在往期介绍积屑瘤的文章中,作者多次提到了切削液对于积屑瘤的影响。在实际工作中,很多人会忽视切削液的作用,在设计加工工艺时,也会忽视切削液的选用,似乎只要选择干切削还是湿切削就可以了。
这可能是因为,大家对切削液的作用并不十分了解。作者翻阅并参考多种资料,为大家系统介绍切削液的定义、分类及其功能特点,请大家关注阅读。
一、切削液的定义与类型
什么是切削液?
切削液,即金属切削液,是在切削加工金属及其合金过程中使用的工艺润滑油。
金属切削液的品种繁多。ASTM D2881把金属加工用的液体划为三类:
1、油和油基液体
2、水基乳液及分散体
3、化学溶液(真溶液及胶体溶液)
近年来,金属切削液的发展和变化主要是在水溶性液体领域,即②和③类。
由于这类液体以水为基质,其传热速度高,水的传热速度为油的2.5倍。等量的水吸收一定热量后,温度上升的速度比油慢得多,从而提高了冷却效果,且可消除“油雾”对加工系统的影响。因此水基切削液的使用更加广泛。以英国为例,水基切削液在整个切削液市场中约占60%。
但是水基切削液与油相比,存在着润滑性差的缺点,其次是锈蚀、胶体稳定性、化学稳定性、生物稳定性、可滤性、泡沫性等问题。这些问题对切削液在机床应用时的“油池寿命(Sump Life)”至关重要。
因此,在日常工作中,切削液又被细化分为两大类别:以冷却为主的水溶性切削液和以润滑为主的纯油性切削液。
二、细分类别之水溶性切削液
水溶性切削液,顾名思义,其中95%以上为稀释水。其他成分为:
润滑剂(5~70%)
防锈剂(2~25%)
乳化剂(2~25%)
防腐剂(1%以下)
消泡剂(1%以下)
水溶性切削液是由极压剂、防锈剂、矿物油及多种表面活性剂,经科学方法调制而成的新一代半合成微乳型水溶性切削液。水溶性切削液适用于钢、铸铁、不锈钢、铜铝及其合金等金属的切削加工,使用周期长,因此被广泛应用于大型加工中心和自动车床上。
水溶性切削液又可以分为以下三种:
乳化液切削液
其主要成分为矿物油、乳化剂、防锈剂、消泡剂等。
半合成切削液
其主要成分为矿物油、脂肪酸、极压剂、表面活性剂、防锈剂等。
全合成切削液
其主要成分为表面活性剂、氨基醇、防锈剂等
三种水溶性切削液的区别
乳化液切削液中含有矿物油的量较大(50-80%)。
半合成切削液组分中含有少量(5-30%)的矿物油。
全合成切削液组分不含矿物油。
三、水溶性切削液的性能与特点
水溶性切削液既有乳化油的润滑性和极压性,又具备合成切削液的环保性能、优异的清洗性能和使用周期长等性能。
其作用主要体现在以下三个方面:
1、冷却性能
冷却刀具,将切削热量从刀具表面带走,减少刀具热损伤,当然这是在切削完成之后进行的。
冷却工件,抑制材料的热膨胀,提高加工精度。
2、润滑性能
减少切削力,延长刀具使用寿命,提高加工精度。
3、切屑处理与防锈
促进切屑的断裂与排出,防止设备和工件生锈。
四、切削液的选取原则
油性还是水溶性?
首先,要根据切削加工的工艺条件及要求,初步判断选取纯油性金属切削液或水溶性金属切削液。
通常我们可以根据机床供应商的推荐来选择;其次,还可以根据常规经验进行选取。
例如使用高速钢刀具进行低速切削时,通常采用纯油性金属切削液;而使用硬质合金刀具进行高速切削时,通常可以采用水溶性金属切削液。
再例如,供液困难或切削液不易达到切削区时采用纯油性金属切削液(如攻丝、内孔拉削等),其他情况下通常可采用水溶性金属切削液等。
总之,要根据具体切削加工条件及要求。根据纯油性金属切削液和水溶性金属切削液的不同特点,同时考虑各个工厂的不同实际情况,如车间的通风条件、废液处理能力及前后道工序的切削液使用情况等,来选取具体的切削液类型。
加工工艺对切削液的要求
其次,在选取了切削液类型后,还要根据切削加工工艺、被加工件材质及对工件的加工精度和粗糙度的要求等,初步选取切削液的品种。
例如选取磨削加工切削液时,我们不但要考虑普通切削加工的条件,更要考虑磨削加工工艺本身的特点。
我们都知道,磨削加工实际上是多刀同时切削的加工工艺,磨削加工的进给量较小,切削力通常也不大,但磨削速度较高(30-80m/s),因此磨削区域的温度通常都较高,可高达800-1000℃,容易引起工件表面局部烧伤,磨削加工热应力会使工件变形,甚至使工件表面产生裂纹
同时,因为磨削加工过程中会产生大量的金属磨屑和砂轮砂末,会影响加工工件的表面粗糙度等;因此,在选取磨削加工的水溶性金属切削液时,我们更要求该切削液具有良好的冷却性、润滑性和清洗冲刷性。
材料特性对切削液的要求
最后,根据工件材质的不同,在选取水溶性金属切削液时也要从不同材质的不同特性选取不同的切削液产品。
例如切削高硬度不锈钢,就要根据其硬度高、强度大、难切削等特点,选取极压性能好的极压型水溶性金属切削液,来满足切削过程中对切削液的极压润滑性能要求。
而对于如铝合金、铜合金等材质时。由于其材质本身的韧性大、活性大等特点,在选取水溶性金属切削液时,则更要求切削液的润滑性、清洗性等,同时,不能腐蚀工件。
在上述初步选取了金属切削液后,还应该从切削液产品对人身的刺激性、毒性、使用寿命、废液处理等方面综合考虑,最终选取正确的金属切削液的品种及使用浓度。
文章小结
本文中,作者从品种及其实用领域入手,重点介绍了水溶性切削液及其特点,并简要介绍了切削液选取原则。
下一期文章,作者将介绍如何正确地使用和维护切削液。敬请期待!