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金属加工切削液是机械加工工业的重要配套材
T5 S6 j Y( f9 k4 ]# D7 g料,它是随着机械加工工艺的进步而发展起来的。人0 c& Q1 U. k* R/ l& }8 f( P
们使用切削液最早是从水开始的,后来使用简单的水% f' F2 g6 g3 h4 X u3 h- A
基溶液和动植物油。直到20世纪初,人们能够从原4 Z; s1 W2 G% ^$ g" e) V
油中提炼出大量的润滑油之后。尤其是发明了各种润$ s% Q- d0 y* e) h: [- U& N5 j' ~2 I
滑油添加剂以后,才真正开始了现代意义上的机械加, ?0 \* ] D0 ~9 ^: p8 L7 Z
工配套切削液的发展。4 F( m+ B- J; ]: d" G
1 不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求. R1 g! ^; P1 C8 j7 [
(1)加工特点
! B6 f* e5 a$ F: U& F; ]5 I) K由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、4 _, b# M o6 j7 \( ]* @0 `" E
屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度. j. k0 w/ j/ a& t! y* U. }2 k2 [, T
亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等7 C/ u: A9 \0 ^3 a, ^
特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
7 `9 ^) D7 \$ |, ?子仪表、国防等工业部门。在物理性能方面其导热点" V% U8 `1 X/ Y1 J1 v' o) N
较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特
7 [2 w( q1 J+ C. s点,即:①切削力大,②切削温度高,③粘刀现象严
* G, v, C" c( D/ \- P重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈% f- H* R" D- ^- m
钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度# s/ o5 b& `4 q8 S4 [( g" I) b* p
高,出现刀具寿命短和加工工件表面质量低等现象。
0 a0 l! ^% N, J. Y/ q(2)不锈钢加工中对润滑冷却液的要求, s% ]* H( @; e- o: N2 o9 ?* V
一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混; u* N9 S% f& b0 b0 }& O2 J% [
存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的, p/ u# B1 D; g* B
润滑剂膜完全分离,阻止了物体间直接摩擦。对于不 F+ P e! k1 C# D- @$ z
锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具0 Q8 p4 D: A/ ]
面和切屑间的垂直应力,一般可达数万牛顿。在这样. m$ u: U. A3 F$ M3 `' A
高的压力下,润滑剂膜完全被压破,刀具和切削发生. D) j' s3 @6 }$ B9 ]
直接摩擦,得不到流体润滑因而近似于边界润滑状$ N# j1 M. c4 n) C
态。因此,对于不锈钢这种难加工材料,它在切削加
' d0 g3 j+ M6 c工时是以边界润滑为主的。
/ Q6 { k5 X( o2 M在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑
6 a& n/ L& z( p5 y) m& c/ a: U剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性+ B0 S& [ | y, Z
是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于% S+ D* t; g+ T/ o) [& L
不锈钢在切削加工时的切削温度高,在高温下,这种
/ Y" M' d8 q& u* W3 h* w Q6 V不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用,出现金: T" J; N- @" u
属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜7 d' I% l* k8 |) Y. ]) B. `5 p A
不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添. n1 L# ?, D! a* |1 `6 z) }
加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
5 u: `+ r: t9 n! Q+ B" Z0 Z膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具) \2 [1 m& b& a) F2 R# c( B4 K# ~
磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用" ~- o. ?8 _6 y# k1 R: k0 g
含有极压添加剂的切削液。9 Q5 R- s' T( [9 r- w1 r7 |
此外,由于切削不锈钢时切削力大,产生的切削
5 E7 K7 O5 \' ^, e6 e6 K7 O热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
7 i' l: x5 c5 Y" H( p使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及/ x$ j$ V- C5 Y; n
一定的刀具寿命。
; C! |5 a0 L9 h6 I( C. d' U- L所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具6 }3 S8 T u6 n" ^4 [$ {
有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定- [0 |) j: y& K
的防锈清洗性能。
5 L1 j4 ` E7 [" F/ X2 不锈钢加工中切削液的选择! v/ d3 w0 h, e" h! J6 q
切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
: ^ E- B6 s8 D, V性来看,油溶性切削液的冷却效率是很低的。对于不
0 U) {$ R- c# U' m) X锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油" j; I; T8 p& A- h: o3 e" u; {
性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会5 w1 |: X5 h, t1 w8 z: u/ [
由于加工余量大、产生热量多未能及时散热而使切削; u q9 W, o8 t; I, G
油冒烟,从而影响加工。水溶性切削液能迅速传散切0 Q+ T6 F1 x2 {5 c+ L% x& c
削时产生的热量从而达到理想的冷却效果。/ r; p# I/ ~% r0 b
水溶性切削液又分为乳化液和合成液两种,合成8 _: K7 h) w% h
液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较" H2 w3 P8 }- k. L( p
差,在加工中较难形成理想的润滑膜、容易产生刀具
6 ]/ s) f, b+ w6 N7 \9 L+ J# ~面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦,使刀
" W/ y) M3 d7 _/ Y4 s与屑之间接触长度变长,剪切角变小,从而增加切削
2 \# [+ C! q" _6 c难度。所以它很难满足在切削时以边界润滑为主的不
: k& S2 T/ D; ^$ h+ w锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于% K( r3 B9 b) N+ c
油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得7 |- F+ K8 M/ _' Y
冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工
* q1 G" O; y, |) R的特殊加工要求。: y- }$ ]) y- I' X9 M, m- ]2 a
刀具耐用度(min)
l; |6 Z- x+ e8 p( b9 |8 E0 S工件:18-8不锈钢(SUS7)
4 l1 C0 J% n0 Q3 @/ p. J0 `! e; {9 Q刀具 20(0,10,6,6,15,15,015mm)8 Y! O# \& F+ ] ^9 B
切削条件:t=2mm s=0125mm/r
2 b8 h; G! G2 \' x) _判定标准:VB=016mm
+ k0 {/ X* ]: h2 L L5 z/ S图1
2 z: ?6 U* t. R* ^% W! Q微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
$ [" [' i& q/ z9 q; Y7 k. t: S是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,8 T$ b. N! h# {) X& ~8 ]- K4 ^" _
但其含油量远低于乳化液中油的含量,表面活性剂含% `6 L- }) }0 M; B4 v6 F/ S8 k
量高,使分散在水中油滴微粒的直径比乳化液小,渗5 L; Z! m9 S) f4 A% F2 y
透能力强,能有效地润滑和冷却刀切面。由于微乳化1 _& U0 a E4 z) L! I' E
液特有的组成,使得它兼顾了油基切削液、乳化油及8 q' L( M" a# u
纯合成切削液的优点,具有优良的润滑、冷却、渗透1 S* G) s& l% r+ f0 I: X
和防锈性能,能有效地满足不锈钢的加工要求。在不
6 t% F+ ^ y' r9 t锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
% C$ g( H8 H* \0 G工的理想切削液。
1 g y0 L2 D1 e/ X图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐3 V8 W9 z& b/ N- O2 r# T
用度。& d6 Z& o7 F% a( ~8 W
目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有7 `, w3 L* M: x' f7 W" t" }
许多,其中广州机械科学研究院研制并生产的BQY不8 H6 x1 e( t2 a: p+ g; n
锈钢切削液、WEP微乳化切削液都是上述类型的切削
8 k" l8 m# Z& s' g$ t5 s0 ^液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
* x5 F) V; a: D' Z/ ~3 t! {5 R6 [" D好,并取得了较为可观的经济效益。( n$ B9 d& O; O0 _& Z8 P8 D
参考文献. _( C, v0 \% Q2 I5 }; R
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发表于 2009-12-13 11:11:05