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
+ G5 q" H+ `* t: q$ V! m料,它是随着机械加工工艺的进步而发展起来的。人
) m, g1 P) w; f9 V3 R: Z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
. K5 }) {/ P; i1 \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
) P1 `0 I+ v! E# j. [(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、
9 ]  [* E- [: [5 Y- P' v" ^. f4 G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
( s$ Y4 s2 j4 ]较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特
) g* n% d0 F$ j) h8 Q8 k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
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
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
7 w& u' w0 a* B8 ]# ~& a9 C0 j' N锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具
- q$ M( j3 r4 r& O+ o: E( O0 }面和切屑间的垂直应力,一般可达数万牛顿。在这样
4 M+ D  \# U$ V; g高的压力下,润滑剂膜完全被压破,刀具和切削发生
+ B7 x3 I! i- M- U% W) N直接摩擦,得不到流体润滑因而近似于边界润滑状
+ D. i0 q* i& I3 O态。因此,对于不锈钢这种难加工材料,它在切削加
! ?; X3 g5 b( R工时是以边界润滑为主的。
5 N+ h% }6 |. a( J) E在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑
2 X7 S  J5 J  Y; S剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
( V2 O! }4 Z& T5 F0 `# X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
* l& X- S9 H6 [4 O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+ n% ?7 h" }0 K3 f, h% T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
1 w9 t; g0 L* R1 t$ q5 a磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用
8 O9 p4 t: i9 _/ g! e) Q7 m含有极压添加剂的切削液。
+ [6 t( F5 N+ R" k$ w$ r2 `: M此外,由于切削不锈钢时切削力大,产生的切削
$ o4 b3 H+ a6 c- D$ C* a热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
" S' u/ A* q7 L5 Q3 \使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及
) {1 R' c0 ?" r; j$ u7 ?$ q一定的刀具寿命。
/ \- a- u/ T0 t. W% G, o所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
& w5 N" e2 v/ O有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定
7 |3 U, `5 H- {) N9 t的防锈清洗性能。
2　不锈钢加工中切削液的选择
$ S) v$ V0 P' s; ^) X% ?切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
, G8 ?" n: t; |- v  h9 }; ?* y  _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
性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
, r8 a. u! \/ j( K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。
9 C2 \( ~7 O; v0 y: a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
6 d- ^) D& Z( U: c3 I3 b( e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
9 h$ t, _' ]: M2 P难度。所以它很难满足在切削时以边界润滑为主的不
  z6 T* @8 z' s5 `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
$ P5 u1 A! N  A( b/ x$ D& Z9 m的特殊加工要求。
刀具耐用度(min)
8 b6 k1 n: E& X# v  D. W/ p+ A6 I工件:18-8不锈钢(SUS7)
% W8 S3 X5 W; h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,
. X9 b4 r6 K+ G  A. i7 J1 o' t但其含油量远低于乳化液中油的含量,表面活性剂含
. f2 n: M; e2 X1 h量高,使分散在水中油滴微粒的直径比乳化液小,渗
/ h" G7 f* e6 |: H4 _4 d9 ?; [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
$ a6 i# C( }, `$ @1 O8 Y/ s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
9 [, f# p# G3 e# s0 b/ k. T! Q, l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
锈钢切削液、WEP微乳化切削液都是上述类型的切削
4 _6 P$ u( L5 Z( \6 t6 M液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
1 h& t0 ^2 B& o! O( s好,并取得了较为可观的经济效益。
; v0 o2 G0 q8 C6 |参考文献
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