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
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
6 ^4 O  F  ~- x/ n" 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
3 i" l6 `! f6 v" s/ a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。
  Q7 l( g5 q* c5 s7 W$ e' |/ x1　不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求
( T- Y$ E7 b2 i, `(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
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
# O6 H0 Y# g7 `3 Y较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特
% J' q& T, r  g/ |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
) |8 i# v, p9 A7 I" ]3 y- i钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度
0 O; ~3 T8 {6 f) M7 J. v2 S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
( R0 ]. E- V& j- `锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具
6 C6 j: a) Y1 Q5 h' w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
- u( M3 S: |1 v4 J6 Y$ p8 \) u; U3 j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
剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
0 L+ O+ B4 G2 k. g9 s9 a是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于
# A7 p9 j9 V9 B' F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
属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜
8 E3 w" f, f7 {* ~: U不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
% h- A2 g( i  R* \. L; P0 r加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
6 P- ~( `& u' `6 \% ~膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具
4 H) [" \) n! T8 r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
2 K! J: R7 F) f& G7 X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
# f1 L6 U/ Y2 z一定的刀具寿命。
2 q+ r( O$ g3 F0 l. y) I$ D所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
  v2 Z9 f) H" s( T$ ?4 Z有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定
7 L& H5 m" s4 g, v( t7 |# x的防锈清洗性能。
2　不锈钢加工中切削液的选择
: k% O* c4 V5 Z# r- Y切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
* I' ]" I9 u* a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
  u( v/ z3 T5 Q  @- o7 L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
! C3 ]3 A: t/ \: `$ a1 E7 a+ B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
8 {0 _0 Y* x+ \液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较
: j% E7 ~: y' `+ b* x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
( ]  D6 Q$ u. N# d与屑之间接触长度变长,剪切角变小,从而增加切削
1 M/ }" T% N+ z; o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; L3 P1 w1 [% O. ]4 `( t: \) T油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得
, C# H# F7 \" X. C/ @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。
刀具耐用度(min)
工件:18-8不锈钢(SUS7)
: _) g+ `7 c+ Z8 Y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
3 r. V( }; n3 i图1
% B7 W7 u9 k' l, A! g- J1 M微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
4 X& c- U0 V% {5 u0 A& G* l* R* D7 H是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,
* b$ e7 A$ v2 p( F' ^0 @6 Q但其含油量远低于乳化液中油的含量,表面活性剂含
0 d6 P. D' j* o: w6 Y  w+ k+ s量高,使分散在水中油滴微粒的直径比乳化液小,渗
! e' G1 g4 N+ L- Q- [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
8 x* F6 v6 h' r! d; t+ E锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
  D# D: k; y) V( U: W工的理想切削液。
  M2 W6 v! z$ d图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
用度。
目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
9 i% ?  I& C' G0 W3 R0 x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
! e) t0 i0 g9 t液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
' |3 j7 F2 @- i" |+ x好,并取得了较为可观的经济效益。
. h6 p% D0 C+ A$ n3 c$ w参考文献
% [6 d$ o* l9 T$ O' Q/ @) O% H: v[1]金新元,国内金属加工液的现状与发展,润滑与密封。
3 V. U5 G7 o; k! A) @/ n[2]樱井俊男(日),切削液与磨削液,机械工业出版社。
! y( f5 f- b( W; f3 |1 j4 S3 J[3]王毓娟,BQY不锈钢切削液的研究。
[4]孙建国等,论绿色切削液的必要性和可行性,润滑与密封。
: N  ?2 e& C6 e6 P: V# P[5]欧风,石油产品应用技术,石油工业出版社。