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金属切削液的作用及其添加剂分析

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切削液的起源可追溯至远古时期,那时候的人们在磨制石器、铜器和铁器的过程中通过加水提高工作效率。随着人类文明的进步和实践经验的不断丰富,人们对切削液有了更深刻的认识。现在我们常常使用的切削液是由多种超强功能助剂经科学复合配合而成的,使其具备了多种优秀的特点。

切削液的作用主要有以下四种:

1、润滑   

在切削过程中,加入切削液后,液体渗入砂轮磨粒-工件及切粒-切屑之间形成润滑膜,从而减小切削力、摩擦和功率消耗,降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损,改善工件材料的切削加工性能,提高砂轮耐用度以及工件表面质量。

2、冷却   

切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具(或砂轮)、切屑和工件间的对流和汽化作用,把切削热从刀具和工件处带走,从而有效地降低切削温度,减少工件和刀具的热变形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度;切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度(或流动性)有关。水的导热系数和比热均高于油,因此水的冷却性能要优于油  

3、清洗   

在金属切削过程中,要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒,防止机床和工件、刀具的沾污,使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利,不致影响切削效果。对于油基切削油,粘度越低,清洗能力越强,尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油,渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液,清洗效果较好,因为它能在表面上形成吸附膜,阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上,同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上,把它从界面上分离,随切削液带走,保持界面清洁。   

4、防锈   

在金属切削过程中,工件与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀,与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。

5、防锈

在金属切削过程中,工件要与环境及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀,与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀,所以人们在选择切削液时会考虑其是否防锈能力,可以有效预防金属件在工序间出现生锈的情况。

6、防腐

除此之外,人们还要求切削液应具备良好的稳定性,在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现象。对细菌和霉菌有一定抵抗能力,不易长霉及生物降解而导致发臭、腐烂变质。不损坏涂漆零件,对人体无危害,无刺激性气味。在使用过程中无烟、雾或少烟雾。便于回收,低污染,排放的废液处理简便。

考虑到切削液需要兼顾以上多种功能,因此切削液中一般含有几种乃至几十种不同成分的添加剂,并且这些添加剂不仅要要性能优良,而且要无毒无害。一下是我总结的一下常用的优质的一些添加剂:


1、润滑剂中的添加剂:目前仍在使用的润滑剂主要是含有硫、磷、氯类的化合物,如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯。氯化石蜡等,它们在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜,在切削中起极压润滑作用。它们的润滑性能很好,但对环境有污染,对操作者有害。随着人们环保意识的加强,现在已限制使用此类添加剂。国内外正在着手研究它的替代物。近年来,无毒无害的硼酸盐(酯)类添加剂系列受到了广泛的重视。

2、防锈添加剂:防锈添加剂的作用在于防止工件生锈,它有水溶性和油溶性两类,分别用于水基切削液和切削油。常用的油溶性防锈添加剂有石油磺酸钡、石油磺酸钠等。对于水溶性防锈添加剂,亚硝酸钠是长期被认为有效的防锈添加剂,但人们已逐渐认识到它对人体有致癌的可能性。铬酸盐、重铬酸盐对钢铁也有良好的防锈作用,但有毒、污染环境,它们的使用都受到限制。磷酸盐类防锈剂会污染环境,它们的使用也应受到限制。因而开发新型无毒无害防锈剂是发展趋势。目前利用多种无毒添加剂的协同效应,如由机胺、硼酸盐、苯丙三氮唑等复配成的高效防锈添加剂已取得好的效果。钼酸盐也是防锈性能优良且无毒的防锈剂。

3、防腐剂:切削液本身具备着微生物和菌类生长繁殖的条件,容易腐败变质发臭。防腐剂(或杀菌剂)的作用在于杀灭或抑制细菌和霉菌的生长,以达到延长切削液的使用期限。常用的防腐剂是酚类化合物、甲醛类、含氯和含苯化合物。虽有较强的杀菌作用,但会伤害操作者,并污染环境,刺激人的眼、鼻,使操作者患有皮肤病和呼吸道疾病。近年来由于受到环保法规的限制,许多国家对含酚类、苯类及甲醛类的杀菌剂的使用加以限制,并积极寻求新型无毒杀菌剂。如日本选用油酸、硬脂酸、月桂酸等羧酸配成的铜盐具有一年以上的抗腐蚀能力。美国开发的柠檬酸单铜也有较好的抗菌效果。我们近年来利用硼酸酯、表面活性剂和整合剂复配成的防腐剂也具有较强的抗菌能力。



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