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
7 C2 Q  ?: J9 p/ u  B/ H1 h7 I们使用切削液最早是从水开始的,后来使用简单的水
基溶液和动植物油。直到20世纪初,人们能够从原
1 Y% A* I) ^6 X2 J) S油中提炼出大量的润滑油之后。尤其是发明了各种润
$ u$ O( Y; X% y8 W) O) o4 [- x滑油添加剂以后,才真正开始了现代意义上的机械加
工配套切削液的发展。
+ z: A* h) H6 F$ b# w4 ]0 v1　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
由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、
- C0 G4 [6 Z: O+ m# i屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度
2 Y' S6 n' W! b* L* X2 s2 W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
& K7 I/ n: {; J7 x. M& ^6 j子仪表、国防等工业部门。在物理性能方面其导热点
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
# B8 _# _1 |* ]; O7 _  u7 D( e3 R4 }重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈
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
: W" x* |! F- S* V一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
3 I7 Q# i: f3 e- y$ Q存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的
% m3 o" F4 R$ H. R润滑剂膜完全分离,阻止了物体间直接摩擦。对于不
4 @# L+ r+ }$ ]- a+ i锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具
8 w3 Z/ \3 A& I面和切屑间的垂直应力,一般可达数万牛顿。在这样
) f3 N0 z7 m/ |8 J% ?5 G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
8 l3 A3 a  S: P- a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。
9 b& ~, k* o, W% E0 v在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑
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
" K, I2 g' Y/ n4 @0 v" G不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用,出现金
属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜
0 z! i' Y1 I/ g% Q" X: N8 i不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
( f4 w5 j; h  L3 L/ N/ `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
磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用
% K6 E2 R3 a0 K1 L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
# f; Y2 T; B. d; i7 \$ v; j热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
/ }5 a, l' V. b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。
3 d# E8 X6 u6 U% I所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
: b4 U' ]8 P( {8 D4 M* B有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定
! k- ]' G: D: E& M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
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
8 |" H1 R5 R5 Q3 K$ K性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
. r* u  I- Y# f6 l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
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
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
( a6 G3 U% f$ t, j1 s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
1 Z# I  a3 q1 J! [& ?难度。所以它很难满足在切削时以边界润滑为主的不
: B7 e3 M9 H+ p锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于
) y0 x4 H" q" `2 t$ P+ V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
7 }$ o$ C; O% m的特殊加工要求。
: r1 ^( H: {  G) ?) k刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
7 {1 q; A1 H7 O  m刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
, i% `" ~& ?4 k+ Y判定标准:VB=016mm
, c# t; Y6 ]* D3 j$ V2 w1 T+ {图1
+ P  e  m& D/ j; Y* v2 F微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
2 D, [0 i% ~$ b( @. b( ?# ]! S" c是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,
6 ~; K7 X* K1 i& ~# I. E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
锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
7 `  L9 }' `5 W9 W7 K6 `工的理想切削液。
9 X6 v/ m) T* b- ]% S图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
- }! X- _5 O1 z5 M用度。
目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
8 {, ]  e1 }+ z& e( |许多,其中广州机械科学研究院研制并生产的BQY不
5 O' F. j! n0 g" {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
好,并取得了较为可观的经济效益。
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