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油型

又分礦物油切削油(或復(fù)合油)、極壓切削油、活性切削油三種。所用的礦物油有煤油、柴油、輕質(zhì)潤滑油餾分。礦物油中加入一定比例的動、植物油(5%~10%)便是復(fù)合油,適用于輕負(fù)荷的切削加工。極壓切削油中加有硫、磷、氯極壓添加劑,以滿足黑色金屬,齒輪等深度金屬加工的要求。活性切削油中加入活性硫等化合物,用于高合金材料深孔鉆、攻絲等深度加工。

水型

水基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和合成切削液。

按用途可進一步分成通用型、防銹型、極壓型和透明型四種。前三種均為石油潤滑油基礎(chǔ)油中加入乳化劑及其他添加劑(抗磨劑等)的水包油型乳化液。透明型可以是加入少量潤滑油或不加入潤滑油(即全水基合成切削液)的透明液體。水型切削油是近數(shù)十年來發(fā)展較快、使用較廣的品種。

還有一種完全是水的切削液,即電解強堿水。強堿水設(shè)備生產(chǎn)的強堿水,PH最高可達(dá)13——13.5。

與切削油和水性切削液相比,堿性電解水的原料是100%的水,來源穩(wěn)定且價格低廉,成本僅是水性切削液的十分之一甚至更少。具有優(yōu)越的冷卻、清洗性能,不發(fā)泡,容易涮洗,同時堿性電解水又具有良好的防銹性能。而且切削油和水性切削液中都含有有機化合物、油性劑、界面活性劑等成分,對人體健康和環(huán)境有破壞作用,而堿性電解水對人體和環(huán)境無害,是一種環(huán)保、低成本的切削液,在高速淺層切削上可以完全取代水性切削液。

1、切削液應(yīng)無刺激性氣味,不含對人體有害添加劑,確保使用者的安全。

2、切削液應(yīng)滿足設(shè)備潤滑、防護管理的要求,即切削液應(yīng)不腐蝕機床的金屬部件,不損傷機床密封件和油漆,不會在機床導(dǎo)軌上殘留硬的膠狀沉淀物,確保使用設(shè)備的安全和正常工作。

3、切削液應(yīng)滿足工件工序間的防銹要求,不銹蝕工件。加工銅合金時,不應(yīng)選用含硫的切削液。加工鋁合金時,應(yīng)選用PH值為中性的切削液。

4、切削液應(yīng)具有優(yōu)良的潤滑性和清洗性能。選擇最大無卡咬負(fù)荷值高、表面張力小的切削液,并經(jīng)切削液試驗評定。

5、切削液應(yīng)具有較長的使用壽命,這對加工中心尤為重要。

6、切削液應(yīng)盡量適應(yīng)多種加工方式和多種工件材料。

7、切削液應(yīng)低污染,并有廢液處理方法。

8、切削液應(yīng)價格便宜,配制方便。

功能

在金屬切削加工中,切削每次都在新生面上進行,速度變化每分鐘數(shù)毫米至數(shù)百米,壓力高達(dá)2~3GPa。切削時除外摩擦外,還有刀具與切入金屬內(nèi)部的分子內(nèi)摩擦,切削區(qū)界面溫度可達(dá)600~800℃。這樣的高溫高壓會使刀具的強度和硬度降低,因此切削油必須兼具冷卻、潤滑、清洗和防銹四個作用。

冷卻

表現(xiàn)在降低刀尖溫度、抑制被切削材料和刀具的熱膨脹,以提高操作性能和加工精度。水的熱導(dǎo)率和比熱容均比油大,粘度也比油小,故乳化液的冷卻性能遠(yuǎn)比油好。

潤滑

減少前刀面與屑、后刀面與加工表面的摩擦,防止發(fā)生粘著、積瘤、鱗刺或冷焊,以減少功率消耗和刀具磨損,并得到較好的表面光潔度。

防銹

為防止大氣中的水和氧氣對新加工表面的銹蝕,在切削油中要加入防銹劑,提高切削油的防銹性能,以滿足工件在加工過程中短期防護之需。

清洗

利用液流沖去細(xì)小的切屑和粉末,防止粘結(jié),以保證刀具和工件連續(xù)加工。在磨加工中,清洗性差的切削油會導(dǎo)致堵塞砂輪,使磨削區(qū)溫度升高和燒壞工件。使用低粘度油和加入表面活性劑能提高切削的清洗性。

除上述性能外,切削液還應(yīng)具有乳液在加工過程中的穩(wěn)定性、不分層、抗硬水和抗細(xì)菌污染變質(zhì)的能力。

19世紀(jì)80年代,美國科學(xué)家就已首先進行了切削液的評價工作。 F·W·Taylor發(fā)現(xiàn)并闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高對30%~ 40%的現(xiàn)象和機理。針對當(dāng)時使用的刀具材料是碳素工具鋼,切削液的主要作用是冷卻,故提出"冷卻劑"一詞。從那時起,人們把切削液稱為冷卻潤滑液。

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(dāng)切削速度不超過60m/min時都是有效的。在高速切削時,由于發(fā)熱量大,油基切削液的傳熱效果差,會使切削區(qū)的溫度過高,導(dǎo)致切削油產(chǎn)生煙霧、起火等現(xiàn)象,并且由于工件溫度過高產(chǎn)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(jié)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(yōu)點在于較大的散熱性,清洗性,用水稀釋使用而帶來的經(jīng)濟性以及有利于操作者的衛(wèi)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(fù)荷的切削加工及大部分重負(fù)荷加工,乳化液還可用于除螺紋磨削、槽溝磨削等復(fù)雜磨削外的所有磨削加工,乳化液的缺點是容易使細(xì)菌、霉菌繁殖,使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學(xué)分解而發(fā)臭、變質(zhì),所以一般都應(yīng)加入毒性小的有機殺菌劑。

化學(xué)合成切削液的優(yōu)點在于經(jīng)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(wěn)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(xué)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(chǎn)生銹蝕。

水基切削液

一般在下列的情況下應(yīng)選用水基切削液:

對油基切削液潛在發(fā)生火災(zāi)危險的場所;

高速和大進給量的切削,使切削區(qū)超于高溫,冒煙激烈,有火災(zāi)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(huán)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(zhì)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(dāng)?shù)毒叩哪陀枚葘η邢鞯慕?jīng)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(tǒng)和冷卻系統(tǒng)容易串通的場合以及不具備廢液處理設(shè)備和條件的場合。均應(yīng)考慮選用油基切削液。

礦物油:8%-20%+妥爾油:1-8%+PEG600:4%-5%+ 油酸三乙醇胺:5%-6% + 氯化石蠟:1-3%+脂肪醇聚氧乙烯醚:3%-5%+NP-10:3~5%+乙二胺四乙醇:1%-2%+有機硅消泡劑:1-2% +酒石酸鈉:1-2%+石油磺酸鈉:4%-5%+水:余量

油基切削液常見配方

硫化脂肪酸酯(YD-3015):5%+硫化豬油YD-1810B:2%+氯化石蠟(T301):2%+環(huán)氧大豆油:1%+150SN基礎(chǔ)油:余量