在機械行業(yè)中,切削液被廣泛應(yīng)用於各種切削加工過程,例如車削、銑削、磨削、鉆孔等,以使加工參數(shù)得到優(yōu)化。 在切削液技術(shù)的發(fā)展過程中...
在機械行業(yè)中,切削液被廣泛應(yīng)用於各種切削加工過程,例如車削、銑削、磨削、鉆孔等,以使加工參數(shù)得到優(yōu)化。
在切削液技術(shù)的發(fā)展過程中,我們可以看到兩個特點:第一,切削液的產(chǎn)品數(shù)量越來越多,種類越來越齊全,功能也越來越細(xì)化。針對不同的加工方式,都有相應(yīng)的切削液與之對應(yīng)。第二,切削液的技術(shù)越來越完善,因此加工效率得以不斷提高。
除此之外,伴隨著現(xiàn)代制造業(yè)的高速發(fā)展和人們對環(huán)保的日益重視,切削液技術(shù)也處於改良和更新的循環(huán)中,新型切削加工技術(shù)不斷涌現(xiàn)。
切削液技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
面對切削液市場發(fā)展日趨成熟、切削液產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和一些工業(yè)發(fā)達國家都制定了相關(guān)的切削液分類標(biāo)準(zhǔn)。美國材料協(xié)會制定了金屬加工液及相關(guān)材料分類標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2881—03,日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會在2000年也制定了新的切削液標(biāo)準(zhǔn)JIS K2241。
我國於1989年制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7631.5—1989《潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品(L類)的分類第5部分:M組(金屬加工)》,將金屬加工潤滑劑分為兩大類,即以強調(diào)潤滑性為主的加工類型和以強調(diào)冷卻性為主的加工類型。值得一提的是,與美國材料協(xié)會制定的標(biāo)準(zhǔn)相同,我國的這些分類標(biāo)準(zhǔn)囊括了金屬成形加工,如鍛壓、沖壓、拉拔、軋制中所用的潤滑劑,而非本文所討論的去除加工(即切削加工)類型的潤滑劑,故不再冗述。
雖然各種分類標(biāo)準(zhǔn)各有不同,但根據(jù)切削液的組成和狀態(tài),都大致按照水基和油基兩大類來進行劃分。
水基切削液需要用水稀釋後加以使用,根據(jù)稀釋後的狀態(tài)可分為乳化切削液、微乳化切削液、合成切削液。乳化切削液的原液一般不含水,加水配制後的切削液呈乳狀;合成切削液原液一般不含油,因此可以與水互溶,配制後的切削液多為透明;微乳化切削液原液中含油量(即油性添加劑含量)較小,而表面活性劑、防 劑含量較大,加水配制後呈半透明微乳狀,外觀介於前兩者之間。
油基切削液(亦稱切削油)一般直接使用,基本成分是基礎(chǔ)油。根據(jù)不同的加工需要,加以性質(zhì)不同的各種添加劑,就形成了種類不同的切削油。油基切削液按照基礎(chǔ)油和添加劑的不同,大致可分為純礦物油、純合成油、活性極壓切削油、非活性極壓切削油和減摩切削油。
切削液工藝技術(shù)
如上所述,切削液一般以基礎(chǔ)油或油性添加劑為載體,通過在基礎(chǔ)油或油性添加劑中加入多種具有不同性質(zhì)和功能的添加劑并進行混合,就形成了切削油或水性切削液的原液。因此,添加劑是金屬切削液工藝技術(shù)中的核心要素,優(yōu)良的添加劑配方成為企業(yè)提高自身品牌市場競爭力的必要條件。
金屬切削液在機械去除加工中的主要作用是冷卻、潤滑、清洗和防 。由於液體的對流和氣化可以降低刀具和工件表面的溫度,從而防止了工件表面的灼傷和形變。
與此同時,切削液清洗并帶走了切削中產(chǎn)生的碎屑,避免其夾雜在工件和刀具之間發(fā)生二次切削,以致影響工件的表面質(zhì)量。除了水溶性合成切削液,其余切削液中的油性化合物(來自基礎(chǔ)油或油性添加劑)通過其極性基團吸附在工件表面并形成了一層油膜,會減少切削過程中的摩擦。
在含有極壓添加劑的切削液中,鹵素、硫、磷等元素組成的化合物與工件表面的金屬在高溫高壓下的瞬間發(fā)生反應(yīng),形成具有抗剪切力較小的物質(zhì)層,在減小摩擦力的同時,還防止了金屬表面的粘合。
此外,在切削液中還需加入抗氧化劑(防止切削油在高溫高壓下氧化)、抗氣化劑(防止切削液揮發(fā)產(chǎn)生霧狀液體)、消泡劑(防止切削液在噴淋時產(chǎn)生泡沫而導(dǎo)致干磨現(xiàn)象)。
在水基切削液中,還有一些特殊的添加劑,如防 劑(防止金屬 蝕)、表面活性劑(降低油層的表面張力,改變體系的介面狀態(tài))、防腐殺菌劑(防止微生物的生長導(dǎo)致切削液變質(zhì))、穩(wěn)定劑(保護乳化狀態(tài))等。
值得注意的是,當(dāng)這些添加劑被混合到切削液中形成成品後,不僅要保證這些物質(zhì)之間相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),還要確保切削液在工件加工中性能持續(xù) 定且不與加工金屬發(fā)生不必要的、不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)變化。
切削液在金屬加工中的應(yīng)用
前面提到,不同的切削液應(yīng)用於不同的切削方式。因此,在切削液的實際操作中需要根據(jù)自身情況選擇適宜的切削液。淘寶特賣品牌去角質(zhì)產(chǎn)品哪個好最好的護手霜排行榜去角質(zhì)什么牌子的瘦身好用補水好用去角質(zhì)產(chǎn)品
首先,需要考慮的是水基切削液和油基切削液的選擇。一般來說,油基切削油價格更高,綜合性能更為優(yōu)越。對於較為昂貴的機床或者如果要求工件獲得最佳的表面質(zhì)量并最大限度地延長刀具的壽命,建議采用切削油;如果以加工效率和成本作為主要參考的因素,則可選用水基切削液。
其次,要參照機床本身的特性。通常,機床制造商往往會針對他們自己的設(shè)備推薦一些品牌的切削液,這是因為他們在設(shè)計機床時就考慮了切削液的使用情況。比如一些開放式的機床就不能用油性的切削液,以免切削油大量揮發(fā)而耗散。
第三,由於刀具和工件的材質(zhì)不同,其耐高溫性、可切削指數(shù)、硬度等也就各自相異,此時就要分別選用不同的切削液。例如金剛石刀具硬度非常高,為達到良好的冷卻效果,一般采用水基切削液;對於硬度較低的工件進行加工,如齒輪,就需要采用粘度較高的切削液,以防止表面劃傷。
第四,金屬切削的具體加工方式也會要求相應(yīng)的切削液與之配合。在當(dāng)代機械加工中,切削方式多種多樣,如車削、銑削、鉆孔、拉削、磨削等。就精加工和重度切削而言,操作方式無疑對切削液提出了更高的要求。
最后,加上成本核算和環(huán)境評價,消費者就可以合理地選擇出適合於自身加工特點的切削液了。
切削液市場調(diào)查分析
在汽車行業(yè)不斷發(fā)展壯大、機加工產(chǎn)品出口日益規(guī)?;纫蛩氐拇碳は?,我國機械加工業(yè)的總體水平也不斷得到提升。據(jù)估算,我國目前金屬加工潤滑劑的市場總需求約為25萬噸,按照加工和用途的不同類型進行劃分,各自所占的比例如表1所示,其中切削加工(即去除加工)液占到加工潤滑劑總消耗量的38%。
就切削液而言,從其分類來看,目前的用戶大多偏好水基產(chǎn)品,即可溶性切削液和乳化液,這一比例大約占到市場份額的70%;從使用切削液的行業(yè)分布來看,各行業(yè)所占的比例大致如表2所示;從切削液的品牌來看,目前占據(jù)市場份額前列的大都是來自國外的切削液品牌。
造成這一現(xiàn)象的主要原因是一些國外品牌歷史悠久,有的甚至擁有百年以上歷史。這些公司的研發(fā)實力深厚,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定并且與世界上先進的機床商保持著良好的合作關(guān)系,擁有研發(fā)和實踐的優(yōu)先平臺,因此長期在添加劑技術(shù)專利領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先。
另一方面,國產(chǎn)品牌往往依靠較低的價格來爭取市場,成本的壓縮又導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量得不到提高,最終難以獲得市場認(rèn)可。因而這樣的市場策略必須在創(chuàng)新型技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展模式的宣導(dǎo)和推廣下得到改變。大力提高企業(yè)自身的技術(shù)創(chuàng)新能力,不斷推進企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā),才能全面提升企業(yè)自身品牌的市場競爭力。
切削液的未來趨勢
縱觀21世紀(jì)的切削液市場,一些新興切削技術(shù)和相應(yīng)的產(chǎn)品接連面世。面對人類環(huán)保意識的提高,市場對於切削油綠色環(huán)保性能的要求越來越高。例如用生物可降解的、不含芳香烴的聚烯烴合成類物質(zhì)代替礦物油作為切削油的基礎(chǔ)油,用鎢酸鹽、鉬酸鹽代替水基切削液中的具有毒性的防 添加劑的方法逐漸得到推廣。
追求加工效率和生產(chǎn)質(zhì)量是工業(yè)永恒的主題,性能卓越、穩(wěn)定,使用周期長而持久的切削液產(chǎn)品也逐漸受到市場青睞。雖然這類產(chǎn)質(zhì)量高價貴,但市場用戶也慢慢習(xí)慣對生產(chǎn)成本進行綜合核算,以此去衡量切削液產(chǎn)品的性價比。
隨著加工分類越來越細(xì),切削液也有非標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢。例如針對高速磨削,有的企業(yè)研發(fā)出了高性能磨削油,從而改變了以往用切削液代替磨削油的操作方式。
除此之外,還有將液態(tài)氮作為切削液、選擇適當(dāng)用量的切削液以達到最佳切削效果、干切削等新技術(shù),這 不再一一詳述。就整體趨勢而言,新興切削技術(shù)將以追求高效率、高性能、低污染和低能耗為目標(biāo),引領(lǐng)切削液工藝技術(shù)不斷向前發(fā)展。