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熱門關(guān)鍵詞： 金屬切削液 抗磨液壓油 潤(rùn)滑脂 工業(yè)潤(rùn)滑油
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一、金屬加工液在模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
金屬機(jī)械加工通常包括兩種類型：金屬的去除和金屬的變形。前者作業(yè)是靠刃具把金屬?gòu)谋患庸ぜ铣?；后者則是用模具使金屬在應(yīng)力下塑性變形，如軋、拉拔、沖壓、擠壓等。一般習(xí)慣地把金屬去除作業(yè)所用的潤(rùn)滑劑稱為切削液，而把金屬變形用的潤(rùn)滑劑稱為金屬加工工藝用液體。金屬加工液則是泛指上述兩類加工、作業(yè)用潤(rùn)滑劑。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)金屬加工油液占總潤(rùn)滑油量5％以上，而且從以油基為主，逐步向水基發(fā)展。由于航空鋁材在模具加工業(yè)的應(yīng)用推廣，鋁加工油品種和產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。在金屬切削加工中使用切削液沖洗刀具和加工件可使切削速度提高30%~40%，在國(guó)內(nèi)金屬加工液中，切削液一直占有較大比例，大約占50％左右。金屬加工液分類常按金屬加工方法分為切削液和成型液兩大類，或按油品化學(xué)組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。ISO于1986年通過IS06743/7，按油基、水基將加工液分為 MH和 MA兩大類，又根據(jù)每類的化學(xué)組成、應(yīng)用各分為8類和9類，共17類，該標(biāo)準(zhǔn)將目前眾多的金屬加工液的品種均可包含進(jìn)去，我國(guó)已等效采用了該標(biāo)準(zhǔn)，制定了 GB7631.5。
近年來，金屬切削液的發(fā)展和變化主要是在水溶性液體領(lǐng)域。由于這類液體以水為基質(zhì)，其傳熱速度高(水的傳熱速度為油的2.5倍)。等量的水吸收一定熱量后，比油的溫升要慢得多，從而提高了冷卻效果，且可減少油霧，因此水基切削液的用量增大。目前，水基切削液在整個(gè)中國(guó)切削液市場(chǎng)中約占60%，但是水基切削液與油相比存在著潤(rùn)滑性差，其次是銹蝕、膠體穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性、可濾性、泡沫性等問題。這些問題對(duì)切削液在機(jī)床應(yīng)用時(shí)的“油池壽命(Sum p Life)”至關(guān)重要，合理選擇、應(yīng)用、監(jiān)控和維護(hù)，對(duì)使用水基切削液特別重要。根據(jù)我國(guó)目前市場(chǎng)情況，切削液的主要成分有切削油、溶解油、乳化液、合成液體、化學(xué)溶液，以切削油的潤(rùn)滑性最好?；瘜W(xué)溶液是不含礦物油的水溶液，使用前用水稀釋，有良好的沖洗、冷卻效果，并應(yīng)能防止接觸區(qū)域的銹蝕，這類液體主要用于研磨加工，功能在于清洗和冷卻，沒有潤(rùn)滑性。模具加工過程中，刀具的作用是在主剪切區(qū)域把加工材料用強(qiáng)剪切力切除剝落。刀具的推進(jìn)面和暴露的新鮮金屬面之間，由于強(qiáng)烈的附著作用使推進(jìn)面受到高的應(yīng)力。因切割剝落的屑要移過刀具推進(jìn)面，從而形成了第二剪切區(qū)域。在第二剪切區(qū)域產(chǎn)生的剪切作用使刀具受到最大摩擦力。潤(rùn)滑和冷卻作用在此時(shí)同樣重要。但屬于金屬去除的機(jī)械加工種類很多，又各有其獨(dú)特的工況。
隨著模具工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，在模具加工過程中選擇合適的切削液對(duì)于保證產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高加工效率，減少環(huán)境污染都是至關(guān)重要的。一般認(rèn)為，在低速重負(fù)荷切削加工(螺紋切削、擴(kuò)孔和齒面切削)時(shí)，需要充分的潤(rùn)滑，通常選用極壓切削油劑，切削潤(rùn)滑劑的主要任務(wù)是縮小推進(jìn)面與屑的粘結(jié)，作為邊界潤(rùn)滑劑。在高速淺層切削加工時(shí)，冷卻是首要的，一般選用水基切削液，水基切削液的主要作用是降低摩擦熱，帶走熱量。那些切削液難以到達(dá)剪切區(qū)域的加工作業(yè)，給潤(rùn)滑、冷卻造成很大的困難。通常對(duì)擴(kuò)孔、齒輪切削(特別是滾齒)、深孔鉆和鏜孔、攻絲(特別是盲孔)、深套孔、車螺紋加工要精心選擇適用的切削液。
二、金屬加工液使用中的問題及其對(duì)策
金屬加工液在模具鋼材切削、磨削加工過程中具有相當(dāng)重要的作用。實(shí)踐證明，選用合適的金屬加工液，能降低切削溫度60~150℃，降低表面粗糙度，1~2級(jí)，減少切削阻力15~30%，成倍地提高刀具和砂輪的使用壽命，并能把鐵屑和灰末從切削區(qū)沖走，因而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，故它在模具加工中應(yīng)用極為廣泛。
a.冷卻作用在工件切削加工過程中，能及時(shí)而迅速的降低切削區(qū)的溫度，即降低通常因摩擦引起的溫升、冷卻也影響切削效率，切削質(zhì)量及刀具壽命。
b.潤(rùn)滑作用能減少切削刀具與工件間摩擦。潤(rùn)滑液能浸潤(rùn)到刀具與工件及其切屑之間，減少摩擦和粘結(jié)，降低切削阻力，保證切削質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具壽命。
c.洗滌作用使切屑或磨料粒子被沖洗而離開刀具和工件的加工區(qū)，以防它們相互粘結(jié)及粘附在工件、刀具和機(jī)床上妨礙
d.防銹作用應(yīng)有一定的防銹性能，防止工件和機(jī)床生銹。如提高防銹性能，還可部分取代工序間防銹。
上述的冷卻、潤(rùn)滑、洗滌、防銹四個(gè)性能不是完全孤立的，它們有統(tǒng)一的方面，又有對(duì)立方面。如切削油的潤(rùn)滑、防銹性能較好，但冷卻、清洗性能差；水溶液的冷卻、洗滌性能較好，但潤(rùn)滑、和防銹性能差。因此，在選用切削液時(shí)要全面權(quán)衡利弊。切削液性能要達(dá)到以下要求：熱容量大，導(dǎo)熱性好，具有較好的冷卻作用。具有較高的油性或在金屬表面的吸附作用。能使形成的吸附薄膜具有較高的強(qiáng)度，牢固的吸附在金屬表面，起到良好的潤(rùn)滑作用。防銹性好，對(duì)金屬不起腐蝕作用，不會(huì)因腐蝕而損壞機(jī)床和工件的精度及表面粗糙度。表面張力低，易于均勻擴(kuò)散，有利于冷卻和洗滌作用并具有較好的潤(rùn)滑性。使用方便，價(jià)格低廉，要求容易配置并最好適用于多種金屬材料和多種加工方式（如車、磨、刨等），有一定的透明度，在提高切削速度時(shí)不冒煙。對(duì)人體無害，無毒、無異味。不會(huì)傷害皮膚及鼻腔粘膜，不刺激眼睛等。穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。在長(zhǎng)期使用和貯存期間，不分層、不析出沉淀物，不發(fā)霉變質(zhì)。切削廢液量較大，考慮廢液處理，避免造成環(huán)境污染。
1.水質(zhì)
水基切削液需要按一定比例加水稀釋，一般情況下不宜使用硬度超過400的水，因高硬度的水中所含的鈣、鎂離子會(huì)使陰離子表面活性劑失效，乳液分解，出現(xiàn)不溶于水的金屬皂。即使乳化液是用非離子表面活性劑制成，大量的金屬離子也可使膠束聚集，從而影響乳液的
穩(wěn)定性。太軟的水也不宜使用。用太軟的水配制的乳化液在使用過程中易產(chǎn)生大量泡沫。配制乳化液的水的適宜硬度應(yīng)為50~200，可用去離子水和未經(jīng)處理的工業(yè)水混配使用，一般禁止使用處理后的污水、含化學(xué)物質(zhì)的水和二次水來配制乳化液。鍋爐用的軟化水也要慎用。硬水地區(qū)的用戶可采用碳酸鈉法把水軟化后使用，要防止軟水后水的pH值過高，軟水劑使用過度會(huì)破壞乳化液的穩(wěn)定。
2.泡沫
水基切削液和凈切削油在使用中會(huì)發(fā)生泡沫過多的問題。泵速過大會(huì)造成液體湍流，或者油管阻力形成噴射會(huì)增大液體的泡沫。不同性質(zhì)的切削液相混(如凈切削油與乳化液相混)也會(huì)使泡沫增多。機(jī)床變更切削液前要洗凈油槽和循環(huán)路線。此外配制乳化液時(shí)要避免激烈攪拌和空氣攪拌。過度軟化的水和含堿的水會(huì)增加乳化液的泡沫。流體循環(huán)泵密封不嚴(yán)也會(huì)增大液體的泡沫。泡沫的危害使冷卻潤(rùn)滑液失效和油槽容積的浪費(fèi)。泡沫嚴(yán)重的冷卻液會(huì)造成機(jī)床、刀具和工件損壞。
避免產(chǎn)生泡沫的方法有:在集中冷卻系統(tǒng)中，管路分級(jí)串聯(lián)，離冷卻箱近的管路壓力應(yīng)低一些。保證切削液的液面不要太低，及時(shí)檢查液面高度，及時(shí)添加切削液?？刂魄邢饕毫魉俨灰?。在設(shè)計(jì)水槽時(shí)，應(yīng)注意水槽直角不要太多。在使用切削液時(shí)應(yīng)注意切削液噴嘴角度不要太直。
3.機(jī)床的密封
經(jīng)常檢查機(jī)床的軸封(特別是用乳化液作為冷卻劑時(shí))，防止切削液串入機(jī)床齒輪箱、床頭箱或其它密封的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)。乳化液如果進(jìn)入礦物油潤(rùn)滑系統(tǒng)將使機(jī)床磨損。大型模具加工車間常采用集中冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)。這類循環(huán)系統(tǒng)的冷卻液不停地循環(huán)使用，油池壽命十分重要。要注意確保液體循環(huán)路線的暢通，及時(shí)排除循環(huán)路線的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成堵塞。切削液的濃縮液和機(jī)床漏出的油中，在有氧條件下，每 20～30min分裂為二。而厭氧菌生存在沒有氧氣的環(huán)境中，每小時(shí)分裂為二，代謝釋放出SO2，有臭雞蛋味，切削液變黑。當(dāng)切削液中的細(xì)菌大于106時(shí)，切削液就會(huì)變臭。
控制細(xì)菌生長(zhǎng)的方法有：使用高質(zhì)量、穩(wěn)定性好的切削液。用純水配制濃縮液，不但配制容易，而且可改善切削液的潤(rùn)滑性，且減少被切屑帶走的量，并能防止細(xì)菌侵蝕。使用時(shí)，要控制切削液中濃縮液的比率不能過低，否則易使細(xì)菌生長(zhǎng)。
由于機(jī)床所用油中含有細(xì)菌，所以要盡可能減少機(jī)床漏出的油混入切削液。切削液的pH值在8.3～9.2時(shí)，細(xì)菌難以生存，所以應(yīng)及時(shí)加入新的切削液，提高pH值。保持切削液的清潔，不要使切削液與污油、食物、煙草等污物接觸。經(jīng)常使用殺菌劑。保持車間和機(jī)床的清潔。設(shè)備如果沒有過濾裝置，應(yīng)定期撇除浮油，清除污物。
4.勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境
影響人身健康和環(huán)境的主要原因是切削液所含的基礎(chǔ)油和各種添加劑。切削液所含的高密度礦物油(相對(duì)密度大于0.9)屬高芳烴含量的礦物油，易被乳化，但其中的多環(huán)芳烴(PCAH)是致癌成分。亞硝酸鈉和三乙醇胺曾被廣泛用于乳化液中，是有效的防銹劑。由于亞硝基二乙醇胺被證實(shí)為致癌物質(zhì)，70 年代有些國(guó)家已禁止使用。另外，為了避免模具操作工接觸切削液中的油、菌類和金屬屑而產(chǎn)生的油疹和毛囊炎皮膚過敏，操作者應(yīng)涂保護(hù)油、穿工作服、帶手套，應(yīng)注意避免皮膚與切削液直接接觸。
三、金屬加工液未來走勢(shì)及應(yīng)用案例
中國(guó)政府“保增長(zhǎng)、擴(kuò)內(nèi)需”的政策舉措正在付諸實(shí)施，重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的振興規(guī)劃也相繼出臺(tái)，金屬加工和數(shù)控機(jī)床被列入珠三角規(guī)劃綱要，東莞市政府撥?？?0億用于東莞各中小企業(yè)進(jìn)行擴(kuò)展，我們可以看到東莞及華南地區(qū)的模具企業(yè)購(gòu)買力在提升，轉(zhuǎn)型所需要的產(chǎn)品將更加廣泛和對(duì)新產(chǎn)品要求更多。隨著金融風(fēng)暴慢慢遠(yuǎn)去，中國(guó)模具及其加工市場(chǎng)將再次振興！經(jīng)歷過經(jīng)濟(jì)危機(jī)的考驗(yàn)后，深圳市模具技術(shù)學(xué)會(huì)專家委員羅百輝指出，模具行業(yè)金屬加工液用戶的需求將向高效節(jié)能、健康環(huán)保、經(jīng)濟(jì)成本方向發(fā)生變化。
1.高效節(jié)能的潤(rùn)滑技術(shù)
模具制造行業(yè)一直堅(jiān)持不懈地努力創(chuàng)新，力求在保持加工質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)率。制造商和供應(yīng)商都在不斷尋找各種途徑去實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。潤(rùn)滑與機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)息息相關(guān)，有人形象地把潤(rùn)滑油比喻為機(jī)械設(shè)備的血液，可以說失去了潤(rùn)滑，就沒有機(jī)械設(shè)備的存在。高效合理的潤(rùn)滑技術(shù)是保證和改進(jìn)機(jī)械設(shè)備節(jié)能、高效、長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本措施，是機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的命脈，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活福利服務(wù)的應(yīng)用科學(xué)。因而先進(jìn)的潤(rùn)滑技術(shù)和高性能的潤(rùn)滑劑的開發(fā)和應(yīng)用是保證人民生活和工作及各行各業(yè)機(jī)械的節(jié)能、高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。沒有高效合理的潤(rùn)滑技術(shù)就沒有先進(jìn)的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，也就不可能有先進(jìn)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的繁榮，因此各工業(yè)國(guó)都十分重視先進(jìn)合理的潤(rùn)滑技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。據(jù)日本有關(guān)摩擦經(jīng)濟(jì)文章指出，1970年日本因改善潤(rùn)滑技術(shù)而年增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)效益2萬億日元，名古屋鋼廠僅改善潤(rùn)滑技術(shù)一項(xiàng)，就實(shí)現(xiàn)年增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)20億日元，同時(shí)機(jī)械設(shè)備事故減少了百分之九十。
目前，全世界機(jī)械能源有效利用率平均只有30%左右，能源總耗量的50%～60%消耗到機(jī)械設(shè)備摩擦上。據(jù)德國(guó)沃格甫爾教授測(cè)算，全世界生產(chǎn)能源的1/3到1/2損失在摩擦損耗上，而英國(guó)焦斯特教授指出世界消耗能源的30%～40%消耗在摩擦損耗上。當(dāng)然摩擦磨損一部分是不可避免的，但隨著摩擦潤(rùn)滑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和潤(rùn)滑管理水平的提高，其中一部分是可以省下來的。日本通過規(guī)定節(jié)能潤(rùn)滑設(shè)計(jì)和操作，以及采用節(jié)能型潤(rùn)滑油脂等措施，使機(jī)械磨損大大降低，節(jié)省動(dòng)力10%～20%，單是采用節(jié)能潤(rùn)滑油脂一項(xiàng)，內(nèi)燃機(jī)能節(jié)省燃油可達(dá)5%～10%，節(jié)能型機(jī)械油、液壓油可省電7%。
2.健康環(huán)保的金屬加工液
金屬加工液在模具制造中主要起潤(rùn)滑和冷卻作用，兼有防銹清洗等作用。對(duì)于頑固油份的清洗到目前為目止仍以氯代溶劑最為經(jīng)濟(jì)有效，但基于環(huán)境保護(hù)與人體安全，大多數(shù)的氯代溶劑均巳被限制或禁止。澳拿石油（中國(guó)）有限公司AONA一直把全部力量集中于精密制造業(yè)，長(zhǎng)期以來默默為眾多模具工業(yè)生產(chǎn)商提供金屬加工油及相輔清洗劑。DH200 系以烷基溴代物為原料的新型溶劑，在經(jīng)劑與性能方面都接近氯代溶劑，而DH200不易燃/不含乙烯/不含氯分子/不破壞大氣的物性與高洗凈力類似三氯乙烷，三氯乙烯，且具有低臭氧破壞系數(shù)（Ozone Depletion Potential=ODP）、低暖化系數(shù)(Global Warming Potential=GWP), 而且沒有閃火點(diǎn),是目前氯代劑最佳的替代品之一。美國(guó)環(huán)保組織已經(jīng)在數(shù)年前立法通過使用DH200替代氟氯烴,是目前最優(yōu)秀環(huán)保清洗劑。
為了能夠積極的保護(hù)環(huán)境，同時(shí)又能優(yōu)化您的生產(chǎn)工藝，您能做些什么呢？事實(shí)上，您可以與化學(xué)品供貨商合作，進(jìn)一步優(yōu)化您的化學(xué)品添加量。您可以根據(jù)特定的金屬加工工藝，根據(jù)推薦的液位來管理好一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，這會(huì)達(dá)到最好的成本效益。另外，您還可以根據(jù)產(chǎn)量趨勢(shì)，考慮最佳的液位和流量來管理您的系統(tǒng)。
3.經(jīng)濟(jì)成本的金屬切削液
經(jīng)濟(jì)危機(jī)席卷全球，人們開始設(shè)法減少金屬加工液的使用。目前在應(yīng)用的主要的方法有：減少化學(xué)品的添加量、使用較小的過濾系統(tǒng)、微量潤(rùn)滑（MQL）的應(yīng)用。只考慮減少化學(xué)品的添加量，可能會(huì)使你的整體生產(chǎn)成本提高。刀具由于缺少潤(rùn)滑或濕潤(rùn)，其加工性能就會(huì)逐漸下降（刀具使用壽命減少），經(jīng)常需要清理系統(tǒng)從而產(chǎn)生很高的化學(xué)品和廢液處理成本。如果只考慮采用較小的過濾系統(tǒng)，必須能夠?yàn)榈毒咛峁┳銐蛄髁康睦鋮s液，以達(dá)到最大程度的冷卻和潤(rùn)滑，并使其能夠進(jìn)行有效地除去金屬屑，也增加了相關(guān)的加工成本。采用微量潤(rùn)滑（MQL）在切削接觸點(diǎn)上快速地噴射少量的冷卻液進(jìn)行切削，任何冷卻液都不循環(huán)使用，而且許多工藝十分簡(jiǎn)單并不需要采用高液位來沖洗刀具。
雨辰宏業(yè)金屬切削液有七大特點(diǎn)：
（1）.超長(zhǎng)使用壽命。正確使用情況不用更換，只需添加。
（2）.超強(qiáng)防銹功能。對(duì)加工工件和機(jī)床部件及油漆有超強(qiáng)的防銹和保護(hù)功能。
（3）.超低的使用成本。用普通自來水稀釋成3%~15%（視材質(zhì)和工藝定）濃度的工作液，使用成本超低。
（4）.超高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。不含亞硝酸鹽、磷和其它有害物資，充分保障使用者的健康。
（5）.超群的綜合性能。冷卻、極壓潤(rùn)滑、清洗、殺菌、浮油、沉降等性能達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
（6）.超寬的應(yīng)用范圍。多種設(shè)備、多種材質(zhì)、多種工藝，都可應(yīng)付自如。
（7）.超簡(jiǎn)便使用。
管理好你的系統(tǒng)除了要考慮冷卻液的費(fèi)用之外，還要全面考慮到所有相關(guān)的其它各因素，例如泵、刀具、零件的光潔度、過濾器的介質(zhì)，從而降低您的運(yùn)營(yíng)成本。這樣您不但能夠降低化學(xué)品的使用量從而減少對(duì)環(huán)境的影響，而且還可以將節(jié)約的資金投入到有效的空氣處理系統(tǒng)之中，從而提高我們?nèi)粘：粑目諝赓|(zhì)量。
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