切削液潤滑知識
金屬切削技術中的潤滑(金屬加工過程中的潤滑II)
(2)切削液使用中存在的問題及對策。
1，切浪變質發臭的問題
切削液變質和有異味的主要原因是切削液中含有大量的細菌，切削液中的細菌主要有需氧菌和厭氧菌。好氧菌生活在礦物環境中，如水、切削液濃縮液、機床漏油等。在有氧條件下，它們每20 ~ 30分鐘分裂成兩個。厭氧菌生活在無氧環境中，每小時分裂兩次，代謝釋放出SO2，散發出臭雞蛋味，切削液變黑。當切削液中的細菌大於106時，切削液就會發臭。
(1)細菌主要通過以下途徑進入切削液:
1)配制過程中有細菌侵入，比如配制切削液的水中有細菌。
2)空氣中的細菌進入切削液。
3)切削液感染是由工件工序間的轉移引起的。
4)操作者的不良習慣，如亂扔垃圾。
5)機床和車間的清潔度差。
(2)控制細菌生長的方法
1)使用質量高、穩定性好的切削液。
2)用純水配制濃縮液，不僅配制方便，而且可以提高切削液的潤滑性，減少切屑帶走量，防止細菌侵蝕。
3)使用時，切削液中濃縮液的比例應控制不要太低，否則容易滋生細菌。
4)由於機床使用的油中含有細菌，所以要盡量減少機床泄漏的油與切削液混合。
5)當切削液的pH值為8.3 ~ 9.2時，細菌難以存活，應及時添加新的切削液，提高pH值。
6)保持切削液的清潔，不要讓切削液接觸汙油、食物、煙草等汙染物。
7)經常使用殺菌劑。
8)保持車間和機床的清潔。
9)如果設備沒有過濾裝置，應定期撇去浮油以清除汙垢。
2.切削液的腐蝕
(1)腐蝕原因
1)切削液中濃縮液比例低。
2)切削液的pH值過高或過低。比如pH > 9.2時，會腐蝕鋁。因此，應根據金屬材料選擇合適的pH值。
3)異種金屬材料的接觸。
4)用紙或木頭墊住工件。
5)零件的堆疊。
6)切削液細菌數量超標。
7)工作環境濕度過高。
(2)預防和治療腐蝕的方法
1)用純水配制切削液，切削液的比例要按照切削液說明書中的推薦值使用。
2)如有必要，使用防銹液。
3)控制細菌數量，避免細菌的產生。
4)檢查濕度，註意將工作環境的濕度控制在合適的範圍內。
5)避免切削液汙染。
6)避免接觸不同的材料，如鋁和鋼、鑄鐵(含鎂)和銅。
3，泡沫的問題。
使用切削液時，有時切削液表面會產生大量泡沫。
(1)泡沫的主要原因。
1)切削液液位過低。
2)切削液流速過快，沒有時間讓氣泡溢出，越積越多，產生大量氣泡。
3)罐體設計直角太多，或者切削液噴嘴角度太直。
(2)避免起泡的方法
1)在集中冷卻系統中，管道是分級串聯的，冷卻箱附近的管道壓力要低壹些。
2)確保切削液液面不要過低，及時檢查液面高度，及時添加切削液。
3)控制切削液流速不要太快。
4)水槽設計時，要註意不要有太多的直角。
5)使用切削液時，應註意切削液噴嘴角度不能太直。
4、操作者的皮膚過敏問題
(1)操作人員皮膚過敏的主要原因。
1)pH值過高。
2)切削液的成分。
3)機床使用的不溶性金屬和油。
4)濃縮液比例過高。
5)切削液表面的保護懸浮層，如氣味封閉層和防泡沫層。殺菌劑和不潔切削液。
(2)在工作中，為了避免操作者的皮膚過敏，應註意以下幾點。
1)操作者應塗防護油，穿工作服，戴手套，註意避免皮膚與切削液直接接觸。
2)切削液中濃縮液的比例必須按照切削液的推薦值使用。
3)按照說明書中的劑量使用殺菌劑。
此外，氟橡膠和潤滑脂橡膠受切削液變形較小，用作機床密封件時可優先考慮。為了防止變形，機床密封件所用橡膠的油脂含量壹般應大於35%。另外，為了有效防止切削液導致機床油漆脫落，可以選擇環氧樹脂漆或聚氨酯漆。
總之，如果在正常生產中使用切削液時能夠註意到以上問題，就可以避免不必要的經濟損失，有效提高生產效率。
1切削液技術的發展趨勢
眾所周知，切削液具有潤滑、冷卻、清洗、防銹的功能，對提高切削質量和效率，減少刀具磨損有明顯的作用。近十年來，我國切削液技術發展迅速，切削液新品種不斷出現，性能不斷提高和完善，特別是70年代末生產的水基合成切削液和近幾年開發的半合成切削液(微乳化切削液)在生產中的推廣應用，為機械加工向節能、減少環境汙染和降低工業生產成本方向發展開辟了新的道路。綜上所述，切削液技術主要有以下特點:
1)最小潤滑技術
幹式加工是不使用任何切削液的加工，可以從根本上消除傳統濕式加工易汙染環境的弊端，是切削技術的壹次深刻革命。幹切削是壹種很有前途的新型切削技術，因為它符合當今發展綠色制造技術的要求。但是幹切削具有溫度高、切削力大的特點，存在壹系列濕加工所沒有的問題。目前，幹切削技術還不成熟，應用範圍有限。然而，傳統的濕法切割有許多缺點。因此，有人提出了準幹切削技術。準幹切削是介於濕切削和純幹切削之間的壹種切削方法，也稱為最小潤滑技術。準幹切削采用噴霧冷卻方式，用很少的切削液就能起到較好的冷卻和潤滑作用。
2)液氮冷卻技術
利用液氮進行低溫(超低溫)切削是利用液氮使工件、刀具或切削區域在低溫下冷卻進行切削的方法。氮氣是大氣中最豐富的成分，液氮作為制氧工業的副產品，來源非常廣泛。使用液氮作為切削液，可以直接揮發成氣體，回到大氣中，沒有任何汙染物。從環保角度看，它是壹種很有前途的切削替代品。
液氮冷卻有直接和間接應用方法。
A.直接應用。即液氮作為切削液直接噴入切削區域。壹般來說，由於工具磨損嚴重，金剛石工具不能用於加工黑色金屬。然而，壹位美國學者用液氮冷卻系統把金剛石工具換成了不銹鋼。由於低溫抑制了碳原子的擴散和石墨化，大大降低了刀具磨損，獲得了良好的加工質量，其表面粗糙度達到了Ra25μm..磨削過程中，磨削區的高溫往往會對工件表面造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等。為了有效解決這些問題，印度理工學院的S.Paul用液氮超低溫冷卻研磨了五種常用鋼。結果表明，正確合理地使用液氮冷卻可以有效地控制磨削區的溫度，使磨削溫度保持在材料的相變溫度以下，而不會產生磨削燒傷。而且這種影響在材料塑性增大、進給速度較大時更為明顯。非金屬材料和復合材料的液氮冷卻加工在國外也有廣泛的研究。例如，FRP(纖維增強塑料)是壹種具有高強度/重量比和抗疲勞性的復合材料。用傳統的切割方法很難加工，限制了這種材料的使用。新西蘭學者進行了超低溫冷卻加工，使用液氮進行連續冷卻(0.4-0.5L/min)，大大提高了這種材料的可加工性，不僅獲得了滿意的加工表面質量，而且大大延長了刀具壽命。在低溫下切割熱固性塑料、合成樹脂、石墨、橡膠、玻璃纖維時也表現出良好的切割性能。
B.間接使用。主要是刀具冷卻法，即在加工過程中不斷冷卻刀具，使切削熱迅速從刀具上帶走，特別是在刀尖處，刀尖始終在低溫下工作。美國林肯大學的學者使用壹種配備了新型冷卻系統的PCBN工具進行實驗研究。這種刀具將液氮儲存在車刀上部的方盒中，從入口輸入，從出口流出。試驗表明，用液氮冷卻時，車刀的使用壽命可延長至倍，磨損減少1/4，並可獲得較低的表面粗糙度。
另壹種特殊的間接利用方法是噴射冷卻。壹些日本學者開發了壹種噴射冷卻系統。該系統中使用的冷卻氣體在熱交換器中由液氮冷卻，其溫度低於-50℃，並且冷卻氣體直接在磨削點註入。實驗結果表明，磨削後工件材料的殘余壓應力比磨削液磨削時大，殘余壓應力的分布區域也更寬。殘余壓應力可以提高零件的疲勞壽命，這對於某些零件來說是非常重要的，比如飛機零件。加工時用固體潤滑劑處理的CBN砂輪或加入極少量的超細植物油(101)能起到良好的潤滑作用。
由此可見，在相關環保法律法規日趨嚴格，切削液使用和處理成本不斷增加的情況下，液氮有可能在壹定範圍內成為切削液的替代品。
3)集中冷卻潤滑系統
集中冷卻潤滑系統是將多臺加工設備獨立的冷卻潤滑裝置組合成壹個冷卻潤滑系統。該系統的主要優點是:(1)延長切削液的使用壽命；(2)易於實現切削液性能指標的自動控制，保證切削液質量；(3)廢液少，便於集中處理，有利於保護生態環境，(4)便於維護、保養和管理；(5)便於芯片運輸和集中處理。
4)實現切削液質量管理的自動化。
嚴格科學的日常管理是保證切削液長期滿足各種質量要求，充分發揮經濟效益的關鍵。隨著機械加工自動化程度的不斷提高和無人化工廠(車間)的出現，實現冷卻潤滑系統中切削液的自動檢測和控制勢在必行。該檢測控制系統能自動檢測和控制切削液的工作溫度、濃度、PH值、微生物數量和氣味，並能預測切削液的失效。
5)高性能、長壽命、低汙染切削液及其廢液處理技術。
隨著機械工業整體技術的發展，機床的切削速度更快，切削載荷更大，切削溫度更高。同時，適應新材料加工的新技術不斷湧現，這就需要新的高性能切削液來滿足加工要求。同時，根據勞動衛生和環境保護的要求，切削液應盡量不含對人體健康和生態環境有害的物質。近年來，越來越多的數控機床和加工中心等先進設備從中國進口。如果使用的切削液是國外進口的，運輸不方便，成本高。因此，迫切需要開發高性能切削液來替代進口產品。在我國，水基切削液的應用越來越廣泛，已經開始從乳液向性能好、壽命長的合成切削液和微乳液過渡。微乳液在發達國家已得到廣泛應用，環保型切削液正在大力發展。
開發長壽命切削液，研究延長切削液使用壽命的方法，減少切削液廢液的排放；研究更有效、更經濟的廢液處理方法，減少有害汙染物在環境中的積累，是國內外切削液研究的重要內容。
2切削液添加劑
切削液的性能、廢液處理的難易程度、對操作者的危害以及對環境的汙染程度都取決於這些添加劑的種類和性質。作為未來的切削液添加劑，必須性能優異，對人體和環境無害。大量應用實踐表明，有以下幾種添加劑應嚴格限制使用:亞硝酸鹽及類似化合物、磷酸鹽化合物、氯化物、甲醛及類似化合物。提高切削液質量的有效途徑是研究和開發新型高效無毒的添加劑。這壹點引起了國內外學者的註意，並做了大量的工作來開發壹些新的添加劑:
1)硼酸冷卻添加劑
硼酸醋是壹種多功能環保添加劑。①硼酸醋油膜強度高，摩擦系數低，具有優良的減摩抗磨性能；②具有良好的防銹性能；③具有抗菌、殺菌作用，無毒性作用。
2)鉬酸鹽緩蝕劑
鉬酸鹽是壹種正腐蝕抑制劑。將其添加到切削液中，可在金屬表面形成Fe-MoO4-Fe2O3鈍化膜，具有良好的緩蝕效果。壹般來說，key酸式鹽作為防銹劑，無毒，不汙染環境，但價格昂貴，影響了廣泛使用。為了促進其應用，人們研究了關鍵酸鹽與其他有機和無機緩蝕劑的協同效應。
3)新型防腐劑和殺菌劑
切削液本身就有微生物和真菌滋生繁殖的條件，容易腐爛變質。防腐殺菌劑的作用是抑制細菌和黴菌的生長，殺滅液體中存在的細菌，從而延長切削液的使用壽命。近年來，由於環保法規的頒布和實施，許多國家都在限制有毒防腐殺菌劑的使用，並研發新的防腐殺菌劑。根據日本專利，由油酸、硬脂酸和其他梭酸制成的銅鹽具有超過1年的防腐能力。美國資料顯示，檸檬酸銅也有很好的抗菌效果，添加量為300PPM。美國美孚化工公司研制出壹種乳化油，命名為MobilmentAquaRho，添加了含磷、氮、硼的成分，乳液使用壽命達到4個月以上。
3結論
近年來，國內外學者對無切削液切削技術進行了重點研究，但對於大多數材料和加工類型，完全取代濕切削和濕磨，如果可能的話，還很遙遠。我們無法回避未來很長壹段時間使用切削液的現實。解決機械制造過程中的清潔問題，要采取兩方面的措施，即在研究無切削液技術的同時，要註重切削液本身的改造和創新，使幹加工和濕加工相得益彰。因此，我們提出了“從切削液本身的環境無害化出發，開發無切削液加工新技術”的研究方針。研究工作應著重於以下幾個方面:
開發對人和環境完全無害的綠色切削液；
優化供液方式和參數，降低切削液的消耗；
研究切削液使用的科學管理技術，盡量延長其使用壽命，減少廢液排放；
研究切削液廢錐的回收和無害化處理技術；
研究考慮環境影響的切削液綜合評價方法，為企業正確選擇切削液提供技術支持；
研究各種無切削液的加工方法，特別是幹切削技術。研究刀具、工件和機床的最佳工藝參數，擴大幹切削技術的應用範圍；
新型高效無毒添加劑的研發。
金屬切削液在金屬切削和磨削中起著重要的作用。實踐證明，選擇合適的金屬切削液，可降低切削溫度60~150℃，降低表面粗糙度12，降低切削阻力15~30%，成倍提高刀具和砂輪的使用壽命。還能沖走切割區域的鐵屑和灰粉，從而提高生產效率和產品質量。因此，在機械加工中應用廣泛。
切削液應具有以下功能:
在工件切削過程中，冷卻可以及時快速地降低切削區域的溫度，即降低通常由摩擦引起的溫升，冷卻也影響切削效率、切削質量和刀具壽命。
潤滑可以減少刀具和工件之間的摩擦。潤滑液可以滲入刀具與工件及其切屑之間，減少摩擦和粘附，降低切削阻力，保證切削質量，延長刀具壽命。
清洗動作使得切屑或磨粒從刀具和工件的加工區域被沖走，以防止它們相互粘附以及粘附到工件、刀具和機床上。
防銹功能應具有壹定的防銹性能，防止工件和機床生銹。如果防銹性能提高，還可以部分替代工序間防銹。
上述冷卻、潤滑、清洗、防銹四大功能並不是完全孤立的，它們有統壹的方面，也有對立的方面。例如，切削油具有良好的潤滑和防銹性能，但冷卻和清洗性能較差；水溶液的冷卻和清洗性能好，但潤滑和防銹性能差。所以選擇切削液時要綜合權衡利弊。
切削液的性能應滿足以下要求:
熱容量大，導熱性好，冷卻效果好。
它在金屬表面有很高的油性或吸附性。形成的吸附膜強度高，能牢固地吸附在金屬表面，起到良好的潤滑作用。
防銹性能好，對金屬無腐蝕，不會因腐蝕而損害機床和工件的精度和表面粗糙度。
表面張力低，容易鋪展均勻，有利於冷卻洗滌，潤滑性好。
使用方便，價格低廉，易於配置，最適合各種金屬材料和各種加工方法(如車削、磨削、刨削等。).具有壹定的透明度，提高切割速度時不冒煙。
對人體無害，無毒無味。對皮膚和鼻粘膜無傷害，對眼睛無刺激等。
穩定性好，使用壽命長。長期使用和儲存過程中，不分層，不沈澱，不黴變變質。
切割廢液量大，應考慮廢液處理，避免環境汙染。