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
料,它是随着机械加工工艺的进步而发展起来的。人
3 b  G  l. h0 V' ~4 q6 a( e们使用切削液最早是从水开始的,后来使用简单的水
% ~" H' k8 z9 p9 J) @基溶液和动植物油。直到20世纪初,人们能够从原
+ B! }& g. `3 V) I9 l2 n油中提炼出大量的润滑油之后。尤其是发明了各种润
" p- i/ V: R  ?  ?2 U: ~3 k: q: T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。
1　不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求
6 s  b7 V; ?7 U! |/ G) X1 s(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、
0 X; c3 g) M, [+ c+ d% n4 F6 x! a( @屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度
% v$ n' I: h* k: S: c% j亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等
" Y0 \+ l, G& y特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
3 E( k- n" Q( I6 y/ A5 b0 \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
( b: H! O- ]8 X6 U点,即:①切削力大,②切削温度高,③粘刀现象严
4 u5 g$ W5 w4 K6 T; U  m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
& h! ^1 A0 i9 ~: G' w一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
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
# D: \3 h+ o3 Y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
8 Q( [" h7 C5 h! C工时是以边界润滑为主的。
/ x' L  K2 G+ @; f在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑
# c, ?8 d) d& A% a$ h. B剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
! R+ ]4 N( k8 r4 C% p% B2 h是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于
; M- d$ c3 V2 d9 H% Z不锈钢在切削加工时的切削温度高,在高温下,这种
1 M3 C0 L+ w/ n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
) z; V6 Y& n: @不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
3 [& w2 N( m, l9 G& T; Y5 w膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具
: c' a4 o  I3 l+ u9 i4 y6 }0 k磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用
! k- s/ a6 Y5 A$ U5 R0 t. z: M8 [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
3 `/ T# i+ r4 ^9 a热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及
5 R8 s7 B9 v9 `: Y一定的刀具寿命。
/ x9 I- @5 W* L) ^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
的防锈清洗性能。
2　不锈钢加工中切削液的选择
9 ~: E* W% p( b: `5 W切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
; c  I5 R. S2 L) e* U8 T2 L- V性来看,油溶性切削液的冷却效率是很低的。对于不
1 V$ e& S1 O/ ~: h/ x5 C, C1 g锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
% ~; ]8 k; U+ v) j8 |9 U3 _性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
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
7 \7 b: y0 s+ T2 V7 j  l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
/ k8 Z3 p8 C  ?. d  H3 v: o" R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
# }7 R& \5 r: D; }6 P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
( e5 q' }' t! t8 c锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于
+ J) C& J: a( p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
( f7 x0 m7 @8 w6 S的特殊加工要求。
$ A) `. `& i9 a* \  C% K. t8 m  K刀具耐用度(min)
$ K8 t7 K9 Z+ Z6 S' d+ n7 |' H+ l工件:18-8不锈钢(SUS7)
刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
; T+ o5 M  ]- I" G判定标准:VB=016mm
图1
- j; J/ I7 @0 F5 [+ t4 o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,
/ ~0 B8 i8 M0 x8 x- N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
( X0 {9 p, V5 m& E( R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
工的理想切削液。
8 ~. q7 W7 D7 M+ j! ^图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
9 r- l$ c4 Z, x用度。
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
/ y7 L: P2 h6 G! y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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