切削, 切削液, 化学品, 冷却
切削液的用途加热和冷却摩擦和润滑工件与机械加工切削液的种类不活性纯切削油活性纯切削油可溶性油 化学切削液半化学切削液选择切削液输送 |
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pH 物质的酸碱值。
PH计 一种用来检测酸碱值的仪器。
不活性油 在机加工中，一种析出极少量起润滑作用的硫的切削油。
中央系统 将切削液输送给多个机床的大型储液和配送系统。
乳化剂 使小滴液体能在另一种液体中悬浮的物质。
互溶切削液 混合了水和可溶性油和/或化学成分的切削液。
亚硝酸盐 一种用在合成切削液中防止生锈的添加剂。
冷却槽 机床上盛有切削液的槽。
化学切削液 一种由与水混合的合成物质组成的切削液。化学切削液不含有任何油的成分。
半化学切削液 一种含有化学物质和可溶性油混合物的水基切削液。也被称为半合成切削液 半合成切削液 一种含有化学物质和可溶性油混合物的水基切削液。也被称为半化学切削液。 压力焊 切削中由于高温和高压而导致切屑连在刀具上。 原子 物质保持特性的最小可区分单元。 发泡 由于过多空气而在切削液中形成气泡的行为。 合成切削液 由化学制品制成的切削液。主要利用合成切削液的冷却作用。 塑性流动 工件金属在刀具前端的变形。 延展性 金属受到拉长、伸展或塑形而不会断裂的能力。 悬浮液 细小的微粒呈均匀分布的混合液。 抗拉强度 材料在断裂之前所能承受的最大应力或张紧力。 折射仪 一种用来测量互溶切削液浓度的光学仪器。 摩擦力 指两个表面接触的物体作相对运动时互相施加的一种力。 撇油器 一种利用转轮从切削液表面去除多余物质的设备。 机械加工性能 金属相对容易加工的性能。 杀菌剂 一种可杀死细菌的物质。
极压可溶性油 在极端切削条件下，为加大润滑作用而含有额外化合物的可溶性油。
极压添加剂 在高压下，有助于产生薄膜以减少切屑发生粘结的切削液添加剂。硫是一种极压添加剂。
水溶切削液 可与水完全混合的切削液。
水硬度 溶解在水中的矿物质含量。
活性切削油 一种含有硫的切削油，在机械加工中释放硫以润滑刀具和切屑。
浇注法 一种通过喷嘴喷射出切削液，并将其充分覆盖到工件和刀具上的切削液输送方法。
浓缩液 可用水冲淡得到合适切削液的化学混合物。
浮油 使切削液受到污染的液压油或机床润滑油。
消泡剂 用在切削液中，有助于抑制气泡的产生并可改善切削液冷却作用的添加剂。
润湿 被液体所覆盖。
环形分配法 通过绕在刀具周围管子上的小孔来输送切削液的方法。
真空过滤器 常用来过滤切削液的装置。真空过滤器是在纤维过滤器上装上真空精密装置而改进得到的。
矿物油 一种轻油。
硫 在重型加工中，一种用于增加润滑作用的切削液添加剂。
硫化矿物油 为改善边界润滑作用而加入硫元素的矿物油。
硫氯化矿物油 为改善边界润滑而加入硫和氯的活性切削油。
碱度 PH值高于7。肥皂和油通常是碱性的。
磷酸盐 一种用在合成切削液中软化水的添加剂。
积屑瘤 切削过程中，部分工件连在刀具上形成的多余的、粗糙边缘。
纯切削油 只含油、不含水的切削液。
纯切削液 一种不含任何添加剂的半化学切削液。
纯溶液 主要含有起除锈作用的亚硝酸盐的化学切削液。
脂肪油 在切削液中为加大润滑而作为添加剂使用的油，包括动物、植物或鱼油。
补液 为保持切削液浓度维持在合理水平而加入所需的浓缩切削液。
表面张力 促使液体表面收缩的力。
表面活性切削液 含有起减少切削液表面张力作用的添加剂的化学切削液。
表面活性剂 可减少液体表面张力的物质。
超脂切削液 为达到更佳润滑效果而加入动植物脂肪的切削液
超脂可溶性油 为改善边界润滑条件而加入动植物脂肪的切削液。
轻型加工 以低速和小进给量对容易切削的金属进行的机械加工。
边界润滑 在刀具和切屑之间的润滑。过滤 去除多余物质的过程，一般使用机械过滤器。
酸度 PH值低于7。醋和柠檬水是酸性物质的例子。
重型加工 一种在超高压和超高温条件下进行的机械加工操作。
高压法 一种将切削液压入刀具内孔的切削液输送方法。
切削液配方
1、 透明水溶性切削液
配方1（%）透明水溶性切削液
乙二醇 65.8;四硼酸钠 3.0;偏硅酸钠 1.0;磷酸钠 0.2;水 余量。
本液用于结构钢的车削、研磨和钻孔，使用时用水稀释3倍。
……
共三种配方。
2、 乳化切削油
配方1（%）石油磺酸钠 13;聚氧乙烯烷基酚醚（OP-10） 6.5;氯化石蜡 10~30；环烷酸铅 5;三乙醇胺油酸皂 2.5;高速机械油（5号） 余量。
本油用于金属加工的挤压、车、钻等到工序，使用浓度为本乳化油的5%~30%.。
配方2（%）妥尔油酸钠盐 4.5~5.5;石油酸钠盐 4.5~5.5;C1-4合成脂肪酸 2.5~4;聚乙二醇 1.5;工业机械油 余量。
……
共五种配方。
3、 防锈极压乳化油
配方1（%）氯化石蜡 10;硫化油酸 9;石油磺酸钡 20;油酸 2;三乙醇胺 5;机械油（10号） 余量。
本油主要用于重载切削加工，可代替植物油及硫化切削油。以20%的浓度使用。防锈性能良好。
……
共两种配方。
4、 其他切削液
配方1（份）硫化切削油
硫化棉子油 500;棉子油 1350;硫磺 70;机械油（10号） 2200.。
配方2……
共有四种配方。
切削液的配方研究：
水基切削液具有优良的冷却和清洗性能，但润滑和防锈性能差，因而应用范围受到限制。
以松香、顺酐和多元胺等原料合成了非离子表面活性剂H，同是以油酸和三乙醇胺为原料合成油酸三乙醇胺酯，经实用证明：以非离子表面活性剂H和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
现代机械加工向高速、强力、精密方向发展，超硬、超强度等难加工材料的发展也使切削加工的难度日益增加。这两方面的原因导致切削加工过程中的摩擦力、摩擦热大幅度提高，这就要求金属加工液具有更好的润滑、冷却、清洗、防锈性能，以便获得理想的加工表面。矿物润滑油的润滑、防锈性能优越，但冷却、清洗性能差;乳化液和水基切削液的冷却、清洗性能优良，但润滑、防锈性能差。水基切削液除具有乳化液的所有性能外，其润滑、冷却、防锈性能亦达到或超过乳化液的标准要求。因而水基切削液已成为国内外机械加工中提高加工性能的发展方向[l]。在水基切削液中添加油性添加剂和极压添加剂，是改善水基切削液润滑和防锈性能的有效途径。以松香、顺酐和多元胺等原料合成的非离子表面活性剂H具有优异的润滑和防锈性能，油酸三已醇胺酯是优良的油性添加剂，以非离子表面活性剂H和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
1、非离子表面活性剂H的合成
在催化剂存在下，反应温度为160～200℃时，松香[3]与顺酐进行共聚反应，共聚物进一步与多元胺发生中和反应，生成了非离子表面活性剂H。产物为红棕粘稠液体。实验测定了顺酐，松香及其聚合物的红外光谱[2]，证明了反应的发生。
2 油酸三乙醇胺酯的合成
油酸是重要脂肪酸之一，其润滑性能很好，但它是非水溶性的。要把它添加在水基切削液中，必须在其分子链中引入亲水基团。三乙醇胺分子中含有三个一OH基团，它可与酸发生酯化反应[4]。
在130～160。C条件下，油酸与三已醇胺的初始反应摩尔比不超过1：3时，油酸的COOH基团与三乙醇胺的一0H基团发生酯化反应，生成了油酸三乙醇胺酯，油酸三乙醇胺酯是一种优良的水溶性油性剂。经四球机检测：5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大无卡咬负荷PB值可达700N，用MPV一200摩擦磨损试验机测定其摩系数为0.070。
3 新型水基切削液的配方及工艺流程
(1)新型水基切削液的配方
作者研制的新型水基合成切削液，主要成份有：非离子表面活性剂H、油酸三乙醇胺、极压抗磨剂、防腐剂及消泡剂等。其中非离子表面活性剂H、油酸三乙醇胺由自己合成，其他组分均为市售。各组分配比通过实验选定如表1所示。
(2)工艺流程
新型水基合成切削液的工艺流程如下：
非离子表面活性剂H的制备一油酸三乙醇胺的合成一各组分混合一搅拌一一+加入消泡剂一装桶。4新型水基切削液的质量指标
按照国标(GB6144—85)进行检测，新型水基切削液的质量指标如表2所示。
4、 应用结果及理论分析
(1)应用结果
新型水基切削液研制完成之后，先后在渝州齿轮厂、大江车辆制造厂进行试用，都获得了比较理想的效果。综合起来，产品有如下特点：
1)冷却性能突出。能大大带走切削热和充分冷却刃具的切削刃，使其保持硬度、强度和锐利的切削能力，从而提高了工作效率。
2)润滑性能优越。在切削区能形成润滑油膜，切削液最大无卡咬负荷PB值达到686N以上。因而能大大降低切削力和降低刀具及砂轮的消耗。同乳化油相比，表面加工精度显著提高。
3)该润滑切削液在使用中可以渗入工件切削表面的极细微裂缝中，使表面金属晶格脆化，使切削加工容易进行。
4)具有很好的流动性和良好的清洗性。同乳化油相比，可提高工件光洁度l～2级。
5)具有优良的稳定性。在存储和使用时，不分层及析出沉淀物，不易腐败，不产生防碍工人健康的气体。同时该产品不含对人体有害的亚硝酸钠和矿物油，工作环境干净无味，加工时能清晰观察工件表面。
6)具有优良的化学、热性和防锈性。在高温、高压与空气接触中不分解、不变质、不腐蚀金属表面。加工件常温下两周内不生锈。
7)新型水基切削液的总体性能与矿物油相当，但成本不到矿物油的一半。
8)新型水基切削液的工作废液少，易于处理，大大地减少了环境污染。
(2)理论分析
1)润滑性能分析
在金属切削加工中，大多数摩擦属于边界润滑摩擦。在边界润滑中，由于不存在完全的油膜，其承载能力已与油的粘度无关，而取决于润滑液的油性，即润滑成分是否包含着对金属存在强烈吸附的原子
团，能在切削界面形成物理吸附膜。
非离子表面活性剂H中的极性基团对金属有较大的亲合能力，很容易吸附在金属表面上，
形成吸附润滑膜。因其疏水基团较大，并有芳环结构，具有油性剂的作用。同时非离子表面活性剂H含有N非活性极压元素，它兼有油性剂和极压剂的双重功效。再与加入的极压抗磨剂协同作用，形成高强度物理和化学吸附膜，使之在高压、高温和激烈摩擦作用下不致于破坏。能防止或减小工件、切屑、刀具三者之间的直接接触，达到减小摩擦及粘结的目的，起到极好的润滑作用。
油酸三乙醇胺是一种阳离子表面活性剂，作为油性剂添加在切削液中，易在刃具与切削工件之间形成物理吸附膜，从而起到润滑作用。另外，油酸三乙醇胺与极压抗磨剂也有良好的协同抗磨作用，亦可使润滑性能显著提高。
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