यंत्रणासाठी शीतक : आजचे आणि उद्याचे

शीतक (कुलंट) हा मशिनिंगचा अविभाज्य भाग आहे. सध्या बाजारपेठेत शीतक क्षेत्रामध्ये नवनवीन उत्पादने उपलब्ध आहेत. या शीतकाविषयी अतिशय उपयुक्त सविस्तर माहिती आपल्याला या लेखात वाचायला मिळेल.

काही दिवसांपूर्वी एका कंपनीमध्ये गेलो असताना तिथल्या काही कामगारांनी त्यांच्याकडील शीतक फार वास मारते अशी तक्रार केली, विशेषत: साप्ताहिक सुट्टी संपल्यानंतरच्या पहिल्या दिवशी तर काम करणे जिकिरीचे होत असल्याचे त्यांनी सांगितले. मी तपासणी करून त्यांना त्यावरील उपाय सांगितला (लेखात तो पुढे दिला आहे.) खरे तर यंत्रणासाठीचे शीतक हा खूप विस्तृत विषय आहे. पण हा विषय कुठल्याही यंत्रावर काम करणाऱ्याच्या रोजच्या जगण्याशी संबंधित असल्याने त्याविषयी आपण थोडक्यात माहिती घेऊ.

’शीतक’ हा शब्दच शीतनाची प्रक्रिया दाखवतो. यंत्रणात उष्णता तयार होते आणि ती काढून टाकावी लागते. निसर्गात आढळणारा सर्वांत चांगला शीतक म्हणजे पाणी, मात्र पाण्याला स्वतःच्या मर्यादा आहेत. त्यामुळे अपेक्षित परिणाम साधण्यासाठी त्यात काही रासायनिक पदार्थ घालावे लागतात.

जेव्हा कापण्याच्या भागात व्यवस्थित वंगणीकरण केलेले असते तेव्हा, कापण्याची क्रिया जास्त कार्यक्षम होते, त्यामुळे बाह्य घर्षण कमी होते आणि काही प्रमाणात, अंतर्गत घर्षणही कमी होते. अंतर्गत घर्षण कमी करण्यासाठी, तेलातील क्लोरिन, सल्फर आणि फॉस्फरसचे अणू आणि प्रचंड दाबाखाली असलेली शीतक रसायने धातूच्या पृष्ठभागावरील बारीक भेगांमधून आत जातात, त्यामुळे कापण्याच्या क्रियेत विस्थापित झालेल्या धातूंच्या अणूंचे पुनर्बंधन टाळले जाते आणि चिप बनवण्यासाठी लागणाऱ्या शक्तीची गरज कमी होते.

कापण्याच्या हत्याराचे तापमान कमी करणे हे महत्त्वाचे आहे, कारण तापमानातील थोडीशी घटसुद्धा कापण्याच्या हत्याराचे आयुष्य मोठ्या प्रमाणात वाढवते. यंत्रणाच्यावेळी शीतक वापरले की, ते कापण्याचे हत्यार/कार्यवस्तूचा पृष्ठभाग यात निर्माण झालेली उष्णता शोषून घेते. त्यामुळे तेथील तापमान कमी होते. हत्यार ज्या तापमानाला मऊ होते आणि त्याची लवकर झीज होते, त्या विशिष्ट तापमानापेक्षा जास्त तापमान होऊ न देण्यास मदत होते.

शीतकाचे दुसरे काम म्हणजे हत्यार आणि कार्यवस्तू यांच्या संपर्क क्षेत्रातून चिप्स आणि धातूचे कण बाहेर काढणे. नितळ पृष्ठभाग खराब होऊ नये म्हणून यंत्रण करताना तयार होणाऱ्या चिप्स कापण्याच्या विभागातून सतत बाहेर काढून टाकाव्या लागतात.

शीतकांनी काही प्रमाणात क्षरणापासून संरक्षण दिले जाते. नव्याने कापलेल्या लोहयुक्त धातूंची लवकर गंजण्याची शक्यता असते, कारण यंत्रणामध्ये त्यांचा संरक्षक लेप निघून गेलेला असतो.

यंत्रण कामात काम करणारे कामगार नेहमी शीतकाच्या संपर्कात असतात. शीतकाने त्वचेची जळजळ होवू नये किंवा कोणताही दुर्गंध ज्याला ’मंडे मॉर्निंग स्मेल’ म्हणतात तसा येता कामा नये. आरोग्याला अपायकारक असे धुके शीतकापासून बनू नये. कामगाराचा शीतकाशी संपर्क मुख्यत: खालील माध्यमातून होतो.

श्वास घेताना (वाफ, धूर किंवा धुक्याद्वारे) अंतर्ग्रहण आणि त्वचेद्वारे शोषण

कारखान्यामधील लोकांना होणाऱ्या त्रासामध्ये, त्वचेचा दाह आणि श्वसनाचा त्रास हे सर्वांत जास्त होणारे आरोग्याचे विकार आहेत. शीतकामध्ये विविध प्रकारचे घटक असल्यामुळे त्याच्या सतत संपर्कात येणाऱ्या लोकांना त्याचा त्रास होईल की नाही, याचा अंदाज करणे बऱ्याचदा कठीण असते. शीतकाच्या मटेरिअल सेफ्टी डेटा शीटमध्ये (एमएसडीएस) आरोग्य आणि सुरक्षिततेची महत्त्वाची माहिती असते आणि शीतकाच्या निवडीची पहिली पायरी म्हणून या पत्रकाचे परीक्षण केले पाहिजे.

शीतकाचे अभियांत्रिकी गुणधर्म कितीही चांगले असले तरी, जर त्याचा वास त्रासदायक असेल तर कामाच्या व्यवस्थापनाला अडचण येऊ शकते. शीतकाच्या खवटपणामुळे शीतकाचे आयुष्य कमी होते आणि त्यामुळे कदाचित खर्चसुद्धा वाढू शकतो. साठवणूक व वापरातील अपघटन यांच्यामुळे चांगले शीतक कुजत नाही. हल्ली बऱ्याचशा शीतकामध्ये सूक्ष्मजीवांची वाढ नियंत्रित करण्यासाठी, शीतकाची कार्यक्षमता आणि शीतकाची स्थिरता वाढवण्यासाठी बुरशीनाशके आणि इतर ॲडिटिव्हजचा समावेश केला जातो.

काही कामांमध्ये, शीतकाची पारदर्शकता किंवा स्वच्छता गरजेची असू शकते. पारदर्शक शीतकामुळे ऑपरेटरला यंत्रणाच्या वेळी कार्यवस्तू (वर्कपीस) फायदे आणि मर्यादा विरघळणारी तेले जास्त स्पष्टपणे दिसतात. सध्या बाजारात यंत्रणासाठी अनेक प्रकारची शीतके उपलब्ध आहेत. त्यातील सर्वांत जास्त आढळणाऱ्या शीतकांचे कापण्याचे तेल आणि पाण्यात मिसळण्याजोगे द्रव, अशा प्रकारे ढोबळ वर्गीकरण करता येते. यामध्ये खालील प्रकारांचा समावेश होतो.

 

 

विरघळणारी तेले (यांना इमल्शन्स किंवा पाण्यात विरघळणारी तेले असेही म्हणतात) ही साधारणपणे 80-90% पेट्रोलियम किंवा खनिज तेलापासून बनलेली असतात. खनिज तेले म्हणजे नेमकेपणाने सांगायचे तर नॅपथॅनिक किंवा पॅरॅफिनिक असतात. 15 ते 20% फेस तयार करणारी द्रव्ये (इमल्सिफायर्स) असतात आणि इतर ॲडिटिव्हज उदाहरणार्थ, जीवनाशके, तीव्र दाबाखाली काम करणारी (एक्स्ट्रिम प्रेशर) ॲडिटिव्हज इत्यादी असतात. तीव्र (कॉन्सन्ट्रेटेड) द्रावणात पाणी मिसळून ते धातूसाठी वापरण्यायोग्य बनवले जाते. मिसळल्यानंतर, इमल्सिफायर्समुळे तेल पाण्यात विखुरते आणि स्थिर ’तेलयुक्त पाणी’ असे इमल्शन तयार होते. इमल्शनमुळे यंत्रणादरम्यान कार्यवस्तूला तेल चिकटून राहते. इमल्सिफायर्सचे कण प्रकाश अपवर्तित (रीफ्रॅक्ट) करतात, त्यामुळे द्रवाला दुधाळ, अपारदर्शक रंग येतो.

नाव दर्शवते त्याप्रमाणे निम कृत्रिम (सेमी सिंथेटिक्स यांना निम रासायनिक द्रव असेही म्हणतात). हे विरघळणारी तेले आणि कृत्रिम रसायने यांचे एकत्रीकरण असते. त्यामध्ये कमी प्रमाणात खनिज तेल आणि कमी प्रमाणात पॉली अल्फा ओलेफिन्स किंवा पॉली अल्कलाईन ग्लायकॉल्स असतात. सेमी सिंथेटिकच्या उरलेल्या मिश्रणात मुख्यत्वे इमल्सिफायर्स आणि पाणी असते. वेटिंग एजंट्स, क्षरण (करोजन) प्रतिबंधक आणि जीवनाशक ॲडिटिव्हजसुद्धा असतात. सेमी सिंथेटिक्स सामान्यपणे अर्धपारदर्शक असतात. पण जवळजवळ पारदर्शकपासून (अगदी थोडेसे विरळ धुरकट असलेले) अपारदर्शकपर्यंत असू शकतात. बऱ्याचशा सेमी सिंथेटिक्सवर उष्णतेचा परिणाम होतो. सेमी सिंथेटिक्समधल्या तेलाच्या रेणूंची, कापण्याच्या हत्याराभोवती जमण्याची प्रवृत्ती असते आणि त्यामुळे त्यांचा वंगणाकरिता जास्त उपयोग होतो. द्रावण थंड झाले की, रेणू पुन्हा विखुरले जातात.

कृत्रिम द्रवामध्ये पेट्रोलियम किंवा खनिज तेल नसते. 1950 मध्ये हे द्रव अस्तित्वात आले. त्याच्यात पाण्यात विरघळलेली रासायनिक वंगणे आणि गंज प्रतिबंधके यांचा समावेश होतो. शीतनाची जास्त क्षमता, गंज आणि सोपी देखभाल याकरता या द्रवांची रचना केली गेली होती. त्यांच्या शीतनाच्या मोठ्या क्षमतेमुळे, जास्त उष्णता, जास्त वेग असलेली टर्निंग ऑपरेशन्स उदाहरणार्थ, पृष्ठभाग टर्निंग यामध्ये सिंथेटिक्सना प्राधान्य दिले जाते. फेसाळ मिश्रण असणाऱ्या सिंथेटिक्समध्ये, विरघळणाऱ्या तेलाप्रमाणे वंगणाचे गुणधर्म आणण्यासाठी अतिरिक्त संयुगे असतात. त्यामुळे जड यंत्रणामध्ये हे द्रव, वंगण आणि शीतक अशा दोन्ही कामामध्ये दुपटीने कार्यक्षम असते. त्यांची भिजवण्याची क्षमता, चांगली शीतन क्षमता आणि वंगणक्षमता यामुळे इमल्सिफायेबल सिंथेटिक्स कठीण, यंत्रणासाठी अवघड आणि जास्त तापमान असलेली कार्यवस्तू हाताळण्यासाठी सक्षम असतात. इमल्सिफायेबल सिंथेटिक द्रव अर्धपारदर्शकपासून अपारदर्शक रंगांपर्यंत विविध प्रकारचे असतात.

जास्त कार्यक्षमतेच्या, पाण्यात विरघळणाऱ्या आणि क्लोरीन आणि नायट्राईट नसलेल्या बायोस्टॅटिक शीतकाकडे आता नवीन तंत्रज्ञानाचा कल आहे. शीतकामध्ये गंज रोधक म्हणून नायट्राईट आणि अमाईन्स वापरले जातात, पण ते एकत्र आले की त्यांच्यापासून कर्करोगकारक नायट्रोसमाईन्स तयार होतात. त्यामुळे वापरणार्यांसाठी चांगल्या आणि उत्तम वंगण गुणधर्म तसेच नॉन कार्सिनोजेनिक असलेल्या बायोस्टॅटिक शीतकाकडे आता कल आहे. हल्ली तयार होणारे शीतक खालील गुणधर्माचे असावे लागतात.

• बुरशी विरोधक

• ’मंडे मॉर्निंग’ स्मेल नसलेले

• इमल्शनचा कमी वापर

• करोजन आणि ऑक्सिडेशनपासून उत्तम संरक्षण

• त्वचेला अपायकारक नसलेले.

• जास्त आयुष्य (स्टँडिंग टाईम)

• कमी फेस

वनस्पती तेलावर आधारित शीतक

यंत्रणाच्या कामात वनस्पती तेलाच्या वापरामुळे एकूणच कार्यक्षमतेत मोठी वाढ होणे शक्य झाले आहे. 1960 च्या दशकापासून वनस्पती तेल अतिशय चांगले वंगण म्हणून ओळखले जाते. हे सिद्ध झालेले आणि वापरले जाणारे तंत्रज्ञान आहे. या काळात पाण्यात मिसळणाऱ्या वनस्पती तेलावर आधारित शीतक इमल्शन रासायनिकदृष्ट्या स्थिर करण्याचे आव्हान न पेलल्याने, यंत्रासाठी वंगणाचे, खनिज तेलावर आधारित आणि अनेक रासायनिक ॲडिटिव्हज घातलेली शीतके एवढेच मर्यादित पर्याय राहिले. आता, इमल्सिफायर आणि रासायनिक स्थिरता आणणारे नवीन रासायनिक मिश्रक (ॲडिटिव्ह) शोधल्यामुळे वनस्पती तेलावर आधारित शीतक, यंत्रणाच्या विविध कामांसाठी वापरणे शक्य झाले आहे. ही शीतके वापरून केलेल्या प्रक्रियांचा उत्पादन वेग बऱ्याच प्रमाणात सुधारला आहे. हत्याराच्या आयुष्यात 50% किंवा अधिक वाढ झाली आहे, असेही अहवाल आहेत.

या वनस्पतीजन्य शीतकाच्या कार्यक्षमतेच्या विशिष्ट गुणधर्मासाठी आणि तांत्रिक गरजेसाठी त्याचे आवश्यक घटक मुद्दाम जोपासले जातात आणि परिष्कृत (रिफाईन) केले जातात. वनस्पती तेलांनी तयार केलेला वंगणाचा थर मुळात बळकट असल्याने त्याचा परिणाम म्हणून या शीतकांची वंगणक्षमता खनिज तेलापेक्षा अधिक असते. तसेच, वनस्पती तेलावर आधारित उत्पादने इतर शीतकांपेक्षा जास्त प्रभावी, जास्त टिकणारे वंगण पुरवतात. हेवी मशिनिंगसाठीसुद्धा वनस्पती तेलावर आधारित शीतके ईपी ॲडिटिव्हज न घालता वापरता येतात. वनस्पती तेलावर आधारित शीतके इतर पर्यायी उत्पादनांपेक्षा महाग असतात. त्यांची जैविक स्थिरता वाढवण्यासाठी महाग घटकांची गरज असते, मात्र उत्पादकतेमधील वाढ आणि पर्यायी शीतकांच्या तुलनेत खर्च कमी करण्याच्या जास्त संधी यामुळे वाढलेल्या खर्चाची भरपाई होते.

आमचा एक ग्राहक अनेक वर्षे नेहमीची विरघळणारी शीतके, त्यांच्या कारखान्यातील लेथ, सी.एन.सी. तसेच व्ही.एम.सी.साठी वापरत होता. त्यांच्याशी बोलताना असे कळले की, ते साधारणपणे दर 3 महिन्यांनी शीतके बदलतात. ’इतक्या कमी वेळात शीतके का बदलता?’ असे विचारले असता त्यांनी शीतकाला येणारा वास, कामगाराला होणारा खाजेचा त्रास, तसेच हत्याराचे आयुष्य कमी होणे टाळण्यासाठी ही गरज असल्याचे सांगितले. वर्षातून 4 वेळा रु. 100 प्रति लिटर भावाचे शीतक बदलणे म्हणजे वर्षाला रु. 400 प्रति लिटर खर्च होत असल्याचे त्यांना दाखवून दिले. त्यानंतर आम्ही त्यांना नवीन बायोस्टॅटिक शीतक वापरण्याविषयी सूचवले. त्यांना ते पटत होते, मात्र बदल करण्याची त्यांची तयारी नव्हती. याबाबत कारण शोधताना 2 मुद्दे लक्षात आले.

1. कामगाराला ’पांढरे’ शीतक बघण्याची इतकी सवय झालेली आहे, की पारदर्शक शीतक हे ’बाद’ झालेले शीतक आहे अशी त्यांची समजूत होती.

2. बायोस्टॅटिक शीतक महाग आहे. (प्रति लिटर रु. 250/-)

जेव्हा आम्ही त्यांना खात्रीपूर्वक सांगितले की, हे शीतक यंत्रातील टाकीत 1 वर्ष टिकते. म्हणजेच वर्षाला प्रति लिटर खर्च रु. 400 वरून रु. 250 होणार आहे, म्हणजेच वर्षाला प्रति लिटर रु. 150/- वाचणार आहेत. तसेच याचे इतर फायदे (लेखात इतरत्र सांगितलेले) पटवून दिल्यावर, त्यांनी हे नवीन शीतक वापरायला सुरुवात केली आणि आज ते मोठ्या प्रमाणात आर्थिक बचत (वर्षाला 2000 लिटर शीतक वापर म्हणजे रु. 3.00 लाख महिन्याची बचत ) तसेच इतर फायदे मिळवत आहेत.

मशिन शॉपमधील लोकांनी, आतापर्यंत सवयीच्या असलेल्या परदेशी शीतकांच्या मागे जायचे सोडून, आता या नवीन भारतीय तंत्रज्ञानाचा वापर सुरू केला पाहिजे. स्वत:च्या बचतीबरोबरच देशाचे परकीय चलनही वाचवणारा हा पर्याय आज उपलब्ध आहे त्याचा स्वीकार केला पाहिजे.