切削液相關(guān)知識

切削液，是一種類型的設(shè)計特別是金屬加工和機械加工工藝的冷卻劑和潤滑劑。有各種切削液，其中包括油、油水乳化液、膏劑、凝膠、氣溶膠（霧）、空氣或其他氣體。他們可能會從石油餾出物、動物脂肪、植物油、水和空氣、或其他原材料。視情況而定，并正在考慮哪種類型的切削液，它可能被稱為切削油、切削液、冷卻液、或潤滑劑。大多數(shù)金屬和加工過程可從切削液的使用中受益，取決于工件材料。這一共同的例外是加工鑄鐵和黃銅，加工干。是尋求在一個良好的切削液的性能的能力：目錄1

\o"基本簡介"基本簡介2

\o"主要作用"主要作用3

\o"主要分類"主要分類4

\o"質(zhì)量檢測"質(zhì)量檢測5

\o"相關(guān)信息"相關(guān)信息1

\o"基本簡介"基本簡介2

\o"主要作用"主要作用2.1

\o"潤滑作用"潤滑作用2.2

\o"冷卻作用"冷卻作用2.3

\o"清洗作用"清洗作用2.4

\o"防銹作用"防銹作用2.5

\o"其它作用"其它作用3

\o"主要分類"主要分類4

\o"質(zhì)量檢測"質(zhì)量檢測4.1

\o"脂肪含量"脂肪含量4.2

\o"氯含量"氯含量4.3

\o"硫含量"硫含量4.4

\o"銅片腐蝕"銅片腐蝕5

\o"相關(guān)信息"相關(guān)信息5.1

\o"油基和水基切削液"油基和水基切削液5.2

\o"材料影響切削液選用"材料影響切削液選用5.3

\o"切削液的維護"切削液的維護5.4

\o"切削液的性能評定"切削液的性能評定5.5

\o"切削液對皮膚的刺激"切削液對皮膚的刺激5.6

\o"切削液的使用方法"切削液的使用方法5.7

\o"切削液的包裝及存放"切削液的包裝及存放1

基本簡介切削液是金屬切削加工的重要配套材料。人類使用切削液的歷史可以追溯到遠古時代。人們在磨制石器、銅器和鐵器時，就知道澆水可以提高效率和質(zhì)量。在古羅馬時代，車削活塞泵的鑄件時就使用橄欖油，16世紀使用牛脂和水溶劑來拋光金屬盔甲。從1775年英國的約翰·威爾金森（J．wilkinson）為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研制成功鏜床開始，伴隨出現(xiàn)了水和油在金屬切削加工中的應(yīng)用。到1860年經(jīng)歷了漫長發(fā)展后，車、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現(xiàn)，也標志著切削液開始較大規(guī)模的應(yīng)用。19世紀80年代，美國科學(xué)家就已首先進行了切削液的評價工作。F·W·Taylor發(fā)現(xiàn)并闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高對30%～40%的現(xiàn)象和機理。針對當時使用的刀具材料是碳素工具鋼，切削液的主要作用是冷卻，故提出“冷卻劑”一詞。從那時起，人們把切削液稱為冷卻潤滑液。隨著人們對切削液認識水平的不斷提高以及實踐經(jīng)驗的不斷豐富，發(fā)現(xiàn)在切削區(qū)域中注入油劑能獲得良好的加工表面。最早，人們采用動植物油來作為切削液，但動植物油易變質(zhì)，使用周期短。20世紀初，人們開始從原油中提煉潤滑油，并發(fā)明了各種性能優(yōu)異的潤滑添加劑。在第一次世界大戰(zhàn)之后，開始研究和使用礦物油和動植物油合成的復(fù)合油。1924年，含硫、氯的切削油獲得專利并應(yīng)用于重切削、拉削、螺紋和齒輪加工。刀具材料的發(fā)展推動了切削液的發(fā)展，1898年發(fā)明了高速鋼，切削速度較前提高2～4倍。1927年德國首先研制出硬質(zhì)合金，切削速度比高速鋼又提高2～5倍。隨著切削溫度的不斷提高，油基切削液的冷卻性能已不能完全滿足切削要求，這時人們又開始重新重視水基切削液的優(yōu)點。1915年生產(chǎn)出水包油型乳化液，并于1920年成為優(yōu)先選用的切削液用于重切削。1948年在美國研制出第一種無油合成切削液，并在20世紀70年代由于油價沖擊而使應(yīng)用提高。近十幾年來,由于切削技術(shù)的不斷提高，先進切削機床的不斷涌現(xiàn)，刀具和工件材料的發(fā)展，推動了切削液技術(shù)的發(fā)展。隨著先進制造技術(shù)的深入發(fā)展和人們環(huán)境保護意識的加強，對切削液技術(shù)提出了新的要求，它必將推動切削液技術(shù)向更高領(lǐng)域發(fā)展。2

主要作用2.1

潤滑作用金屬切削加工液（簡稱切削液）在切削過程中的潤滑作用，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤滑膜，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能。在磨削過程中，加入磨削液后，磨削液滲入砂輪磨粒－工件及磨粒－磨屑之間形成潤滑膜，使界面間的摩擦減小，防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑，從而減小磨削力和摩擦熱，提高砂輪耐用度以及工件表面質(zhì)量。2.2

冷卻作用切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發(fā)熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的對流和汽化作用把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷卻性能和其導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱以及粘度（或流動性）有關(guān)。水的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱均高于油，因此水的冷卻性能要優(yōu)于油。2.3

清洗作用在金屬切削過程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。對于油基切削油，粘度越低，清洗能力越強，尤其是含有煤油、柴油等輕組份的切削油，滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基切削液，清洗效果較好，因為它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂輪上，同時它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上，把它從界面上分離，隨切削液帶走，保持切削液清潔。2.4

防銹作用在金屬切削過程中，工件要與環(huán)境介質(zhì)及切削液組分分解或氧化變質(zhì)而產(chǎn)生的油泥等腐蝕性介質(zhì)接觸而腐蝕，與切削液接觸的機床部件表面也會因此而腐蝕。此外，在工件加工后或工序之間流轉(zhuǎn)過程中暫時存放時，也要求切削液有一定的防銹能力，防止環(huán)境介質(zhì)及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質(zhì)對金屬產(chǎn)生侵蝕。特別是在我國南方地區(qū)潮濕多雨季節(jié)，更應(yīng)注意工序間防銹措施。2.5

其它作用除了以上4種作用外，所使用的切削液應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性，在貯存和使用中不產(chǎn)生沉淀或分層、析油、析皂和老化等現(xiàn)象。對細菌和霉菌有一定抵抗能力，不易長霉及生物降解而導(dǎo)致發(fā)臭、變質(zhì)。不損壞涂漆零件，對人體無危害，無刺激性氣味。在使用過程中無煙、霧或少煙霧。便于回收，低污染，排放的廢液處理簡便，經(jīng)處理后能達到國家規(guī)定的工業(yè)污水排放標準等。3

主要分類切削液按油品化學(xué)組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。水基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和全合成切削液。乳化液、半合成以及全合成的分類通常取決于產(chǎn)品中基礎(chǔ)油的類別：乳化液是僅以礦物油作為基礎(chǔ)油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有礦物油又含有化學(xué)合成基礎(chǔ)油的水溶性切削液；全合成切削液則是僅使用化學(xué)合成基礎(chǔ)油（即不含礦物油）的水溶性切削液。每一種類型的切削液都會含有除基礎(chǔ)油以外的各種添加劑：防銹劑、有色金屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。有些廠家會有微乳液的分類；通常認為是介于乳化液和半合成切削液之間的類別。乳化液的稀釋液在外觀上呈乳白色；半合成液的稀釋液通常呈半透明狀，也有一些產(chǎn)品偏乳白色；全合成液的稀釋液通常完全透明如水或略帶某種顏色。4

質(zhì)量檢測切削油的質(zhì)量檢測有哪些項目？切削油的主要質(zhì)量控制指標有粘度、閃點、傾點、脂肪含量、硫含量、氯含量、銅片腐蝕、水分、機械雜質(zhì)、四球試驗等。關(guān)于測定方法可參考有關(guān)的試驗方法標準，在此僅對部分項目給予簡單說明。4.1

脂肪含量脂肪是切削油中的油性添加劑，是劃分切削油類別的一個重要指標。脂肪在切削油中可起到降低摩擦系數(shù)、減少刀具磨損的作用(對防止后刀面的磨損尤為有效)。加有較多脂肪的切削油特別適合于有色金屬加工以及切削量不大但產(chǎn)品精度及光潔度要求高的場合(如精車絲杠)。一般可用皂化值來大致判定其脂肪含量。切削油中脂肪含量過高或其質(zhì)量控制不當，容易在機器上形成粘性物質(zhì)造成機件運動不靈活，嚴重時會變成漆膜即所謂“穿黃袍”。4.2

氯含量切削油中氯主要來自含氯的極壓劑。氯需要在較高含量(大于1%)時，方可顯現(xiàn)出有效的極壓作用。如果氯含量不足1%，可以認為它不是為了提高潤滑性。一般含氯極壓切削油其氯含量都在4%以上，最高時可達30%～40%。但出于職業(yè)衛(wèi)生及環(huán)保方面的考慮，有些國家已對切削油中氯的最高含量做了規(guī)定，如日本的JIS規(guī)定氯含量不得超過15%。氯對不銹鋼的加工以及在拉拔成型加工中都非常有效。其缺點是不夠穩(wěn)定，遇水或溫度過高時會分解產(chǎn)生HCl引起腐蝕、生銹。4.3

硫含量切削油中硫來自兩個方面。一個是加入的含硫極壓劑，另一個是來自其他沒有極壓作用的含硫化合物，如基礎(chǔ)油中原有的天然硫化物以及防銹劑、抗氧劑等。有效的硫只需很低含量(0.1%)即可產(chǎn)生明顯的極壓效果。含硫極壓劑對抑制積屑瘤特別有效，但可惜現(xiàn)在還沒有簡單的方法能分別測出有極壓性的硫和沒有極壓性的硫。所以很難僅僅依據(jù)其硫含量(特別是硫含量不高時)判斷其極壓性如何。不過現(xiàn)在多數(shù)切削液制造廠家在其產(chǎn)品說明書中都標明加入的極壓劑硫含量。4.4

銅片腐蝕測定的方法是銅片法。腐蝕活性的大小用級數(shù)表示，1～2級為低活性或非活性，3～4級為高活性。級數(shù)越大，腐蝕活性越強。銅對硫很敏感，用此法可以判斷切削油中有沒有含硫極壓劑和極壓劑的活性大小(注意：此法不能判斷含硫劑的多少)。此項目也是劃分切削油類別的一個重要指標。5

相關(guān)信息5.1

油基和水基切削液油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比潤滑性能相對較差，冷卻效果較好。慢速切削要求切削液的潤滑性要強，一般來說，切削速度低于30m/min時使用切削油。含有極壓添加劑的切削油，不論對任何材料的切削加工，當切削速度不超過60m/min時都是有效的。在高速切削時，由于發(fā)熱量大，油基切削液的傳熱效果差，會使切削區(qū)的溫度過高，導(dǎo)致切削油產(chǎn)生煙霧、起火等現(xiàn)象，并且由于工件溫度過高產(chǎn)生熱變形，影響工件加工精度，故多用水基切削液。乳化液把油的潤滑性和防銹性與水的極好冷卻性結(jié)合起來，同時具備較好的潤滑冷卻性，因而對于大量熱生成的高速低壓力的金屬切削加工很有效。與油基切削液相比，乳化液的優(yōu)點在于較大的散熱性，清洗性，用水稀釋使用而帶來的經(jīng)濟性以及有利于操作者的衛(wèi)生和安全而使他們樂于使用。實際上除特別難加工的材料外，乳化液幾乎可以用于所有的輕、中等負荷的切削加工及大部分重負荷加工，乳化液還可用于除螺紋磨削、槽溝麻削等復(fù)雜磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺點是容易使細菌、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學(xué)分解而發(fā)臭、變質(zhì)，所以一般都應(yīng)加入毒性小的有機殺菌劑?；瘜W(xué)合成切削液的優(yōu)點在于經(jīng)濟、散熱快、清洗性強和極好的工件可見性，易于控制加工尺寸，其穩(wěn)定性和抗腐敗能力比乳化液強。潤滑性欠佳，這將引起機床活動部件的粘著和磨損，而且，化學(xué)合成留下的粘稠狀殘留物會影響機器零件的運動，還會使這些零件的重疊面產(chǎn)生銹蝕。水一般在下列的情況下應(yīng)選用水基切削液：對油基切削液潛在發(fā)生火災(zāi)危險的場所；高速和大進給量的切削，使切削區(qū)超于高溫，冒煙激烈，有火災(zāi)危險的場合。從前后工序的流程上考慮，要求使用水基切削液的場合。希望減輕由于油的飛濺護油霧和擴散而引起機床周圍污染和骯臟，從而保持操作環(huán)境清潔的場合。從價格上考慮，對一些易加工材料護工件表面質(zhì)量要求不高的切削加工，采用一般水基切削液已能滿足使用要求，又可大幅度降低切削液成本的場合。當?shù)毒叩哪陀枚葘η邢鞯慕?jīng)濟性占有較大比重時(如刀具價格昂貴，刃磨刀具困難，裝卸輔助時間長等)；機床精密度高，絕對不允許有水混入(以免造成腐蝕)的場合；機床的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)容易串通的場合以及不具備廢液處理設(shè)備和條件的場合。均應(yīng)考慮選用油基切削液。5.2

材料影響切削液選用工具鋼刀具其耐熱溫度約在200-300℃之間，只能適用于一般材料的切削，在高溫下會失去硬度。由于這種刀具耐熱性能差，要求冷卻液的冷卻效果要好，一般采用乳化液為宜。高速鋼刀具這種材料是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩(有的還含有鋁)為基礎(chǔ)的高級合金鋼，它們的耐熱性明顯地比工具鋼高，允許的最高溫度可達600℃。與其他耐高溫的金屬和陶瓷材料相比，高速鋼有一系列優(yōu)點，特別是它有較高的堅韌，適合于幾何形狀復(fù)雜的工件和連續(xù)的切削加工，而且高速鋼具有良好的可加工性和價格上容易被接受。使用高速鋼刀具進行低速和中速切削上，建議采用油基切削液或乳化液。在高速切削時，由于發(fā)熱量大，以采用水基切削液為宜。若使用油基切削液會產(chǎn)生較多油霧，污染環(huán)境，而且容易造成工件燒傷，加工質(zhì)量下降，刀具磨損增大。硬質(zhì)合金刀具用于切削刀具的硬質(zhì)合金是由碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)和5-10%的鈷組成，它的硬度大大超過高速鋼，最高允許工作溫度可達1000℃，具有優(yōu)良的耐磨性能，在加工鋼鐵材料時，可減少切屑間的粘結(jié)現(xiàn)象。在選用切削液時，要考慮硬質(zhì)合金對驟熱的敏感性，盡可能使刀具均勻受熱，否則會導(dǎo)致崩刃。在加工一般的材料時，經(jīng)常采用干切削，但在干切削時，工件溫升較高，使工件易產(chǎn)生熱變形，影響工件加工精度，而且在沒有潤滑劑的條件下進行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨損也加快。硬質(zhì)合金刀具價格較貴，所以從經(jīng)濟方面考慮，干切削也是不合算的。在選用切削液時，一般油基切削液的熱傳導(dǎo)性能較差，使刀具產(chǎn)生驟冷的危險性要比水基切削液小，所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。在使用冷卻液進行切削時，要注意均勻地冷卻刀具，在開始切削之前，最好預(yù)先用切削液冷卻刀具。對于高速切削，要用大流量切削液噴淋切削區(qū)，以免造成刀具受熱不均勻而產(chǎn)生崩刃，亦可減少由于溫度過高產(chǎn)生蒸發(fā)而形成的油煙污染。陶瓷刀具采用氧化鋁、金屬和碳化物在高溫下燒結(jié)而成，這種材料的高溫耐磨性比硬質(zhì)合金還要好，一般采用干切削，但考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高，也常使用水基切削液。金剛石刀具具有極高的硬度，一般使用于切削。為避免溫度過高，也象陶瓷材料一樣，許多情況下采用水基切削液。5.3

切削液的維護切削液要滿足冷卻、潤滑、清洗、防銹四個目的，因此從這四方面著手。1.冷卻高水基切削液在常規(guī)使用狀態(tài)時的含水量95%以上，磨削時含水量在97%以上；2.潤滑水溶性潤滑劑(聚乙烯醇、甘油)。3.清洗在切削液中采用非離子性表面活性劑(如平平加、太古油)和陰離子表面活性劑(烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉)進行復(fù)配，能起到顯著降低切削液表面張力的作用，達到清洗的目的。4.防銹水溶性防銹劑品種較多，通常分為有機防銹劑與無機防銹劑兩類。現(xiàn)在一般采用鉬酸鈉（0.05%）替代亞硝酸鈉，以減少污染；和有機防銹劑（硼胺）復(fù)合使用，達到很好的防銹效果。切削液的維護工作主要包括以下幾項：1．確保液體循環(huán)路線的暢通及時排除循環(huán)路線的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成堵塞。2．抑菌切削液(特別是乳液)抑菌生長的重要性是人所共知的?？刹捎枚ㄆ谕度霘⒕鷦┖陀贸⑦^濾等手段抑制細菌的繁殖。3．切削液的凈化污染切削液的物質(zhì)主要是金屬粉末和砂礫細粉、飄浮油和游離水、微生物和繁殖物，特別是毛霉目真菌。切削液內(nèi)所含的固體粉末來源于加工件和刀具。這類固體不但易堵塞管路并有以下危害：(1)懸浮于冷卻液內(nèi)的粒子損壞泵的密封，增大刀具磨損，損害人的皮膚，影響加工質(zhì)量；(2)固體沉淀在油池底部，與有機物聚結(jié)，形成一層有大量氣孔的沉淀層，為微生物繁殖提供了有利條件，而霉菌的細絲更穩(wěn)定了沉淀的固體；(3)切削液中的金屬粉末具有很高的化學(xué)活性，可使切削液中的某些成分失效。菌污染使切削液酸敗分解，霉菌的繁殖產(chǎn)生粘稠物，導(dǎo)致管路和噴嘴堵塞。飄浮油是指機床傳動和液壓系統(tǒng)用油因機床密封不嚴漏入切削液系統(tǒng)的油。飄浮油的危害是使切削液系統(tǒng)的某些材料膨脹變形，干擾了乳化液的乳化平衡，使乳化液失去穩(wěn)定性。而且飄浮油常浮于乳液油表層，阻擋了乳化液和空氣的接觸，導(dǎo)致乳化液缺氧，使厭氧菌快速繁殖，加速乳化液的腐敗變質(zhì)。切削液被上述三類物質(zhì)污染后，如采取分別去除污染的方法，手續(xù)十分繁瑣。近年來開發(fā)了超細過濾方法，可除去固、液和大部分菌類污染物。但被超細過濾的切削液只限于含油少的微乳液或合成液，其成分在低濃度時不會構(gòu)成膠束或其它凝聚物。5.4

切削液的性能評定要選擇一個標準來判定切削液性能優(yōu)劣是較困難的，而根據(jù)這個標準建立一個評價切削液效率的試驗過程同樣是一件難事。這個問題從實驗室轉(zhuǎn)移到工廠中會更復(fù)雜，但也可通過下述方法對切削液的性能作出評價。刀具壽命評定采用刀具壽命評價切削液性能時，存在的主要問題是試驗結(jié)果與工廠所測數(shù)據(jù)間的相關(guān)性常常很差。因為對直刃刀具有效的切削液對成型刃刀具并不一定同樣有效，反之亦然。此外，切屑厚度對切削液的適應(yīng)性也有影響。若在同一特定加工條件下對幾種切削液進行評價則要容易得多，因為通過測定刀具銳利度的變化值可得到刀具的平均壽命。此評定即便簡化了過程，但試驗費用卻很昂貴。表面光潔度試驗表面光潔度試驗不如刀具壽命試驗復(fù)雜，可采用一根試驗長棒，用同一刀具進行切削加工，通過表面粗糙度測量儀獲得試驗數(shù)據(jù)來評價切削液的性能優(yōu)劣。此評定試驗，切削類型是很重要的。如在平面銑削中，光潔的表面是由第二切削刃形成的，而在外圓銑削中，則是由主切削刃（軸向平行）形成新生面。因而由一種加工方法獲得的數(shù)據(jù)不能用于另一種加工的評定。冷卻性能評定采用某些專業(yè)技術(shù)測量切削液在實際加工中的冷卻能力可判定其效率。由于刀-屑界面的溫度與刀具壽命有很好的相關(guān)性，因而刀具工作熱電偶是一項非常有用的技術(shù)。但其不足之處是不能區(qū)分溫度降低是由于切削液的熱傳遞還是由于加工中所產(chǎn)生熱量少所致。潤滑效率評定切削液潤滑效率的測定需采用一臺機床刀具測力計。在