在金屬切削過程中,正确使用切削液,可以減少切屑、工件與刀具間的摩擦,降低切削溫度和切削力,減緩刀具磨損。切削液還可以減少刀具與切屑粘結,抑制積屑瘤和鱗刺的生長,降低已加工表面粗糙度值,減少工件熱變形,保證加工精度和提高生産效率。
一、切削液的分類和區别:
分類:
切削加工中最常用的切削液,有非水溶性和水溶性兩大類。
(1)非水溶性切削液主要是切削油。其中有各種礦物油(如機械油、輕柴油、煤油等)、動植物油(如豆油、豬油等)和加入油性、極壓添加劑的混合油,主要起潤滑作用。
(2)水溶性切削液主要有水溶液和乳化液。水溶液的主要成分為水并加入防鏽劑,也可以加入一定量的表面活性劑和油性添加劑。乳化液是由 物油、乳化劑及其他添加劑配制的乳化油和95%~98%的水稀釋而成的乳白色切削液。水溶性切削液有良好的冷卻作用和清洗作用。
(3)水溶性的切削液現在已細分為乳化液、半合成切削液和全合成切削液。乳化液、半合成以及全合成的分類通常取決于産品中基礎油的類别:乳化液是僅以礦物油作為基礎油的水溶性切削液;半合成切削液是既含有礦物油又含有化學合成基礎油的水溶性切削液;全合成切削液則是僅使用化學合成基礎油(即不含礦物油)的水溶性切削液。
有些廠家會有微乳液的分類;通常認為是介于乳化液和半合成切削液之間的類别。
每一種類型的切削液都會含有除基礎油以外的各種添加劑:防鏽劑、有色金屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。
乳化液的稀釋液在外觀上呈乳白色;半合成液的稀釋液通常呈半透明狀,也有一些産品偏乳白色;全合成液的稀釋液通常完全透明如水或略帶某種顔色。
區别:
(1)油基切削液的潤滑性能較好,冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比潤滑性能相對較差,冷卻效果較好。在高速切削時,由于發熱量大,油基切削液的傳熱效果差,會使切削區的溫度過高,導緻切削油産生煙霧、起火等現象,并且由于工件溫度過高産生熱變形,影響工件加工精度,故多用水基切削液。
(2)與油基切削液相比,乳化液的優點在于較大的散熱性、清洗性、用水稀釋使用而帶來的經濟性,以及有利于操作者的衛生和安全而使他們樂于使用。實際上除特别難加工的材料外,乳化液幾乎可以用于所有的輕、中等負荷的切削加工及大部分重負荷加工,乳化液還可用于除螺紋磨削、槽溝磨削等複雜磨削外的所有磨削加工,乳化液的缺點是容易使細菌、黴菌繁殖,使乳化液中的有效成分産生化學分解而發臭、變質,所以一般都應加入毒性小的有機殺菌劑。
(3)半合成、全合成切削液的優點在于經濟、散熱快、清洗性強和極好的工件可見性,易于控制加工尺寸,其穩定性和抗腐敗能力比乳化液強。但潤滑性欠佳将引起機床活動部件的粘着和磨損,而且,化學合成留下的粘稠狀殘留物會影響機器零件的運動,還會使這些零件的重疊面産生鏽蝕。
二、切削液的作用機理:
潤滑金屬切削加工液(簡稱切削液)在切削過程中的潤滑作用,可以減小前刀面與切屑、後刀面與已加工表面間的摩擦,形成部分潤滑膜,從而減小切削力、摩擦和功率消耗,降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損,改善工件材料的切削加工性能。 在磨削過程中,加入磨削液後,磨削液滲入砂輪磨粒-工件及磨粒-磨屑之間形成潤滑膜,使界面間的摩擦減小,防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑,從而減小磨削力和摩擦熱,提高砂輪耐用度以及工件表面質量。
冷卻切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發熱的刀具(或砂輪)、切屑和工件間的對流和汽化作用,把切削熱從刀具和工件處帶走,從而有效地降低切削溫度,減少工件和刀具的熱變形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷卻性能和其導熱系數、比熱、汽化熱以及粘度(或流動性)有關。水的導熱系數和比熱均高于油,因此水的冷卻性能要優于油。
清洗在金屬切削過程中,要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒,防止機床和工件、刀具的沾污,使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利,不緻影響切削效果。對于油基切削油,粘度越低,清洗能力越強,尤其是含有煤油、柴油等輕組份的切削油,滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基切削液,清洗效果較好,因為它能在表面上形成吸附膜,阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂輪上,同時它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上,把它從界面上分離,随切削液帶走,保持界面清潔。
防鏽在金屬切削過程中,工件要與環境介質及切削液組分分解或氧化變質而産生的油泥等腐蝕性介質接觸而腐蝕,與切削液接觸的機床部件表面也會因此而腐蝕。此外,在工件加工後或工序之間流轉過程中暫時存放時,也要求切削液有一定的防鏽能力,防止環境介質及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質對金屬産生侵蝕。特别是在我國南方地區潮濕多雨季節,更應注意工序間防鏽措施。
其它除了以上4種作用外,所使用的切削液應具備良好的穩定性,在貯存和使用中不産生沉澱或分層、析油、析皂和老化等現象。對細菌和黴菌有一定抵抗能力,不易長黴及生物降解而導緻發臭、變質。不損壞塗漆零件,對人體無危害,無刺激性氣味。在使用過程中無煙、霧或少煙霧。便于回收,低污染,排放的廢液處理簡便,經處理後能達到國家規定的工業污水排放标準等。
三、切削液的使用和注意事項:
使用方法:
(1)日常使用濃度不大于5%,即5公斤以下本産品加95公斤左右的普通自來水混合使用。根據使用的條件不同,使用濃度可在1%-5%;粗加工濃度低些,使用濃度可在1%-3%。(特殊工藝和有特殊要求的材料除外)。
(2)每天用折光儀檢測切削液的濃度,并及時調整,正确的濃度可以保證切削液的穩定性。
注意事項:
(1)機床傳動和液壓系統用油因機床密封不嚴漏入切削液系統的油。飄浮油的危害是使切削液系統的某些材料膨脹變形,幹擾了乳化液的乳化平衡,使乳化液失去穩定性。而且飄浮油常浮于乳液油表層,阻擋了乳化液和空氣的接觸,導緻乳化液缺氧,使厭氧菌快速繁殖,加速乳化液的腐敗變質。
(2)切削液 ( 特别是乳液 ) 抑菌生長的重要性是人所共知的。可采用定期投入殺菌劑和超微過濾等手段抑制細菌的繁殖。污染切削液的物質主要是金屬粉末和砂礫細粉、漂浮油和遊離水、微生物和繁殖物,特别是毛黴目真菌。浮油是厭氧菌滋生的溫床,如不及時除去,切削液将很快發臭。
(3)工人在金屬加工車間工作,頻繁接觸到金屬加工液。市場上很多的切削液成分對人體皮膚的刺激嚴重,造成手部皮膚發紅,瘙癢,接觸性皮炎和蛻皮。長期的接觸到有毒性成分的切削液,有毒物質從人體的皮膚吸收,導緻慢性中毒。
四、切削液的包裝保存:
包裝1、大罐包裝,1000升容量塑料大桶(較少廠家提供此規格的包裝);
2、大桶包裝,最常見為200升規格的鐵桶;部分廠家提供208升或209升規格;
3、小桶包裝,最常見為18升或20升規格的塑料桶;部分廠家提供25升規格。
存放切削液最佳存放方式應避光、避熱、避潮室内存放;理想存放溫度為4-30攝氏度;其具體上限和下限需參照每家公司自己的産品存放說明。
切削液均有存放期限的限制:一般而言水溶性産品從生産日起的有效存放期為1-3年(視品種和廠家而不同),純油性産品從生産日起的有效存放期為2-5年(視品種和廠家而不同)。超過存放期的産品需進行質量檢測确認狀态正常後才能使用。
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