切削液不得不知的基本知识.docx

1、切削液不得不知的基本知识切削液不得不知的基本知识切削液不得不知的基本知识金属加工液在金属加工过程中，为了降低切削时的切削力， 及时带走切削区内产生的热量以降低切削温度，提高 刀具耐用度，从而提高生产效率，改善工件表面粗糙 度，保证工件加工精度，达到最佳的经济效果，通常 使用金属加工液。金属加工液在金属加工过程中具有润滑、冷却、 清洗、防锈等作用 ; 其中核心作用是 : 一方面通过冷却 作用降低加工过程中的变形热，另一方面通过润滑作 用来减少金属加工过程中的磨擦热，从而来提高金属 加工质量，延长刀具的使用寿命等。1 、冷却性能：冷却作用是通过乳化液和因切削 而发热的刀具、切屑和工件间的对流和汽化

2、作用把切 屑热从固体（刀具、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。2 、润滑性能：润滑作用就是其减少前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦形成部分润滑膜的作用，以防止刀具与切屑或工件间的粘着，所以良好 的润滑可以减少功能消耗、刀具磨损和良好的表面光 洁度。3 、清洗性能：在金属加工过程中，切屑、铁粉、 磨屑、油污、沙粒等常常粘附在工件、刀具或砂轮表 面及缝隙中，同时沾污机床和工件，不易清洗，使刀 具或砂轮切屑刃口变钝，影响切削效果。所以要求乳 化液有良好的清洗作用。乳化液的清洗性能就是指乳 化液防止这些细颗粒粘结和利用液流的机

3、械冲洗作 用将其冲走的能力。生腐蚀。因此要求乳化液有一定的4 、防锈性能：在金属加工过程中，工件要与环 境介质如水、氧、硫、二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、 氯离子、游离酸碱和乳化液分解或氧化变质所产生的 油泥等腐蚀性介质接触而受到腐蚀，机床部件与乳化 液接触的部分会产 防锈能力。金属加工液除了应具有良好的冷却性、润滑性、 清洗性、防锈性外，还应具有防腐蚀性、抗菌性、防 垢性、抗泡性、热稳定性、无毒、无害、无刺激性气 味、不污染环境、使用方便等条件。金属加工液可分为纯油性切削液和水溶性切削液两种。金属加工液应具有如下作用：因而要求金属加工液必须具备如下性能：防止切削刀具和加工金属表面熔接的性能；良

4、好的热传导性能和耐热性能；良好的防腐蚀性能和防锈性能；除此之外，对于纯油性切削液还要求具有：1在一定的长的时间内不腐蚀金属，不氧化变质，不 变色；2使用中不产生烟雾， 不变质，不发臭并无不良气味；3抗胶质，抗结焦积碳，并不发生沉淀物;4对加工部件不发生不良作用等。对于水溶性切削液还要求： 在硬水条件下，不得分层或分离，如用 300 700ppm 的硬水或冷水时，都应能很好地乳化;2良好的抗腐败性，抗细菌性，并不发生臭味;3良好的抗泡沫性;4和切削的迅速分离性;5不沉积在加工工具上，也不得侵蚀工具等。如何选择好的添加剂， 并能保证金属加工液所应具有的性能是加工液生产厂商的核心重负荷、低速大进给的

5、切纯油性切削液主要由基础油、加工性能添加剂、 性能增强剂等组成，纯油性切削液具有良好的润滑性 能，适合对润滑性要求高， 削，切削余量高的加工，表面精度要求高，水对刀具 或零件有不良影响的场合以及难加工材料等。其中加 工性能添加剂目前普遍使用的如：酯类 （醚类）、氯、 磷、硫、固体类添加剂为主，性能增强剂包括：抗氧剂、抗油雾剂、防锈/ 防蚀剂、抗泡剂、着色剂 / 颜料、 香味剂等。油性油选择原则： 1 、黏度：以下列举了几种金属加工工艺所需的黏度范由于不同的加工应用需要不同的黏度，以满足不 同的冷却、润滑要求，所以纯油性切削液在生产过程 中，黏度的选择优为重要，可根据不同的加工工艺生 产出与之相

6、适合的油性切削液，以满足不同的金属加 工要求。 围： 珩磨：3 6cST 深孔钻：10 18cST 拉削（立式）：12 18cST 切削 :20 35cST 齿轮加工：30 35cST净，油基切削液的润滑性能好， 冷却性能较差， 水基 切削液则相反，但其成本低，操作环境安全、 没有油雾和着火的危险；近年来微乳化型切削液发展 很快，随着高性能水基切削液新产品的不断开发，其使用范围逐渐扩大，开始出现油基向水基过渡的趋 势，可以预料它将是未来切削液的主导品种。乳化剂水基切削液包括乳化切削液、 微乳化切削液和合 成切削液，大都主要用在高速切削上。水基切削液主 要由:矿物油、乳化剂、助溶剂、防锈剂、抗磨

7、添加剂、 极压添加剂、消泡剂、防腐杀菌剂、水等组成。重点考虑的是作为分散体或助溶剂使其中矿物油一般选择环烷基基础油， 此类矿物油 具有易乳化，与添加剂兼容性好，像回收环烷基变压 器油，黏度在 10CST 左右；此外，也有用重烷基苯 类或合成油。用，润滑作用在其次。水性油乳化剂目前国内外切削液生产厂商普遍使用的主要有以下几种：4.系列脂肪酸酰胺， 脂肪酸盐：如 T704 、妥尔油盐、 蓖麻油盐系列乳化剂属于表面活性剂类物质， 但并非表面活性 剂就可以用于切削液中作为乳化剂使用，只有那些对 乳化液体系起着有效的稳定作用、同时又不影响乳化 体系其它组分的表面活性剂，才适合作切削液生产的 乳化剂。有双

8、亲结构，活性剂主要区别是其极性基团，分别有阳离子型，阴 离子型，两性型与非离子型。选择单一的表面活性剂 要注意它们的协同效应以及其它添加剂的互溶性、经 济性和低泡性。阴离子表面活性剂价廉，易制，它的 极性基团带负电，易与切削过程中的金属表面形成吸 附膜，是一种良好的油性剂，能起润滑、防锈作用。 非离子表面活性剂不怕硬水， 耐酸碱，具有清洗能力， 且稳定。两者以一定比例复配可增强效应，表面活性 剂如何选择方法之一 HLB 值法。通常在选择好表面活性剂后，通过 HLB 值确定 各种表面活性剂的配比后，按此调成的切削液往往还 是有点混浊或放置一段时间后分层或变混浊等，此时 一般在金属加工液中往往需要

9、添加一些长链脂肪醇、 醚类等助乳化剂，通过助乳化剂来调节切削液的 HLB 值，使切削液的 HLB 值达到最佳值，一方面可以提 高表面活性剂的乳化性能，另一方面可以提高金属加 工液的稳定性，长时间放置不会分层变混浊等。具体 应用如：当有一个切削液基本配方时，由于要适合不 同的金属加工要求，可能要额外添加一些润滑剂、极 压剂或抗磨剂等功能性添加剂，当额外添加功能性添 加剂时，往往会改变金属加工液原有的 HLB 值，使 得改进的金属加工液出现分层或混浊，这时就需添加 醇醚等功能性添加剂，使 HLB 值重新达到最佳值而 呈现透明液体，具体添加量需要在实验室反复调试， 综合考虑其添加量。若不加调整直接使

10、用，会使金属 加工液各组分无法充分发挥原有的功能，严重影响金 属加工液的性能。因此，醇醚等功能性添加剂在金属 加工液研发中的地位尤其重要，被广泛用于原有配方 的改进和新配方的研发等。水性油助溶剂主要有：醇胺类，女口： MEA , TEA ,PA , MORPHILINE 苯醇胺等； 醇类：长链脂肪醇，尤其带支链的醇，抗氧化，凝 固点低，无腐蚀； 醇醚类：此类物质具有高沸点，如聚醚等。水性油抗磨 / 油性剂使用较多的有：二烷基二硫 代磷酸锌（ ZDDP ）、天然合成油脂、合成酯、脂肪 酸酯等。水性油防锈剂可以分为有机系列、无机系列、复合系 列；其中有机系列入苯羧酸、磺酸、二元酸、氨基酸 等，此类

11、防锈剂防锈性能特别好，低毒，生物降解， 不含金属盐，唯一的缺点是价格太高，但随着亚硝酸 盐类防锈剂的禁用，此类防锈剂还是得到了广泛应 用；无机系列主要有亚硝酸盐、钼酸盐、磷酸盐、硅 酸盐等，此类产品便于运输，应用已经比较成熟了， 但有毒或者价格高，兼容性差，后处理难等，逐进被 有机系列替代；而复合系列多为多元组分复合，所以 此类产品种类繁多，且复杂。由于水性油含有大量表面活性剂等有利于微生 物繁殖的养分，给微生物繁殖提供了培育的温床，微 生物的繁殖会导致切削液变质发臭，有机成份的分解、导致 PH 值下降、腐蚀金属等严重后果，为了防 止切削液变质发臭，通常在金属加工液生产过程中添 加杀菌剂，以提

12、高切削液的使用寿命等。杀菌剂水性油杀菌剂主要有甲醛释放型和有机合成型 两种： 甲醛释放型具有价廉，杀菌谱广，兼容性好，便于检 测，但其缺点是有毒，刺激，可能对工人皮肤过敏， 对真菌效果差； 有机合成型具有杀菌谱广，低毒，杀菌效率高，霉菌 真菌都有效，缺点是价格高，兼容性差，刺激，可能 过敏。其中杀细菌剂有三嗪类和磺酸盐类杀菌剂，杀 真菌剂有异噻唑啉酮类、三嗪氨基酸酯类、硼酸酯酰 胺类等 。消泡剂中一般都有不同程度重影响金属加工的效率和加工件质由于水性切削液在生产过程中使用了大量的表 面活性剂等乳化剂，在使用过程 的泡沫产生， 量，为了尽量减少金属加工液使用中泡沫的产生，很 多切削液生产商都会在

13、生产切削液时加入不同类型 的水性油消泡剂， 消泡剂类型主要有： 有机硅、 聚醚、 复合型和其它类型的消泡剂，有机硅具有消泡效果 好，而广泛被使用，但是溶液在切削液中分层；聚醚 类水溶性好，不易过滤掉；而使用复合型消泡剂主要 考虑其在切削液中起到抑泡性能；其它类型主要是一 些钙盐、矿物油类的。微乳化切削液一、 乳化切削液也称为皂化溶解油，是石油系 油加入乳化剂，如环烷酸皂、磺化油、磺酸钠、 C14 以上的饱和脂肪酸皂，石油酸皂、妥尔油酸皂等树脂 酸皂，氧化石油脂，以及 C17 20 的合成脂肪酸皂 等表面活性剂，并加入结合剂，如各种醇类和醇胺类 等乳化稳定剂， 再加入抗磨剂， 抗擦伤剂， 抗腐蚀

14、剂， 抗泡剂，抗氧化剂及抗腐败剂和防菌剂等。并用少量 的水调制成的母液， 及时用 15 40 倍的水稀释成乳 白液使用。根据使用要求，可制成油包水或水包油型 的两种乳化液。这种水溶性乳化切削液中含石油系油 较多，润滑性能较好。 由于含大量的水而冷却性也好， 而且腐蚀性也比一般电解系的无机盐型透明水溶液 为小，常用在粗、中精度的切削或研磨加工这种乳化切削油， 必须根据 PH 值区分使用， 一般PH值在8.510.5的适用于钢、铁材料的切削，。525 的石油磺酸钠），和 30 70%68.5的适用于铝、铜等非铁金属材料的加工其常用的典型组分，为由45%的表面活性剂（ 均分子量 350的石油润滑油（

15、50 C粘度1030厘沲），及最多 到 20% 的亲和剂， 最好是 C1 20 的醇或醇胺， 和 适量的电解质 （最好是无机盐） ，以及 15 66% 的 水组成。二、微乳化液是矿物油溶于水后形成的， 一般含 矿物油 535% ，乳化剂含量与油性物含量比乳化 液高出 36 倍，但其油的含量远低于乳化液中油的 含量，因而能使油滴形成微粒的直径很小。由于微乳 化液特有的组成特点，使得它兼有乳化液和合成液两 者的优点，润滑、冷却、清洗、防锈性能均较好，且 其使用寿命比乳化液要长 46 倍。其中乳化切削液 属于传统产品，价格经济，稳定性差，寿命短，维护 难，兑水后呈乳白色；微乳化切削液具有多用途，应

16、用广，综合性能好，稳定性较好，寿命长，兑水后呈 半透明或透明状；全合成切削液主要用于冷却要求高 的场合， 如磨削等， 兑水后呈全透明状， 极压性不够。 因此，发达国家已经走过了从乳化液向合成液，再向 微乳化液发展的过程，微乳化液得到了前所未有的发 展和应用。微乳化切削液是由水、油（有机溶剂）、表面活 性剂和助表面活性剂等组成的透明或半透明的、各相 同性的热力学稳定体系，具有粒子细小、大小均一、 稳定性高等特点。微乳化液常规制备方法有两种：一 种是把有机溶剂、水、乳化剂混合均匀，然后向该乳 液中滴加醇醚等助乳化剂，在某一时刻体系会突然间 变得透明，这样就制得了乳化液，这种方法称为 schulma

17、n 法；另一种是把有机溶剂、醇醚、乳化 剂混合为乳化体系，向该乳化液中加入水，体系也会 在瞬间变成透明，称为 shah 法。乳化液的形成不需 要外加功，主要依靠体系中各份的匹配，寻找这种匹 配关系的主要办法有PPT （相转换温度）、CER （粘 附能比）、表面活性剂在油面相和界面相的分配、 HLB 值（亲水 亲油平衡值）和盐度扫描等方法。目前 应用最多的是 HLB 值法和表面活性剂在油面相和界 面相的分配。微乳化切削液是以中性或非离子型表面活性剂30 50% 为主要成分，混入石油系油， 再加防锈剂， 极压剂和防腐剂，充分分散而成的含有多量水分的胶 体溶液。其表面张力极小，洗涤性能很强，几乎和水 一样透明的分散乳化液。使用时用水稀释到 30 至100 倍的100 倍。一般用在精密研磨时， 需用 80 水稀释，切削时用 20 50 倍的水稀释。