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
9 _- T' V9 _* [: x' f$ x; H料,它是随着机械加工工艺的进步而发展起来的。人
3 C9 ?' c+ k, j' E3 f们使用切削液最早是从水开始的,后来使用简单的水
  u7 b# q# L% N  O1 o6 |$ H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。
% y$ G8 \1 F9 h1　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、
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
5 M( J* u% z* F' ?特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
' a, V9 q; ]4 X1 A( V/ G4 i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
1 |6 u) N* v6 k! l. T" t) ]) ?钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度
% |! O+ d! f( @6 v5 R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
  v9 X# @" F1 P一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
' J* N& V4 |" P1 i0 @/ `0 U0 U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
% J* U8 p6 E4 D' ~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
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
' i% F8 r! c# A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
  L7 B1 e" b. }! L  \. U; ~  ~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
: V" G0 X8 g) L7 E属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜
' L. d% o3 ]8 a' l+ Y6 A" f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
4 H" q1 k# ~; U4 I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
& c, ^) w0 Z# r3 C含有极压添加剂的切削液。
8 n1 ]! z+ r8 g- |- O  P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,
: i# e/ t) H: x8 C% D7 R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。
* J! }% s  p. Q+ H5 ]7 i  L所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
. x+ }0 Y% M) [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
( `2 t) r3 D! v+ U, V' X8 B0 A' _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
: B9 Q6 R& @% H) f$ k锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
8 r( d$ r/ c0 ~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
# y0 G) N, h7 G$ x液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较
9 y# R- N! v4 t6 p4 E5 D3 a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
" v: a5 a  e+ _' n4 W" w9 |的特殊加工要求。
刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
6 Q  F7 H! N3 q刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
; r  s# q6 ]7 J8 K4 J  A9 o( o" t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
0 o; [% Z$ f2 I# Y: @8 n+ ?& K是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,
, m' T% ?( V0 s5 g* }& i" S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
8 P  x' p( M7 W0 v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
" R3 ~0 L% N* ?+ q" ~3 Y和防锈性能,能有效地满足不锈钢的加工要求。在不
: u+ X4 S; |# {0 [锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
, k* m8 q5 ?9 @$ P$ \4 Y! O2 P) P工的理想切削液。
图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
( N( l7 f4 G5 o- M! ]用度。
% I. R3 c5 ]/ L& D7 L9 B目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
+ ?5 C' _8 b" J/ F+ g, E( G) N0 D: b% f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
! S  u1 s( r, }/ z1 z% D8 x0 b液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
) B: t1 K  U9 W4 G/ S好,并取得了较为可观的经济效益。
# M  v7 J! ?8 a: i7 h5 V/ n参考文献
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