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获得专利并应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。 刀具材料的发展推动了切削液的发展, 1898 年发明了高速钢, 切削速度较前提高 2~4 倍。 1927 年德国首先研制出硬质合金,切削速度比高速钢又提高 2~5 倍。随着切削温度的不断提高,油基 切削液的冷却性能已不能完全满足切削要求,这时人们又开始重新重视水基切削液的优点。1915 年生产出水包油型乳化液,并于 1920 年成为优先选用的切削液用于重切削。1948 年在美国研制出 第一种无油合成切削液,并在 20 世纪 70 年代由于油价冲击而使应用提高。 近十几年来, 由于切削技术的不断提高,先进切削机床的不断涌现,刀具和工件材料的发展, 推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环境?;ひ馐兜募忧?,对切削液 技术提出了新的要求,它必将推动切削液技术向更高领域发展。 切削液的由来 众所周知,切削液是金属切削加工的重要配套材料。人类使用切削液的历史可以追溯到远古 时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时,就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代,车削 活塞泵的铸件时就使用橄榄油,16 世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。从 1775 年英国的约翰 ?威尔金森(J.wilkinson)为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始,伴随出现了水和油 在金属切削加工中的应用。到 1860 年经历了漫长发展后,车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工 等各种机床相继出现,也标志着切削液开始较大规模的应用。 19 世纪 80 年代,美国科学家就已首先进行了切削液的评价工作。 F?W?Taylor 发现并阐明了 使用泵供给碳酸钠水溶液可使切削速度提高对 30%~ 40%的现象和机理。 针对当时使用的刀具材 料是碳素工具钢,切削液的主要作用是冷却,故提出“冷却剂”一词。从那时起,人们把切削液 称为冷却润滑液。 切削液按油品化学组成分为非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液两大类。 水基的切削液可分为乳化液、半合成切削液和合成切削液。 乳化液的成分:矿物油50-80%,脂肪酸0-30%,乳化剂15-25%,防锈剂0 -5%,防腐剂<2%,消泡剂<1% 半合成: 矿物油0-30%, 脂肪酸5-30%, 极压剂0-20%, 表面活性 防锈剂0-10% 全合成:表面活性剂0-5%,胺基醇10-40%,防锈剂0-40% 剂0-5%, 切削液的作用 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。 冷却作用 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。 清洗作用 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,保持切削液 清洁。 防锈作用 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。 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、 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。 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, 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。 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。 编辑本段 切削油的质量检测项目 切削油的质量检测有哪些项目? 切 削油 的主要 质量 控制 指标有 粘度 、闪点 、倾 点、 脂肪含 量、 硫含量 、氯 含量 、铜片 腐蚀 、 水分、 机械 杂质、 四球 试验 等。关 于测 定方法 可参 考有 关的试 验方 法标准 ,在 此仅 对部分 项目 给 予简单说明。 脂肪含量 脂 肪是 切削油 中的 油性 添加剂 ,是 划分切 削油 类别 的一个 重要 指标。 脂肪 在切 削油中 可起 到 降低摩擦系数、减少刀具磨损的作用(对防止后刀面的磨损尤为有效)。加有较多脂肪的切削油特别 适合于有色金属加工以及切削量不大但产品精度及光洁度要求高的场合(如精车丝杠)。 一般可用皂 化值来 大致 判定其 脂肪 含量 。切削 油中 脂肪含 量过 高或 其质量 控制 不当, 容易 在机 器上形 成粘 性 物质造成机件运动不灵活,严重时会变成漆膜即所谓“穿黄袍”。 氯含量 切削油中氯主要来自含氯的极压剂。氯需要在较高含量(大于 1%)时,方可显现出有效的极压 作用。如果氯含量不足 1%,可以认为它不是为了提高润滑性。一般含氯极压切削油其氯含量都在 4%以上,最高时可达 30%~40%。但出于职业卫生及环保方面的考虑,有些国家已对切削油中氯 的最高含量做了规定,如日本的 JIS 规定氯含量不得超过 15%。氯对不锈钢的加工以及在拉拔成型 加工中都非常有效。其缺点是不够稳定,遇水或温度过高时会分解产生 HCl 引起腐蚀、生锈。 硫含量 切 削油 中硫来 自两 个方 面。一 个是 加入的 含硫 极压 剂,另 一个 是来自 其他 没有 极压作 用的 含 硫 化 合 物 , 如 基 础 油中 原 有 的 天 然 硫 化 物 以 及 防锈 剂 、 抗 氧 剂 等 。 有 效 的 硫只 需 很 低 含 量(0.1%) 即可产 生明 显的极 压效 果。 含硫极 压剂 对抑制 积屑 瘤特 别有效 ,但 可惜现 在还 没有 简单的 方法 能 分别测出有极压性的硫和没有极压性的硫。 所以很难仅仅依据其硫含量(特别是硫含量不高时)判断 其极压性如何。不过现在多数切削液制造厂家在其产品说明书中都标明加入的极压剂硫含量。 铜片腐蚀 测定的方法是铜片法。腐蚀活性的大小用级数表示,1~2 级为低活性或非活性,3~4 级为高 活性。 级数 越大, 腐蚀 活性 越强。 铜对 硫很敏 感, 用此 法可以 判断 切削油 中有 没有 含硫极 压剂 和 极压剂的活性大小(注意:此法不能判断含硫剂的多少)。此项目也是划分切削油类别的一个重要指 标。 编辑本段 油基切削液和水基切削液的区别 油 基切 削液的 润滑 性能 较好, 冷却 效果较 差。 水基 切削液 与油 基切削 液相 比润 滑性能 相对 较 差,冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强,一般来说,切削速度低于 30m/min 时使 用切削油。 含有极压添加剂的切削油,不论对任何材料的切削加工,当切削速度不超过 60m/min 时都是 有效的 。在 高速切 削时 ,由 于发热 量大 ,油基 切削 液的 传热效 果差 ,会使 切削 区的 温度过 高, 导 致切削 油产 生烟雾 、起 火等 现象, 并且 由于工 件温 度过 高产生 热变 形,影 响工 件加 工精度 ,故 多 用水基切削液。 乳 化液 把油的 润滑 性和 防锈性 与水 的极好 冷却 性结 合起来 ,同 时具备 较好 的润 滑冷却 性, 因 而对于 大量 热生成 的高 速低 压力的 金属 切削加 工很 有效 。与油 基切 削液相 比, 乳化 液的优 点在 于 较大的 散热 性,清 洗性 ,用 水稀释 使用 而带来 的经 济性 以及有 利于 操作者 的卫 生和 安全而 使他 们 乐于使 用。 实际上 除特 别难 加工的 材料 外,乳 化液 几乎 可以用 于所 有的轻 、中 等负 荷的切 削加 工 及大部 分重 负荷加 工, 乳化 液还可 用于 除螺纹 磨削 、槽 沟麻削 等复 杂磨削 外的 所有 磨削加 工, 乳 化液的 缺点 是空易 使细 菌、 霉菌繁 殖, 使乳化 液中 的有 效成分 产生 化学分 解而 发臭 、变质 ,所 以 一般都应加入毒性小的有机杀菌剂。 化 学合 成切削 液的 优点 在于经 济、 散热快 、清 洗性 强和极 好的 工件可 见性 ,易 于控制 加工 尺 寸,其 稳定 性和抗 腐败 能力 比乳化 液强 。润滑 性欠 佳, 这将引 起机 床活动 部件 的粘 着和磨 损, 而 且,化学合成留下的粘稠状残留物会影响机器零件的运动,还会使这些零件的重叠面产生锈蚀。 水 一般在下列的情况下应选用水基切削液: 对油基切削液潜在发生火灾危险的场所; 高速和大进给量的切削,使切削区超于高温,冒烟激烈,有火灾危险的场合。 从前后工序的流程上考虑,要求使用水基切削液的场合。 希 望减 轻由于 油的 飞溅 护油雾 和扩 散而引 起机 床周 围污染 和肮 脏,从 而保 持操 作环境 清洁 的 场合。 从 价格 上考虑 ,对 一些 易加工 材料 护工件 表面 质量 要求不 高的 切削加 工, 采用 一般水 基切 削 液已能满足使用要求,又可大幅度降低切削液成本的场合。 当刀具的耐用度对切削的经济性占有较大比重时(如刀具价格昂贵,刃磨刀具困难,装卸辅助 时间长等);机床精 密度高 , 绝对不允 许有水 混入(以免 造 成腐蚀)的 场合;机 床的润 滑 系统和冷 却 系统容易串通的场合以及不具备废液处理设备和条件的场合。均应考虑选用油基切削液。 编辑本段 刀具材料影响切削液选用 工具钢刀具 其耐热温度约在 200-300℃之间,只能适用于一般材料的切削,在高温下会失去硬度。由于这 种刀具耐热性能差,要求冷却液的冷却效果要好,一般采用乳化液为宜。 高速钢刀具 这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含有铝)为基础的高级合金钢,它们的耐热性明显地 比工具钢高,允许的最高温度可达 600℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比,高速钢有一系列 优点, 特别 是它有 较高 的坚 韧,适 合于 几何形 状复 杂的 工件和 连续 的切削 加工 ,而 且高速 钢具 有 良好的 可加 工性和 价格 上容 易被接 受。 使用高 速钢 刀具 进行低 速和 中速切 削上 ,建 议采用 油基 切 削液或 乳化 液。在 高速 切削 时,由 于发 热量大 ,以 采用 水基切 削液 为宜。 若使 用油 基切削 液会 产 生较多油雾,污染环境,而且容易造成工件烧伤,加工质量下降,刀具磨损增大。 硬质合金刀具 用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)和 5-10%的钴组成,它 的硬度大大超过高速钢,最高允许工作温度可达 1000℃,具有优良的耐磨性能,在加工钢铁材料 时,可 减少 切屑间 的粘 结现 象。在 选用 切削液 时, 要考 虑硬质 合金 对骤热 的敏 感性 ,尽可 能使 刀 具均匀 受热 ,否则 会导 致崩 刃。在 加工 一般的 材料 时, 经常采 用干 切削, 但在 干切 削时, 工件 温 升较高 ,使 工件易 产生 热变 形,影 响工 件加工 精度 ,而 且在没 有润 滑剂的 条件 下进 行切削 ,由 于 切削阻 力大 ,使功 率消 耗增 大,刀 具的 磨损也 加快 。硬 质合金 刀具 价格较 贵, 所以 从经济 方面 考 虑,干 切削 也是不 合算 的。 在选用 切削 液时, 一般 油基 切削液 的热 传导性 能较 差, 使刀具 产生 骤 冷的危 险性 要比水 基切 削液 小,所 以一 般选用 含有 抗磨 添加剂 的油 基切削 液为 宜。 在使用 冷却 液 进行切 削时 ,要注 意均 匀地 冷却刀 具, 在开始 切削 之前 ,最好 预先 用切削 液冷 却刀 具。对 于高 速 切削, 要用 大流量 切削 液喷 淋切削 区, 以免造 成刀 具受 热不均 匀而 产生崩 刃, 亦可 减少由 于温 度 过高产生蒸发而形成的油烟污染。 陶瓷刀具 采 用氧 化铝、 金属 和碳 化物在 高温 下烧结 而成 ,这 种材料 的高 温耐磨 性比 硬质 合金还 要好 , 一般采用干切削,但考虑到均匀的冷却和避免温度过高,也常使用水基切削液。 金刚石刀具 具 有极 高的硬 度, 一般 使用于 切削 。为避 免温 度过 高,也 象陶 瓷材料 一样 ,许 多情况 下采 用 水基切削液。 编辑本段 切削液的维护 切削液要满足冷却、润滑、清洗、防锈四个目的,因此从这四方面着手。 1.冷却 冷却 高水基切削液在常规使用状态时的含水量 95%以上,磨削时含水量在 97%以上; 2.润滑 润滑 水溶性润滑剂(聚乙烯醇、甘油)。 3.清洗 清洗 在切削液中采用非离子性表面活性剂(如平平加、太古油)和阴离子表面活性剂(烷基苯磺酸钠、 十二烷基硫酸钠)进行复配,能起到显著降低切削液表面张力的作用,达到清洗的目的。 4.防锈 防锈 水溶性防锈剂品种较多,通常分为有机防锈剂与无机防锈剂两类。现在一般采用钼酸钠 (0.05%)替代亚硝酸钠,以减少污染;和有机防锈剂(硼胺)复合使用,达到很好的防锈效果。 切削液的维护工作主要包括以下几项: 1 . 确保液体循环路线 的畅通 及 时排 除循环 路线 的金 属屑、 金属 粉末、 霉菌 粘液 、切削 液本 身的分 解物 、砂 轮屑, 以免 造 成堵塞。 2 . 抑菌 切削液 ( 特别是乳液 ) 抑菌生长的重要性是人所共知的。 可采用定期投入杀菌剂和用超微过 滤等手段抑制细菌的繁殖。 3 . 切削液的净化 污 染切 削液的 物质 主要 是金属 粉末 和砂砾 细粉 、飘 浮油和 游离 水、微 生物 和繁 殖物, 特别 是 毛霉目真菌。 切削液内所含的固体粉末来源于加工件和刀具。这类固体不但易堵塞管路并有以下危害: (1) 悬浮于冷却液内的粒子损坏泵的密封,增大刀具磨损,损害人的皮肤 ,影响加工质量; (2) 固体沉淀在油池底部,与有机物聚结,形成一层有大量气孔的沉淀层,为微生物繁殖提供 了有利条件,而霉菌的细丝更稳定了沉淀的固体; (3) 切削液中的金属粉末具有很高的化学活性,可使切削液中的某些成分失效。菌污染使切削 液酸败分解,霉菌的繁殖产生粘稠物,导致管路和喷嘴堵塞。 飘 浮油 是指机 床传 动和 液压系 统用 油因机 床密 封不 严漏入 切削 液系统 的油 。飘 浮油的 危害 是 使切削 液系 统的某 些材 料膨 胀变形 ,干 扰了乳 化液 的乳 化平衡 ,使 乳化液 失去 稳定 性。而 且飘 浮 油常浮 于乳 液油表 层, 阻挡 了乳化 液和 空气的 接触 ,导 致乳化 液缺 氧,使 厌氧 菌快 速繁殖 ,加 速 乳化液的腐败变质。 切削液被上述三类物质污染后,如采取分别去除污染的方法,手续十分繁琐。 近年来开发了 超细过 滤方 法,可 除去 固、 液和大 部分 菌类污 染物 。但 被超细 过滤 的切削 液只 限于 含油少 的微 乳 液或合成液,其成分在低浓度时不会构成胶束或其它凝聚物。 编辑本段 切削液的性能评定 要 选择 一个标 准来 判定 切削液 性能 优劣是 较困 难的 ,而根 据这 个标准 建立 一个 评价切 削液 效 率的试 验过 程同样 是一 件难 事。这 个问 题从实 验室 转移 到工厂 中会 更复杂 ,但 也可 通过下 述方 法 对切削液的性能作出评价。 刀具寿命评定 采 用刀 具寿命 评价 切削 液性能 时, 存在的 主要 问题 是试验 结果 与工厂 所测 数据 间的相 关性 常 常很差 。因 为对直 刃刀 具有 效的切 削液 对成型 刃刀 具并 不一定 同样 有效, 反之 亦然 。此外 ,切 屑 厚度对切削液的适应性也有影响。 若在同一特定加工条件下对几种切削液进行评价则要容易得 多,因 为通 过测定 刀具 锐利 度的变 化值 可得到 刀具 的平 均寿命 。此 评定即 便简 化了 过程, 但试 验 费用却很昂贵。 表面光洁度试验 表 面光 洁度试 验不 如刀 具寿命 试验 复杂, 可采 用一 根试验 长棒 ,用同 一刀 具进 行切削 加工 , 通过表面粗糙度测量仪获得试验数据来评价切削液的性能优劣。 此评定试验,切削类型是很重要 的。如在平面铣削中,光洁的表面是由第二切削刃形成的,而在外圆铣削中,则是由主切削刃(轴 向平行)形成新生面。因而由一种加工方法获得的数据不能用于另一种加工的评定。 冷却性能评定 采用某些专业技术测量切削液在实际加工中的冷却能力可判定其效率。由于刀-屑界面的温度 与刀具 寿命 有很好 的相 关性 ,因而 刀具 工作热 电偶 是一 项非常 有用 的技术 。但 其不 足之处 是不 能 区分温度降低是由于切削液的热传递还是由于加工中所产生热量少所致。 润 滑效率评定 切 削液 润滑效 率的 测定 需采用 一台 机床刀 具测 力计 。在切 削加 工试验 中, 切削 液的润 滑作 用 降低了进刀力和切削力。通过测定力的变化可计算切削液的润精效率。 切削力随进刀量的增加而 增加,随切削液润滑效率的提高而降低。若对刀具施加恒定的进刀力,则切削液的润滑效率越高, 进刀量 越大 。这套 试验 评定 装置对 刀屑 之间的 摩擦 变化 十分灵 敏, 但需一 台设 备以 保证施 加在 切 屑刀具上的进刀力恒定。 生理影响评价 生理影响评价可通过操作人员来进行,如采用类似于过敏试验的医学研究技术进行皮肤刺激 反应等。操作人员的不同生理反应会影响到他对切削液的评价。 金属切削液对皮肤的刺激 工 人在 金属加 工车 间工 作,频 繁接 触到金 属加 工液 。市场 上很 多的切 削液 成分 对人体 皮肤 的 刺激严重,造成手部皮肤发红 常见的切削液产品对皮肤的刺激和破坏 ,瘙痒,接触性皮炎和蜕皮。长期的接触到有毒性成分的切削液,有毒物质从人体的皮肤吸收, 导致慢性中毒。 故在使用金属切削液时企业应选用安全环保,无毒和高性能的切削液。 同时在生产时配备安防产品,维护员工的身体健康。 国家对环境?;?、废水处理的要求,节约成本的需求、企业为工人提供一个安全的工作环境和保 护员工的健康的要求中将使安全、无毒、低气味同时长效和高性能的金属加工液的畅销。 编辑本段 切削液的使用方法 日常使用浓度不大于 5%,即 5 公斤以下本产品加 95 公斤左右的普通自来水混合使用。根据使 用的条件不同,使用浓度可在 1%-5%;粗加工浓度低些,使用浓度可在 1%-3%。(特殊工艺和有特 殊要求的材料除外) 由于各个生产厂家的使用方法不同,以此为类。但请在使用前咨询购买厂家的。 编辑本段 切削液的包装及存放 切削液的包装为 200KG 或 250KG。这是大包装 小桶包装的话一般是 18L 或者 15KG 阴凉处存放。

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