金屬加工水溶性切削液在機械中的應用技術(shù)
時間:2017-11-18有效地實施對金屬加工切削液的現(xiàn)場管理,是管好、用好切削液的前提和基礎,切削液使用效果的第一手資料,只有從現(xiàn)場管理中取得?,F(xiàn)場環(huán)境千差萬別,使用過程中出現(xiàn)的問題無法預知,可以說金屬加工切削液應用技術(shù)是一門很深的學問。在切削液使用過程中,切削液的“應用技術(shù)和切削液技術(shù)”有著本質(zhì)區(qū)別,供應商提供的資料和經(jīng)驗中共性的問題比較多,但有它的局限性。而企業(yè)操作工人和油品技術(shù)人員掌握的信息最客觀、最實際。龍其是操作工人,對自己的機床性能、加工材料、加工工藝和加工技術(shù)要求、水質(zhì)、機床的漏油情況及使用過程中產(chǎn)生的問題最有發(fā)言權(quán);而作為企業(yè)的油品技術(shù)人員,掌握著整個企業(yè)機器設備的第一手信息。往往不同的設備使用同一品種切削液,會產(chǎn)生不同的結(jié)果;即使同樣的設備,在不同的環(huán)境下使用同一種切削液也會收到不同的效果。因此,作為一個合格的油品技術(shù)人員,應該對本企業(yè)使用的切削液特點做到心中有數(shù);對不同機床的性能、加工方法、加工材料、加工工藝和加工技術(shù)要求、水質(zhì)情況、機床的漏油情況及使用過程中產(chǎn)生的問題等也應該有所了解。只有正確掌握了信息,才能對征下藥解決可能出現(xiàn)的問題。
下面主要對金屬加工切削液的類型和作用以及機械加工企業(yè)對切削液的合理選擇、正確配液、現(xiàn)場管理與維護等方面進行初步的探討。
一、切削液的類型和作用
按照產(chǎn)品形態(tài),金屬加工切削液分為油溶性和水溶性兩類。油溶性切削液通常稱為切削油,用戶可以直接使用,不需兌水稀釋。水溶性切削液又叫冷卻液或皂化液,用戶需要按照一定比例加水稀釋后方可使用。根據(jù)配方組成的差異,水溶性切削液又分為乳化切削液、半合成切削液(微乳化切削液)和全合成切削液。
在金屬加工過程中,切削液發(fā)揮著重要功能:a、潤滑作用。降低加工過程中的摩擦阻力,提高加工件的加工精度,改善加工件的表面質(zhì)量;b、冷卻作用。及時地傳遞加工過程中產(chǎn)生的大量摩擦熱和變形熱,延長加工刀具的使用壽命;c、清洗作用。減少鐵屑和金屬粉末等碎屑的粘結(jié),并將碎屑沖洗出加工區(qū)域;d、防銹作用。保證加工機床、刀具和工件在加工過程中和加工后短時間內(nèi)不產(chǎn)生銹蝕。
二、切削液的合理選擇
在機械加工過程中,不同加工材質(zhì)、不同加工方式、不同加工刀具等情況對切削液的性能要求千差萬別,所以在選擇切削液之前必須了解現(xiàn)場的具體工況。通常來說,需要了解的情況主要包括以下幾個方面:
加工設備。機械加工中常用的設備有數(shù)控臥車、數(shù)控立車、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控龍門銑、數(shù)控加工中心、數(shù)控型面銑床、車削中心、磨床等多種類型;
加工方式。不同的加工方式,金屬的切削特性是不同的,對金屬加工切削液性能的要求也有很大的差別。常見的機械加工方式包括車削、銑削、刨削、鉆孔、鏜控、絞孔、攻絲、拉削和磨削等;
加工刀具。加工刀具分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、金剛石刀具和砂輪等;
加工材料。涉及的加工材料分為有色金屬和黑色金屬兩大類,其中有色金屬包括銅、鋁、鉛等,黑色金屬包括鑄鐵、普通鋼、合金鋼、高溫合金剛、特殊鋼等。不同材料對切削液的要求是完全不同的;
加工工藝和加工技術(shù)要求。要滿足加工表面光潔度和加工精度等加工工藝的要求;
水質(zhì)。由于我國地域遼闊,不同地區(qū)水質(zhì)差異較大,就上海地區(qū)來說也有長江水和黃浦江水之分。不同水質(zhì)稀釋出的切削液,使用效果有明顯的差別;
其他。比如機床安裝車間的溫度、濕度、通風條件、機床的漏油程度、切削液貯存箱的體積、切削液的噴流量、壓力、過濾裝置等。
只有掌握了現(xiàn)場的實際工況,才有可能選出合適的產(chǎn)品。具體來說,在切削液的選取中需要重點從以下幾個角度進行考慮:
?。?)切削液類型的選擇。選擇切削液時,第一步是根據(jù)機床的機構(gòu)裝置、切削加工的工藝條件及要求,初步判斷選取油溶性切削液或水溶性切削液。通??梢愿鶕?jù)機床供應商的推薦和常規(guī)經(jīng)驗進行選擇,如使用高速鋼刀具進行低速切削時,通常采用油溶性切削液;使用硬質(zhì)合金刀具進行高速切削時,則宜采用水溶性切削液。同時需考慮本企業(yè)的實際情況,如車間的通風條件、廢液處理能力及前后道工序的切削液使用情況等,選取具體的切削液類型。
(2)切削液品種的選擇。在確定了切削液類型后,要根據(jù)切削加工方式、加工材質(zhì)以及對加工光潔度的要求等,選取切削液的品種。
不同加工方式的加工特性差別很大,對切削液性能的要求也是截然不同。以粗車為例,在選取粗車加工用切削液時,要充分考慮進刀量大,切削阻力大,容易產(chǎn)生大量的摩擦熱和變形熱,刀具磨損也較為嚴重,因此要選擇以冷卻性能為主兼具良好的潤滑性、防銹性和清洗性的水溶性切削液,及時帶走加工過程中產(chǎn)生的熱量,提高刀具的壽命。而精車時,進刀量小,切削阻力不大,切削溫度不高,主要保證工件的表面光潔度,宜采用以潤滑性能為主的切削油或高濃度的水溶性切削液。
在選取切削液時也要從不同材質(zhì)的不同切削特性選取不同的切削液產(chǎn)品,如切削高硬度不銹鋼,就要根據(jù)其硬度高、強度大、難切削等特點,選取極壓性能優(yōu)異的極壓型水溶性切削液,以滿足切削過程中對切削液極壓潤滑性能和冷卻性能的要求;而對于如鋁合金、銅合金等材質(zhì),由于其材質(zhì)本身的韌性大、活性高等特點,在選取水溶性切削液時,則更強調(diào)切削液的潤滑性、腐蝕抑制性和清洗性等。
?。?)環(huán)保性能的要求。在初步確定了切削液類型和品種后,還應該從切削液產(chǎn)品對人體的刺激性、切削液使用壽命、廢液處理等方面綜合考慮,最終選取合適的切削液。具體來說,在選取水溶性切削液時,首先要選擇低刺激性、低毒性的產(chǎn)品,確?,F(xiàn)場操作人員的身體安全;各機械加工企業(yè)都非常關(guān)注切削液的抗微生物能力,要求所用水溶性切削液具有較長的使用壽命,以降低切削液使用量,減少換液次數(shù)、機床停機時間、人工費用和廢液處理費用等,從而滿足工廠降低綜合成本的要求;隨著國家對環(huán)保要求的不斷提高,要求切削液的廢液必須經(jīng)過廢液處理并達到國家及地方的三廢排放標準,方可進行排放,因此,企業(yè)在選取水溶性金屬切削液時,也把其廢液處理難易程度列入選取標準之一。
?。?)供應商的售后技術(shù)服務。水溶性切削液在現(xiàn)場使用過程中非常容易出現(xiàn)一些問題,因此,企業(yè)應該把供應商的售后技術(shù)服務作為選取切削液產(chǎn)品的重要依據(jù)。通常,可根據(jù)切削液使用工況的差異,建立一個合理的現(xiàn)場檢測分析方案,以及時監(jiān)控或預防使用過程中已經(jīng)或可能出現(xiàn)的問題,及早加以處理或采取預防措施,避免給生產(chǎn)帶來損失。
在通盤考慮了以上情況后,可以根據(jù)本企業(yè)的具體情況,會同工藝部門、車間領(lǐng)導和技術(shù)人員、操作工人、產(chǎn)品供應商等協(xié)商確定切削液品牌和品種。
三、水溶性切削液的正確配制
切削液在長時間的使用過程中,系統(tǒng)管道、液槽、閥門和機床中可能會殘留大量細菌和碎屑,容易污染新液,導致切削液迅速腐敗,因此在配制新液前需要清洗系統(tǒng)。通常在配液前8~24h加入專業(yè)系統(tǒng)清洗劑,徹底清洗整個循環(huán)系統(tǒng),殺滅系統(tǒng)中存在的細菌。
配制切削液時,需要根據(jù)說明書中“先加水后加原液”的原則,以獲得理想的乳化狀態(tài)。有條件的企業(yè)最好選用水質(zhì)較好的自來水,按照一定比例將切削液原液加入到水中,充分攪拌均勻再注入冷卻箱?;炫鋾r,有條件的企業(yè)使用水溶性切削液混配器最為理想,通常經(jīng)過混配器調(diào)制的切削液比例較人工調(diào)配的比例準確很多。此外,如果車間均是單機,最實用的是準備一個專門用來調(diào)配切削液的可移動小車,當某臺設備需要添加切削液時,可將調(diào)配好的切削液小車直接推到機床旁進行添加。
四、水溶性切削液的現(xiàn)場維護管理
切削液的現(xiàn)場維護管理及保養(yǎng)一般情況下由切削液供應商的技術(shù)服務人員和用戶的現(xiàn)場技術(shù)人員共同完成。通??梢酝ㄟ^檢測使用中切削液的濃度、PH值、防銹性、切削液穩(wěn)定性(靜置后浮油/浮皂量)、微生物含量(細菌、真菌、霉菌等)以及切削液的電導率(或總硬度)來加以評定分析,保證切削液良好的使用效果。為了保證切削液在使用過程中發(fā)揮最佳的效果,基本維護顯得尤為重要。根據(jù)經(jīng)驗,切削液使用過程中應注意以下幾點:
?。?)定期檢測切削液的使用濃度和pH值。盡量使用濃度計((折光儀)來檢測,不要憑個人經(jīng)驗。至少每周測量一次在用液濃度和pH值,給每臺單機機床建立一份在用液檢測卡片。
?。?)加工結(jié)束后,要求操作人員用切削液軟管沖洗掉機床表面的切屑和粒渣。打開機床防護門,使機床加工區(qū)的潮濕空氣散去,防止機床產(chǎn)生銹蝕。
(3)隨時清除浮油。浮油的清除可有效地延長切削液的使用周期。由于每臺設備的狀況不一樣,在切削液使用過程中,經(jīng)常伴隨切削液的回流,在切削液貯存箱表面形成一層厚薄不一的浮油。這層浮油會阻礙空氣中的氧氣進入使用液中,致使使用液中的厭氧菌迅速繁殖,嚴重時造成切削液腐敗發(fā)臭,因此對切削液的使用壽命會帶來很大的災難。如果是單機,建議每臺設備配一只撇油器,及時地將廢油除凈。如果是集中供液,這是必備的輔助設備。
?。?)所謂“流水不腐,戶樞不蠹”同樣適用于切削液使用過程中,讓切削液處于循環(huán)狀態(tài)中,可增加使用中切削液的氧氣含量,降低厭氧菌繁殖的可能性,進而提高切削液的使用壽命。因此建議,在“10.1”、“5.1”等長假期間盡可能的讓使用液處于循環(huán)狀態(tài)。
?。?)視情況更換切削液。一般性能較好的切削液,如果設備齊全,服務到位,原則上1-2年更換一次切削液。更換切消液前8個小時,加入相應的清洗劑,將系統(tǒng)內(nèi)的殘流物徹底清除,減少切削液中細菌的生長機會。
?。?)廢切削液處理。廢切削液處理需要符合環(huán)保要求,送交有資質(zhì)的專門機構(gòu)處理。
水溶性切削液作為機械加工過程中的重要輔助介質(zhì),在機械加工企業(yè)的成本中只占據(jù)很小的一部分,但是切削液品種選擇是否正確、維護管理是否到位關(guān)乎企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量是否過關(guān)、企業(yè)的生產(chǎn)能否正常進行,可以說對企業(yè)的影響舉足輕重,因此要求企業(yè)必須安排一定的人力、物力,與油品供應商一起保證切削液在現(xiàn)場的正常使用,為公司核心業(yè)務的發(fā)展提供強有力的后勤支持,為公司的正常生產(chǎn)保駕護航。