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              切削液的作用與分類

              2016/10/30 11:44:52

                切削液的作用與分類

              切削液的分類 

              切削液按油品化學組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。

              水基的切削液可分為乳化液、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產品中基礎油的類別: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。

              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:防銹劑、有色金屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。

              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別。
              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,也有一些產品偏乳白色;全合成液的稀釋液通常完全透明如水或略帶某種顏色。

              切削液的作用 

              1、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,后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,加入磨削液后,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。

              2、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。

              3、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,不致影響切削效果。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,隨切削液帶走,保持界面清潔。

              4、防銹 

              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產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,在工件加工后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銹能力,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產生侵蝕。特別是在我國南方地區潮濕多雨季節,更應注意工序間防銹措施。

              5、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,在貯存和使用中不產生沉淀或分層、析油、析皂和老化等現象。對細菌和霉菌有一定抵抗能力,不易長霉及生物降解而導致發臭、變質。不損壞涂漆零件,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,經處理后能達到國家規定的工業污水排放標準等。

              4檢測項目切削油的質量檢測有哪些項目? 

              切削油的主要質量控制指標有粘度、閃點、傾點、脂肪含量、硫含量、氯含量、銅片腐蝕、水分、機械雜質、四球試驗等。關于測定方法可參考有關的試驗方法標準,在此僅對部分項目給予簡單說明。

              1、脂肪含量 

              脂肪是切削油中的油性添加劑,是劃分切削油類別的一個重要指標。脂肪在切削油中可起到降低摩擦系數、減少刀具磨損的作用(對防止后刀面的磨損尤為有效)。加有較多脂肪的切削油特別適合于有色金屬加工以及切削量不大但產品精度及光潔度要求高的場合(如精車絲杠)。一般可用皂化值來大致判定其脂肪含量。切削油中脂肪含量過高或其質量控制不當,容易在機器上形成粘性物質造成機件運動不靈活,嚴重時會變成漆膜即所謂穿黃袍。

              2、氯含量 

              切削油中氯主要來自含氯的極壓劑。氯需要在較高含量(大于1%)時,方可顯現出有效的極壓作用。如果氯含量不足1%,可以認為它不是為了提高潤滑性。一般含氯極壓切削油其氯含量都在4%以上,最高時可達30%40%。但出于職業衛生及環保方面的考慮,有些國家已對切削油中氯的最高含量做了規定,如日本的JIS規定氯含量不得超過15%。氯對不銹鋼的加工以及在拉拔成型加工中都非常有效。其缺點是不夠穩定,遇水或溫度過高時會分解產生HCl引起腐蝕、生銹。

              3、硫含量 

              切削油中硫來自兩個方面。一個是加入的含硫極壓劑,另一個是來自其他沒有極壓作用的含硫化合物,如基礎油中原有的天然硫化物以及防銹劑、抗氧劑等。有效的硫只需很低含量(0.1%)即可產生明顯的極壓效果。含硫極壓劑對抑制積屑瘤特別有效,沒有簡單的方法能分別測出有極壓性的硫和沒有極壓性的硫。所以很難僅僅依據其硫含量(特別是硫含量不高時)判斷其極壓性如何。不過多數切削液制造廠家在其產品說明書中都標明加入的極壓劑硫含量。

              4、銅片腐蝕 

              測定的方法是銅片法。腐蝕活性的大小用級數表示,12級為低活性或非活性,34級為高活性。級數越大,腐蝕活性越強。銅對硫很敏感,用此法可以判斷切削油中有沒有含硫極壓劑和極壓劑的活性大小(注意:此法不能判斷含硫劑的多少)。此項目也是劃分切削油類別的一個重要指標。

              區別 

              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。慢速切削要求切削液的潤滑性要強,一般來說,切削速度低于30m/min時使用切削油。

              含有極壓添加劑的切削油,不論對任何材料的切削加工,當切削速度不超過60m/min時都是有效的。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,導致切削油產生煙霧、起火等現象,并且由于工件溫度過高產生熱變形,影響工件加工精度,故多用水基切削液。

              乳化液把油的潤滑性和防銹性與水的極好冷卻性結合起來,同時具備較好的潤滑冷卻性,因而對于大量熱生成的高速低壓力的金屬切削加工很有效。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。實際上除特別難加工的材料外,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、槽溝麻削等復雜磨削外的所有磨削加工,乳化液的缺點是容易使細菌、霉菌繁殖,使乳化液中的有效成分產生化學分解而發臭、變質,所以一般都應加入毒性小的有機殺菌劑。
              化學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。潤滑性欠佳,這將引起機床活動部件的粘著和磨損,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產生銹蝕。

               

              一般在下列的情況下應選用水基切削液:

              對油基切削液潛在發生火災危險的場所;

              高速和大進給量的切削,使切削區超于高溫,冒煙激烈,有火災危險的場合。

              從前后工序的流程上考慮,要求使用水基切削液的場合。

              希望減輕由于油的飛濺護油霧和擴散而引起機床周圍污染和骯臟,從而保持操作環境清潔的場合。

              從價格上考慮,對一些易加工材料護工件表面質量要求不高的切削加工,采用一般水基切削液已能滿足使用要求,又可大幅度降低切削液成本的場合。

              當刀具的耐用度對切削的經濟性占有較大比重時(如刀具價格昂貴,刃磨刀具困難,裝卸輔助時間長等);機床精密度高,絕對不允許有水混入(以免造成腐蝕)的場合;機床的潤滑系統和冷卻系統容易串通的場合以及不具備廢液處理設備和條件的場合。均應考慮選用油基切削液。

              選用 

              工具鋼 

              其耐熱溫度約在200-300℃之間,只能適用于一般材料的切削,在高溫下會失去硬度。由于這種刀具耐熱性能差,要求冷卻液的冷卻效果要好,一般采用乳化液為宜。

              高速鋼 

              這種材料是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩(有的還含有鋁)為基礎的高級合金鋼,它們的耐熱性明顯地比工具鋼高,允許的最高溫度可達600℃。與其他耐高溫的金屬和陶瓷材料相比,高速鋼有一系列優點,特別是它有較高的堅韌,適合于幾何形狀復雜的工件和連續的切削加工,而且高速鋼具有良好的可加工性和價格上容易被接受。使用高速鋼刀具進行低速和中速切削上,建議采用油基切削液或乳化液。在高速切削時,由于發熱量大,以采用水基切削液為宜。若使用油基切削液會產生較多油霧,污染環境,而且容易造成工件燒傷,加工質量下降,刀具磨損增大。

              硬質合金 

              用于切削刀的硬質合金是由碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)5-10%的鈷組成,它的硬度大大超過高速鋼,最高允許工作溫度可達1000℃,具有優良的耐磨性能,在加工鋼鐵材料時,可減少切屑間的粘結現象。在選用切削液時,要考慮硬質合金對驟熱的敏感性,盡可能使刀具均勻受熱,否則會導致崩刃。在加工一般的材料時,經常采用干切削,但在干切削時,工件溫升較高,使工件易產生熱變形,影響工件加工精度,而且在沒有潤滑劑的條件下進行切削,由于切削阻力大,使功率消耗增大,刀具的磨損也加快。硬質合金刀具價格較貴,所以從經濟方面考慮,干切削也是不合算的。在選用切削液時,一般油基切削液的熱傳導性能較差,使刀具產生驟冷的危險性要比水基切削液小,所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。在使用冷卻液進行切削時,要注意均勻地冷卻刀具,在開始切削之前,最好預先用切削液冷卻刀具。對于高速切削,要用大流量切削液噴淋切削區,以免造成刀具受熱不均勻而產生崩刃,亦可減少由于溫度過高產生蒸發而形成的油煙污染。

              陶瓷 

              采用氧化鋁、金屬和碳化物在高溫下燒結而成,這種材料的高溫耐磨性比硬質合金還要好,一般采用干切削,但考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高,也常使用水基切削液。

              金剛石 

              具有極高的硬度,一般使用于切削。為避免溫度過高,也象陶瓷材料一樣,許多情況下采用水基切削液。

              維護 

              切削液要滿足冷卻、潤滑、清洗、防銹四個目的,因此從這四方面著手。

              1.冷卻 

              高水基切削液在常規使用狀態時能達到冷卻的效果

              2.潤滑 

              水溶性潤滑劑。

              3.清洗 

              在切削液中采用非離子性表面活性劑、常規水性清洗劑可清洗干凈工件表面的油污。

              4.防銹 

              水性切削液成分含有大量的防銹劑能夠提供在加工過程中和加工后的工件工序間的防銹。

              切削液的維護工作主要包括以下幾項:

              1 .確保液體循環路線的暢通 

              防止雜油、雜物,特別是食物或布料等混入供液系統,及時排除循環路線的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑,以免造成堵塞。

              2 .抑菌 

              切削液 ( 特別是乳液 ) 抑菌生長的重要性是人所共知的?刹捎枚ㄆ谕度霘⒕鷦┖陀贸⑦^濾等手段抑制細菌的繁殖。

              3 .切削液的凈化 

              污染切削液的物質主要是金屬粉末和砂礫細粉、飄浮油和游離水、微生物和繁殖物,特別是毛霉目真菌。浮油是厭氧菌滋生的溫床,如不及時除去,切削液將很快發臭。

              4.調整濃度 

              每天用折光儀檢測切削液的濃度,并及時調整,正確的濃度可以保證切削液的穩定性。
              切削液內所含的固體粉末來源于加工件和刀具。這類固體不但易堵塞管路并有以下危害:

              飄浮油是指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,干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,導致乳化液缺氧,使厭氧菌快速繁殖,加速乳化液的腐敗變質。

              切削液被上述三類物質污染后,如采取分別去除污染的方法,手續十分繁瑣。開發了超細過濾方法,可除去固、液和大部分菌類污染物。但被超細過濾的切削液只限于含油少的微乳液或合成液,其成分在低濃度時不會構成膠束或其它凝聚物。

              性能評定 

              要選擇一個標準來判定切削液性能優劣是較困難的,而根據這個標準建立一個評價切削液效率的試驗過程同樣是一件難事。這個問題從實驗室轉移到工廠中會更復雜,但也可通過下述方法對切削液的性能作出評價。

              刀具壽命 

              采用刀具壽命評價切削液性能時,存在的主要問題是試驗結果與工廠所測數據間的相關性常常很差。因為對直刃刀具有效的切削液對成型刃刀具并不一定同樣有效,反之亦然。此外,切屑厚度對切削液的適應性也有影響。 若在同一特定加工條件下對幾種切削液進行評價則要容易得多,因為通過測定刀具銳利度的變化值可得到刀具的平均壽命。此評定即便簡化了過程,但試驗費用卻很昂貴。

              光潔度 

              表面光潔度試驗不如刀具壽命試驗復雜,可采用一根試驗長棒,用同一刀具進行切削加工,通過表面粗糙度測量儀獲得試驗數據來評價切削液的性能優劣。 此評定試驗,切削類型是很重要的。如在平面銑削中,光潔的表面是由第二切削刃形成的,而在外圓銑削中,則是由主切削刃(軸向平行)形成新生面。因而由一種加工方法獲得的數據不能用于另一種加工的評定。

              冷卻性能 

              采用某些專業技術測量切削液在實際加工中的冷卻能力可判定其效率。由于刀-屑界面的溫度與刀具壽命有很好的相關性,因而刀具工作熱電偶是一項非常有用的技術。但其不足之處是不能區分溫度降低是由于切削液的熱傳遞還是由于加工中所產生熱量少所致。

              潤滑效率 

              切削液潤滑效率的測定需采用一臺機床刀具測力計。在切削加工試驗中,切削液的潤滑作用降低了進刀力和切削力。通過測定力的變化可計算切削液的潤精效率。 切削力隨進刀量的增加而增加,隨切削液潤滑效率的提高而降低。若對刀具施加恒定的進刀力,則切削液的潤滑效率越高,進刀量越大。這套試驗評定裝置對刀屑之間的摩擦變化十分靈敏,但需一臺設備以保證施加在切屑刀具上的進刀力恒定。

              生理影響 

              生理影響評價可通過操作人員來進行,如采用類似于過敏試驗的醫學研究技術進行皮膚刺激反應等。操作人員的不同生理反應會影響到他對切削液的評價。

              皮膚刺激 

              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,導致慢性中毒。

              故在使用金屬切削液時企業應選用安全環保,無毒和高性能的切削液。

              同時在生產時配備安防產品,維護員工的身體健康。

              國家對環境保護、廢水處理的要求,節約成本的需求、企業為工人提供一個安全的工作環境和保護員工的健康的要求中將使安全、無毒、低氣味同時長效和高性能的金屬加工液的暢銷。

              切削液的使用方法 

              日常使用濃度不大于5%,即5公斤以下本產品加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)

              由于各個生產廠家的使用方法不同,以此為類。但請在使用前閱讀購買廠家的使用說明。

              包裝存放 

              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 

              應避光、避熱、避潮室內存放;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產品存放說明。

              最好的放置方式是如右圖所示的側放:

              如果不得以必須室外臨時放置,務必在桶上遮蓋防雨布。

              切削液均有存放期限的限制:一般而言水溶性產品從生產日起的有效存放期為1-3年(視品種和廠家而不同),純油性產品從生產日起的有效存放期為2-5年(視品種和廠家而不同)。超過存放期的產品需進行質量檢測確認狀態正常后才能使用。

              因此存放和使用應遵循先進先出的原則。

              桶裝切削液應存放于倉庫內,若需要放置在室外,必須用隔水帆布鋪蓋油桶,防止雨水進入油桶內,如果雨水進入桶內,使切削油乳化變質,切削油就容易報廢了。

              已打開封蓋的油桶必須存放在倉庫內,倉庫應該注意通風和保持干燥,溫度會影響切削液性能,不宜長久存放在過熱的地方。

              切削液的桶口較大,封蓋打開用完立即將油桶蓋蓋緊,防止污物及水滲入。

              油桶臥放最好,桶的兩端用木楔楔緊,防止滾動。如必須將桶直放時,將油桶倒置,使桶蓋向下;驅⒂屯奥晕A斜,以免雨水漫過桶面而進油桶內。

              水對任何潤滑油都有不良影響,無論桶蓋有多好的密封,由于日夜氣溫的變化,會引發桶內空氣的熱脹冷縮,膨脹和收縮引起桶內與桶外的壓力不平衡,如桶蓋上有水分,水分會被吸收至桶內,污染切削液。

              溫度對切削液有較大的影響,長期在室外曝曬,可使切削液中的油成分分離,因此存放在室內比較好,桶蓋端向上豎起。

              注意事項 

              存放的油品需保持桶身清潔,標識清晰;

              保持倉庫地面清潔,方便及時發現油品泄漏;

              油品出庫時,應遵循先入先出;

              切削液不易與其他油品混用;

              切削液換新液時,應將原來的液體清理干凈再換新液。

              大優點 

              .優良的防銹性能(防銹時間15以上)。

              .溶液碧綠透明,具有良好的可見性,特別適合數控機床,加工中心等現代加工設備上使用。

              .環保配方:不含氯、三嗪、 二級胺 、芳香烴 、亞硝酸鈉等對人體有害成份,對皮膚無刺激性,對操作者友好。

              .切削液變質發臭控制:精選進口添加劑,抗菌性極強,在中央系統或單機油槽中都有很長的壽命(一年以上不發臭 變質)

              . 低泡沫:出色的抗泡性,可用于高壓系統及要求高空氣釋放性的操作條件,軟硬水適用。

              .潤滑性:配方中含 有獨特的表面活性劑,乳化劑。潤滑性能遠高于同類產品,明顯降低刀具成本,提高表面加工精度,可替代切削油使用,為操作者創造良好的環境。

              .沉屑性:本公司排油性配方具有良好的沉屑性,提供切削屑及切削細分的快速沉降,維持系統清潔及容易清洗排除污染物,浮油很快在切削液的液面上完全分離。

              .冷卻性和沖洗性:良好的冷卻性和清洗性,保持機床和工件的清潔,減少粘性物殘留。

               

               

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