不锈钢加工中切削液的选择

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金属加工切削液是机械加工工业的重要配套材
  U3 x, w! H: T6 d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
$ C5 A1 C3 K  n8 i% X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
工配套切削液的发展。
7 e4 B6 e2 F4 V3 L( e7 B1　不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求
( e+ }- a' z: ]2 z: q' Y! n  M(1)加工特点
; G. E, J$ |! Y" B  d  K9 h由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、
5 y% S! _, \% ]) b屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度
# K1 ]  f% u5 k. B3 [亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等
& H0 t( m, _$ T& e4 N/ s特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
; z" U/ X  p& l4 I! r, o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
) y4 e9 f" ?8 ~6 W重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈
+ Z( C0 P! ~# z. U5 W4 k4 Y5 ^  @钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度
# i9 z! a: I# M0 d4 d! m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
一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
9 d* r; r. D% {7 T, v1 K存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的
2 p, ]& O+ `* H9 t9 N, ^. w# S润滑剂膜完全分离,阻止了物体间直接摩擦。对于不
. ?- A2 U% ~' v$ r锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具
8 u' B3 M/ T5 {  h$ K# g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
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
  k9 S2 L4 J- G. j2 {* O5 A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
剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
  U9 j* o/ ?. Z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
% T- l  e+ ^/ [9 k3 D7 D不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用,出现金
* T7 u: b3 f4 b% u% v6 J/ ^3 O0 l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
; C$ j2 b- j- w5 s2 g加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
7 l3 d0 z3 o9 s. q* H0 E* l& V膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具
* z2 K5 Q) m0 B3 r' h磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用
+ b; G% `0 o* h6 t( c6 e& \含有极压添加剂的切削液。
( b! |$ m* j+ ]: ^" C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,
4 X7 W# S, _% }2 o& 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。
* B- |( b3 n. y  _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
5 t! a2 d# K: e1 X8 J( N+ k的防锈清洗性能。
2 Q5 X& V2 x; W2　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
5 v0 A2 `+ Q: V, @+ b锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
5 M/ B% u  E  J8 {性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
" n. V" ]/ ^; T, I由于加工余量大、产生热量多未能及时散热而使切削
. k4 u6 w3 s/ A  o7 r- d/ ]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。
. e7 H' t) x3 {, u4 Y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
- u/ a% T' r' u4 _$ Q; Y% D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
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
冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工
的特殊加工要求。
8 F4 l  a2 }# R5 \刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
3 ?" B$ @5 F4 p切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
判定标准:VB=016mm
% w; C  Q' f5 u# t图1
1 F3 P4 X; e/ Y微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
+ Q7 f+ _( R5 @7 t% I8 a  F' `. J5 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
+ q  i4 N; C9 f( Q液特有的组成,使得它兼顾了油基切削液、乳化油及
) |$ v( o' d/ J  ?( v  t4 |纯合成切削液的优点,具有优良的润滑、冷却、渗透
( _. Y; K# R6 Z. g& Y6 Z和防锈性能,能有效地满足不锈钢的加工要求。在不
( [; T0 @# m% M1 G5 g" T锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
2 B/ x" t# [2 G' Y6 G$ r工的理想切削液。
, A+ P. h3 D9 a9 E- V1 \图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
# Y/ s( H+ P, h$ @- S8 [用度。
: v' y# Q; O1 j( K# o+ R. f& U( i目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
! F( C$ c; D/ j% J, ^' r7 @/ I5 i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
好,并取得了较为可观的经济效益。
参考文献
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