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世界制造技术与装备市场
2010-06-15 期刊
摘要合理使用金属切削液,脱可提高金属切#}}l液的使用效果,保证工件加工质童,又可延长
刀具寿命,降低加工成本。文章对金属切削液作了全面介绍,包括其作用、种类、选择、使用方法
与近几年来它们的新发展。
关键词金属切刘液刀具寿命净化处理
在机械行业中,金属切削液(以下简称切削液)
被广泛应用于各种切削加工中,如车削、铣削、钻
削、磨削、切齿和切螺纹等。合理使用切削液能有效
地减小切削力、降低切削温度、减小加工系统热变
形、延长刀具使用寿命和改善加工表面质量。此外,
使用高性能切削液也是改善某些难加工材料切削加工
性的一项重要措施。
国际标准化组织(ISO)将金属加工液归于润滑
剂产品,并于1986年制定了用于金属加工润滑剂
(系列M ) IS06743/7。该标准将金属加工润滑剂分为
两大类,即以强调润滑性为主的加工类型和以强调冷
却性为主的加工类型。我国于1989年等效采用ISO
标准IS06743/7,制定了国家标准GB/T7631.5-1989.
近几年来,切削液生产发展很快,新产品不断
推出,种类越来越齐全,功能也越来越细化,针
对不同的加工方式,都有相应的切削液与之对应。
据不完全统计,我国目前金属润滑剂的市场年总
需求量约为25万t,按照加工和用途的不同类型
来划分,各自所占的比例如表1所示。而其中
切削加工液要占到加工润滑剂总消耗量的38%.
从切削加工液的品牌来看,国产品牌往往靠较低
价格来争取市场,成本的压缩导致产品质量下降
而得不到市场认可。目前占据市场份额前列的大
都来自国外公司的一些知名品牌。所以,开发具
有自主知识产权的国产切削液品牌是摆在我们面
前的一项重要任务。
1切削液的作用
金属切削液在机械去除加工中的主要作用是冷
却、润滑、清洗和防锈。由于液体的对流和汽化可以
降低刀具和工件的表面温度,从而防止了工件表面的
烧伤和形变。此外,切削液应具有抗泡沫性、抗霉菌
变质性,做到排放不污染环境,不伤害人体和使用经
济性等要求。为此,在切削液中常需加人一些特殊添
加剂,如油性剂(可吸附在工件表面上形成油膜)、
极压剂(在高温高压下能形成牢固的化学膜,起减
摩、防粘结作用)、防锈剂(防止金属锈蚀)、消泡剂
(防止切削液在喷淋时产生泡沫)、杭氧化剂(防止切
削油在高温高压下氧化)、表面活性剂等。添加剂是
金属切削液工艺技术中的核心要素,优良的添加剂配
方已成为切削液生产企业提高自身品牌市场竞争力的
必要条件。
2切削液的种类
按形态来分,有:液体切削液和固体润滑剂两
种。
生产中常用的液体切削液有:以润滑为主的油基
切削液和以冷却为主的水基切削液两大类。
2.1油基切削液
油基切削液又称切削油,其基本成分是基础油
(矿物油或合成油)。使用时不需要稀释,直接使用原
液。根据加工方式、刀具材料、工件材料和加工要求
的不同,可在基础油中适量加人各种添加剂,如油性
剂、极压剂(如氯、硫、磷等)、防腐蚀剂、抗氧化
剂等,配制成性能各异的油基切削液。
油基切削液按照基础油和添加剂的不同,大致可分为纯矿物油(如L-ANS}L-AN32牌号的全损耗系
统用油,即机械油、或煤油和轻柴油等)、纯合成油
(其基础油由合成脂、聚a烯烃、聚醚、聚二醇等组
成)、活性极压切削油(如硫化油)、非活性极压切削
油(如含抓、磷等添加剂切削油)和减摩切削油。
用矿物油作基础油的切削油具有润滑性能优良、
防锈性能好的优点,故使用最多;但因矿物油在高速
加工时易产生烟雾和易燃烧,生物降解性差,污染水
和土壤,有损操作者健康。因此,以矿物油为主的切
削油发展趋势:一是矿物油逐渐被生物可降解的、不
含芳香烃的聚烯烃合成类物质所替代;二是逐渐被水
基切削液所替代,以节省能源。
2.2水基切削液
水基切削液是目前应用最多的切削液,其产品约
占到切削液市场总份额的百分之七十。
水基切削液需要用水稀释后加以使用,根据稀释
后的状态可分为乳化切削液、微乳化切削液和合成切
削液。
(1)乳化切削液(以下简称乳化液)
乳化液是用矿物油、乳化剂(如石油磺酸钠,磺
化蓖麻油等)及添加剂预先配制好的乳化油(称为原
液)加水稀释而成的乳状液体。因为油不溶于水,为
了使两者混合,所以必须加人乳化剂。乳化剂是一种
表面活性剂,它的分子是由极性基团和非极性基团两
部分组成。前者亲水,可溶于水;后者亲油,可溶于
油。把油在水中搅拌成细粒时,乳化剂分子能定向地
排列吸附在油水两界面上,把油和水连接起来,使分
离的细粒不再因凝聚而浮游在水中,成为浮浊液。乳
化液中含乳化油少,即浓度低的(如浓度为3%.-
5%),冷却和清洗作用好,适于粗加工和磨削;浓度
高的(如浓度为10%.-20%)润滑作用好,适于精加
工(如拉削和铰孔等)。为了进一步提高乳化液的润
滑性能,还可加人一定量的氯、硫、磷等极压添加
剂,配制成极压乳化液。
(2)合成切削液
合成切削液原液一般不含油,故润滑性相对差
些,但可节省能源,利于环保,它可以与水互溶,配
置后的切削液多为透明,可见性好,使用寿命长,特
别适合在数控机床和加工中心等高效设备上使用。例
如,我国积架石油化工有限公司开发的环保型全合成
金属加工液与英国比尔(Komiche )公司推出的
SCF600和SCF900全合成磨削液就属于这一类产品,
适用于黑色与有色金属的一般机械加工和磨削加工。
(3)微乳化切削液(以下简称微乳化液)
微乳化液原液中含油量(即油性添加剂含量)较
小,而表面活性剂、防锈剂含量较大,加水配制后呈
半透明微乳状,其外观和性能介于乳化液和合成切削
液两者之间。它兼具乳化液与合成切削液两者的优
点,又弥补了两者的不足,是近十年来发展较快,应
用日益广泛的一种水基切削液。目前国外一些著名公
司推出的水基切削液产品,如英国比尔公司开发的
SCF Universal绿色金属加工液与德国奎克化学(中
国)公司推出的QUAKERCOOL 370 KLG合成醋专利
切削液都属于这一类产品。QUAKERCOOL 370 KLG
中的合成醋是由脂肪酸和醇类反应生成的化合物,具
有极好的润滑性,与水混合后可形成微乳液,并且在
金属加工环境中较难降解,确保刀具与切屑、以及刀
具与工件接触区界面上能保持良好的液体润滑、边界
润滑和极压(EP)润滑的条件,尤其适用于在铝合
金、铁合金及铬、镍、铁合金等难加工材料的加工场
合下使用。
23固体润滑荆
固体润滑剂中使用较多的是二硫化铝(MoSz)
它是一种良好的环保型润滑剂。由MoSz形成的润滑
膜具有很小的摩擦系数(0.05~0.09 )、高的熔点
(1185摄氏度 )、很高的抗压性能(3.1GPa)。切削时可将
MoS2涂刷在刀具表面或工件表面上,也可添加在切
削油中。在高温、高压情况下,它仍能保持很好的润
滑性和耐磨性。此外,使用MoSZ润滑剂还能防止粘
结和抑制积屑瘤产生,延长刀具寿命和减小表面粗糙
度。MoSZ润滑剂已成功地用于锉铰、深孔、攻丝和
拉孔等加工中。例如,采用一种(Ti, Al) N+M喝
软涂层的硬质合金钻头【即先在钻头上用(Ti, Al)
N进行硬质涂层,然后再在其上涂刷MoS:软…… 全科论文中心http://www.issncn.com
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