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
; ?* c6 }* A9 i0 q6 x( p% Q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
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。
1　不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求
# Z9 J+ ]0 |. n% j- D1 `(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、
3 ]5 Q! r! F1 p; |' k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
特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
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
重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈
* {, a- t0 d( i: j/ t3 _, S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。
: ~, Q+ T) V) c(2)不锈钢加工中对润滑冷却液的要求
* i. e) R6 O, ]  k1 J* r. x一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
7 `/ H/ c6 D- s  H! K0 H( s' g存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的
2 S' p/ _$ `- H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
! M8 b7 l  A2 i/ ^& V; p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
$ X! u$ O4 ?2 h: W; z# f" j态。因此,对于不锈钢这种难加工材料,它在切削加
! D7 g# [1 ~, M" A# k8 Z! q工时是以边界润滑为主的。
7 x) X  M) k: M# w( m; U$ f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
+ M! ?; i# z5 n是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于
& ?. G0 {5 Y3 r+ D4 x不锈钢在切削加工时的切削温度高,在高温下,这种
) l- u$ O4 H2 x4 x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
不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
% n% a" \: b: b  U加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
3 D/ o/ ?% T- w/ X0 p9 P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
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
热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
' W0 P( A5 ~. o+ l$ s$ M) q使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及
: A2 M4 ?7 ~- S6 v& y' R一定的刀具寿命。
& G% a. a7 _% ^, i# ~5 A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
3 U- I( N- d5 c& g% C: j的防锈清洗性能。
2　不锈钢加工中切削液的选择
5 P1 Z- C+ v" r. S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
+ M: P* g4 Z& B锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
; ]/ G1 s4 k. x8 q6 [& B# E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
5 U& Y. W8 J& Y; a+ C7 h8 n6 f2 ~' F削时产生的热量从而达到理想的冷却效果。
  t3 ~! m" I5 a5 ^水溶性切削液又分为乳化液和合成液两种,合成
- K/ A% L, ]% z  J7 D" O& y5 I0 L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
( O% I% B9 X* F! k; D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
, f' [8 J/ V3 w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
% t: ]6 j7 T0 B- m1 [油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得
+ l- G  J- g1 q9 h8 i+ X2 r/ f冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工
* b3 M4 z: w6 G) E的特殊加工要求。
  X! C; q. z/ i刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
5 d: l( Y( I/ c& s: T) @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
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,
' H! L  {3 z! A8 I  Y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
" @7 r- Y, q- H% L  _6 u: `* B, h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
* v( z( l2 |1 e8 r9 N; `; A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
工的理想切削液。
6 p9 W* \7 M( \8 U# r图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
8 z, m' k1 Y7 n3 u' p/ J1 k用度。
目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
3 y+ f, w0 z/ e& ^5 n许多,其中广州机械科学研究院研制并生产的BQY不
3 ?4 T; h; @' B+ k2 V2 L( R' R: g5 |2 G锈钢切削液、WEP微乳化切削液都是上述类型的切削
) Y" B! @9 L- p% M! [, t" _, ?3 b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。
; ~$ h& G7 c8 }' i4 e参考文献
+ q1 @& E$ M( p0 X6 P[1]金新元,国内金属加工液的现状与发展,润滑与密封。
+ y' `+ c( H! W# I4 P7 ?[2]樱井俊男(日),切削液与磨削液,机械工业出版社。
, \: y2 ~" Z1 X0 U; I9 J* N. Q[3]王毓娟,BQY不锈钢切削液的研究。
' k8 V. i8 d  r[4]孙建国等,论绿色切削液的必要性和可行性,润滑与密封。
[5]欧风,石油产品应用技术,石油工业出版社。