不锈钢加工中切削液的选择

ruan1012

金属加工切削液是机械加工工业的重要配套材
料,它是随着机械加工工艺的进步而发展起来的。人
们使用切削液最早是从水开始的,后来使用简单的水
/ h" N" k* H3 y) @; G7 N( Q, U基溶液和动植物油。直到20世纪初,人们能够从原
油中提炼出大量的润滑油之后。尤其是发明了各种润
滑油添加剂以后,才真正开始了现代意义上的机械加
" S' d3 N7 E$ l' i% i工配套切削液的发展。
1　不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求
(1)加工特点
# e: W+ [' F3 P( x+ o由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、
屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度
3 @! [$ L6 S; q亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等
特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
子仪表、国防等工业部门。在物理性能方面其导热点
; w6 b& I2 a8 c较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特
点,即:①切削力大,②切削温度高,③粘刀现象严
, u7 c, F0 v7 x6 E+ r( E重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈
$ z/ t4 V) ^5 G4 C/ H钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度
+ ~1 q8 ^9 f! N. r高,出现刀具寿命短和加工工件表面质量低等现象。
  l. f) \& u* j/ A(2)不锈钢加工中对润滑冷却液的要求
+ c7 W2 }% h4 o2 u- [& w7 D# p一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
2 ?7 _0 X4 W3 Q2 w* c* w* I1 v存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的
# W- ?- R9 L% k# i3 U+ U3 \润滑剂膜完全分离,阻止了物体间直接摩擦。对于不
锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具
面和切屑间的垂直应力,一般可达数万牛顿。在这样
高的压力下,润滑剂膜完全被压破,刀具和切削发生
4 [" F( g, ?+ q# ~  R* ], Y; G" \% L; s直接摩擦,得不到流体润滑因而近似于边界润滑状
态。因此,对于不锈钢这种难加工材料,它在切削加
0 p1 E$ N4 u! n+ B0 |工时是以边界润滑为主的。
在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑
! E1 C' Y! W1 b! c' P3 C剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
+ M# d; [% T$ w( [1 E是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于
不锈钢在切削加工时的切削温度高,在高温下,这种
不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用,出现金
$ F$ C0 M6 S# d: |+ y0 n4 M* G属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜
不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
! S5 G- x( f: V加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
& `" ?$ w/ z3 \* `/ }; t膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具
磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用
含有极压添加剂的切削液。
此外,由于切削不锈钢时切削力大,产生的切削
热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及
' ^1 e( k! ^8 f$ c1 b一定的刀具寿命。
$ W: Y) G0 a) K3 ^* A& h% V所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定
的防锈清洗性能。
2　不锈钢加工中切削液的选择
切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
5 v. R& W  y# {; `性来看,油溶性切削液的冷却效率是很低的。对于不
+ D) j- b/ s1 ?5 R2 ~: E- |锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
+ B  J( N% H1 o7 X& x性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
7 S& j# m$ v2 q+ o由于加工余量大、产生热量多未能及时散热而使切削
1 u" g9 O( n) k/ n; L4 m. R油冒烟,从而影响加工。水溶性切削液能迅速传散切
削时产生的热量从而达到理想的冷却效果。
1 Y+ n0 U8 x5 A水溶性切削液又分为乳化液和合成液两种,合成
液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较
2 e- A8 S! T9 {' h4 D8 q: v差,在加工中较难形成理想的润滑膜、容易产生刀具
面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦,使刀
0 N$ s/ A/ e6 q. M& g  e与屑之间接触长度变长,剪切角变小,从而增加切削
难度。所以它很难满足在切削时以边界润滑为主的不
锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于
" Q" D$ |2 X* ~2 ~$ W" c油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得
冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工
: o! {8 g, G  x7 V, k! s; t的特殊加工要求。
, x" ~$ V2 K: B7 N; h3 b刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
$ B; W. j) \8 i1 b0 @判定标准:VB=016mm
图1
3 |1 }! t3 O( I微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
# D" t" {  ?0 k+ H是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,
但其含油量远低于乳化液中油的含量,表面活性剂含
量高,使分散在水中油滴微粒的直径比乳化液小,渗
透能力强,能有效地润滑和冷却刀切面。由于微乳化
# A" o3 u2 q* k( W! P6 t' o液特有的组成,使得它兼顾了油基切削液、乳化油及
- R: Y5 O' d' Q& U  E3 {4 w! \纯合成切削液的优点,具有优良的润滑、冷却、渗透
+ S% V$ N( S8 a& F1 D7 v9 s+ n和防锈性能,能有效地满足不锈钢的加工要求。在不
$ R. u3 \4 n# \9 S! U% L) s锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
工的理想切削液。
/ o* k0 p# \6 M( c图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
用度。
目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
' b6 K* [( B2 ]' F4 d许多,其中广州机械科学研究院研制并生产的BQY不
锈钢切削液、WEP微乳化切削液都是上述类型的切削
+ H& f1 `$ C( l4 O! }液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
好,并取得了较为可观的经济效益。
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