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
7 \$ t4 J; H3 w6 ?: T3 C基溶液和动植物油。直到20世纪初,人们能够从原
7 O( w" S9 f6 w  J3 O1 g, n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
/ b& z2 @; ^" b# E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
3 p2 R/ A6 k2 K$ E, S& C5 P. u" n% E(1)加工特点
由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、
7 P$ P$ q; g; X( R屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度
亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等
$ ^! B+ B* _  l9 Y特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
7 h$ S8 K. d# f! Y5 l* A! O子仪表、国防等工业部门。在物理性能方面其导热点
, O. F: y7 Y% y  @# i4 T% E较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特
7 W7 H4 `( D0 ~9 U点,即:①切削力大,②切削温度高,③粘刀现象严
重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈
; C* T" Y# q8 j& ^( [! k+ q钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度
高,出现刀具寿命短和加工工件表面质量低等现象。
(2)不锈钢加工中对润滑冷却液的要求
' }3 V* B' T% O' H" U2 B- Q/ y一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
$ b# G* @6 K" [2 |& [5 c) ~存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的
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
/ @3 z! x; U, i高的压力下,润滑剂膜完全被压破,刀具和切削发生
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
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
" D0 F- h, O0 r剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
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
, z3 G6 Y. |' l2 J属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜
3 B. V+ y5 I, e/ ]不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
0 L- D  n8 A8 t加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具
$ x; ?% V) l, p9 W- s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。
7 a) M! B9 P0 k* m: G此外,由于切削不锈钢时切削力大,产生的切削
4 d% F3 h& ^7 G, J热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
( v& C: F7 A' s使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及
一定的刀具寿命。
所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
$ y) c9 ]! N/ a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
1 L! c( E! k- g6 x切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
9 F' `& B' z1 x9 [性来看,油溶性切削液的冷却效率是很低的。对于不
锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
' M3 S5 r9 D3 Y/ Q性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
4 M3 D* h( v% E* M! m" w由于加工余量大、产生热量多未能及时散热而使切削
油冒烟,从而影响加工。水溶性切削液能迅速传散切
1 I3 T0 H7 J' q$ x削时产生的热量从而达到理想的冷却效果。
水溶性切削液又分为乳化液和合成液两种,合成
, g4 z- \8 u% U$ U液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较
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
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
: k0 I8 a# W- P  W锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于
油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得
: y8 p, [& o* _* g7 M' L冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工
5 r. j4 O% ^# e- t$ ^" J的特殊加工要求。
刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
, @! ]# x6 q7 E/ F1 j刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
判定标准:VB=016mm
0 y. @3 R4 A1 u* J/ E( I7 L% |图1
微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,
  W- t) T, k4 J2 |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
液特有的组成,使得它兼顾了油基切削液、乳化油及
纯合成切削液的优点,具有优良的润滑、冷却、渗透
和防锈性能,能有效地满足不锈钢的加工要求。在不
" c0 J9 P2 u4 T' F& J6 y7 }3 F锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
- A' }8 I" P0 z$ ]2 W工的理想切削液。
0 {0 H: Y- j- a+ b图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
" C4 K' j2 C% p4 V用度。
- u; t* v% {2 t2 ^" i$ o目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
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
液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
- X1 H2 z$ E3 ?2 J, K好,并取得了较为可观的经济效益。
参考文献
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