第一节 切削液的概念
切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配合而成,同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病,对车床漆也无不良影响,适用于黑色金属的切削及磨加工,属当前最领先的磨削产品。 切削液各项指标均优于皂化油,它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点,并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。(可行性
研究报告)
第二节 切削液的作用
润滑
金属切削加工液(简称切削液)在切削过程中的润滑作用,可以减小前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦,形成部分润滑膜,从而减小切削力、摩擦和功率消耗,降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损,改善工件材料的切削加工性能。 在磨削过程中,加入磨削液后,磨削液渗入砂轮磨粒-工件及磨粒-磨屑之间形成润滑膜,使界面间的摩擦减小,防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑,从而减小磨削力和摩擦热,提高砂轮耐用度以及工件表面质量。
冷却
切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具(或砂轮)、切屑和工件间的对流和汽化作用,把切削热从刀具和工件处带走,从而有效地降低切削温度,减少工件和刀具的热变形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度(或流动性)有关。水的导热系数和比热均高于油,因此水的冷却性能要优于油。
清洗
在金属切削过程中,要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒,防止机床和工件、刀具的沾污,使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利,不致影响切削效果。对于油基切削油,粘度越低,清洗能力越强,尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油,渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液,清洗效果较好,因为它能在表面上形成吸附膜,阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上,同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上,把它从界面上分离,随切削液带走,保持界面清洁。
防锈
在金属切削过程中,工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀,与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外,在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时,也要求切削液有一定的防锈能力,防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节,更应注意工序间防锈措施。
其它
除了以上4种作用外,所使用的切削液应具备良好的稳定性,在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现象。对细菌和霉菌有一定抵抗能力,不易长霉及生物降解而导致发臭、变质。不损坏涂漆零件,对人体无危害,无刺激性气味。在使用过程中无烟、雾或少烟雾。便于回收,低污染,排放的废液处理简便,经处理后能达到国家规定的工业污水排放标准等。
第三节 切削液技术的发展现状
面对切削液
市场发展日趋成熟、切削液产品呈现多样化的态势,国际标准化组织和一些工业发达国家都制定了相关的切削液分类标准。美国材料协会制定了金属加工液及相关材料分类标准ASTM D2881—03,日本标准协会在2000年也制定了新的切削液标准JIS K2241。
我国於1989年制定了国家标准GB/T7631.5—1989《润滑剂和有关产品(L类)的分类第5部分:M组(金属加工)》,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。值得一提的是,与美国材料协会制定的标准相同,我国的这些分类标准囊括了金属成形加工,如锻压、冲压、拉拔、轧制中所用的润滑剂,而非本文所讨论的去除加工(即切削加工)类型的润滑剂,故不再冗述。
虽然各种分类标准各有不同,但根据切削液的组成和状态,都大致按照水基和油基两大类来进行划分。
水基切削液需要用水稀释後加以使用,根据稀释後的状态可分为乳化切削液、微乳化切削液、合成切削液。乳化切削液的原液一般不含水,加水配制後的切削液呈乳状;合成切削液原液一般不含油,因此可以与水互溶,配制後的切削液多为透明;微乳化切削液原液中含油量(即油性添加剂含量)较小,而表面活性剂、防 剂含量较大,加水配制後呈半透明微乳状,外观介於前两者之间。
油基切削液(亦称切削油)一般直接使用,基本成分是基础油。根据不同的加工需要,加以性质不同的各种添加剂,就形成了种类不同的切削油。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、纯合成油、活性极压切削油、非活性极压切削油和减摩切削油。
第四节 切削液未来发展
纵观21世纪的切削液市场,一些新兴切削技术和相应的产品接连面世。面对人类环保意识的提高,市场对于切削液绿色环保性能的要求越来越高。例如用生物可降解的植物油类物质代替矿物油作为切削液的基础油,用钨酸盐、钼酸盐等代替水基切削液中的具有毒性的添加剂的方法逐渐成为科技人员的研发方向。
随着机械工业整体技术的发展,机床切削速度更快,切削负荷更大,切削温度更高,同时不断有新工艺出现来适应新材料的加工,这都需要新型的高性能切削液满足加工要求;同时根据劳动卫生和环境保护的要求,切削液中应尽量不含有危害人体健康和生态环境的物质。我国进口的数控机床、加工中心等先进设备越来越多,其使用的切削液若从国外进口,运输不便,成本很高,因此,研制高性能切削液以替代进口产品已是我国的当务之急。在我国,水基切削液的使用范围越来越广,且已开始从乳化液向性能好、寿命长的合成切削液、微乳化液过渡。 研制高性能、环保可降解、长寿命的切削液;
研究延长切削液使用寿命的方法,从而减少切削液的废液排放量,是国内外切削液
研究的一个重要内容。
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