelmina, joihin voitaisiin vaikuttaa taikka jopa poistaa.

Lisäksi vuotoöljyt eivät paranna lainkaan lastuamisnesteen lastuamisominaisuuksia, vaan aivan päinvastoin vuotoöljyt huonontavat teränkestoa ja siksi ne tulisi poistaa nesteestä käyttämällä erilaisia ”öljyskimmereitä”. Lisäksi lastuamisnesteen suodatuksesta tulisi pitää huolta, niin, ettei työstössä syntyvät pienet partikkelit (lastut, valssihilse, valuhiekka ja teristä kulumalla irronneet partikkelit) hieroudu työkappaleen ja teräsärmän välissä pilaamassa työkappaleen pinnanlaatua ja työkalun kestoikää.

Samalla suodattamalla partikkelit pois nestekierrosta ei niiden muodostama pohjasedimentti enää tarjoa anaerobisille bakteereille vähähappista / hapetonta kasvualustaa nestesäiliön pohjalta.

Jotta kaikki tuo edellä mainittu saisi jotain ”talousmiesten ymmärtämää” konkretiaa mainittakoon, että erään amerikkalaisen suuren viiden työstökoneen FMS -järjestelmän työkalukustannuksissa saavutettiin 90-luvun kustannustietojen mukaan nesteen tyyppiä ja mallia vaihtamalla 90 000$ vuosittaiset säästöt työkalukustannuksilla mitattuna ja lisäksi voiteluöljyjen yhteensovittaminen säästi vielä työkaluja 60 000$:lla vuodessa lisää. Yhteensä siis käsittämättömät 150 000$ säästöt vuosittain työkalukustannuksista vain nesteen ja koneiden voiteluaineiden taitavalla ja oikealla valinnalla. Jos vielä samalla nesteen vaihtoväliä olisi pystytty merkittävästi pidentämään (seikka mitä lähde ei maininnut lainkaan), vaikka tuplaksi, olisi kokonaissäästöt olleet jo todella rajut.

Suomen teollisuus tulevaisuudessa edelläkävijä lastuamisnesteissä?

Kaikki tämä olisi myös täysin teknillisesti mahdollista saavuttaa täällä Suomessakin. Valitettavasti yrityskulttuurien kehittymättömyys ja oikean tiedon puute ovat olleet näiden tavoitteiden tehokkaana esteenä. Näin ei tarvitse olla tulevaisuudessa, eihän? Koska ryhdytään toimeen ja parantamaan yhdessä teidän konepajanne tilannetta näiltä osin?

Panu Ranta

Edufix Oy

www.edufix.fi

www.lastuamisnesteet.fi