金屬加工水溶性切削液在機械中的應用技術
時間:2017-11-18有效地實施對金屬加工切削液的現場管理,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,只有從現場管理中取得?,F場環境千差萬別,使用過程中出現的問題無法預知,可以說金屬加工切削液應用技術是一門很深的學問。在切削液使用過程中,切削液的“應用技術和切削液技術”有著本質區別,供應商提供的資料和經驗中共性的問題比較多,但有它的局限性。而企業操作工人和油品技術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要求、水質、機床的漏油情況及使用過程中產生的問題最有發言權;而作為企業的油品技術人員,掌握著整個企業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,會產生不同的結果;即使同樣的設備,在不同的環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人員,應該對本企業使用的切削液特點做到心中有數;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要求、水質情況、機床的漏油情況及使用過程中產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對切削液的合理選擇、正確配液、現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
按照產品形態,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量;b、冷卻作用。及時地傳遞加工過程中產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,并將碎屑沖洗出加工區域;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不產生銹蝕。
二、切削液的合理選擇
在機械加工過程中,不同加工材質、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控臥車、數控立車、數控鏜銑床、數控龍門銑、數控加工中心、數控型面銑床、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。由于我國地域遼闊,不同地區水質差異較大,就上海地區來說也有長江水和黃浦江水之分。不同水質稀釋出的切削液,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。
只有掌握了現場的實際工況,才有可能選出合適的產品。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,第一步是根據機床的機構裝置、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C床供應商的推薦和常規經驗進行選擇,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。
?。?)切削液品種的選擇。在確定了切削液類型后,要根據切削加工方式、加工材質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的不同切削特性選取不同的切削液產品,如切削高硬度不銹鋼,就要根據其硬度高、強度大、難切削等特點,選取極壓性能優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,由于其材質本身的韌性大、活性高等特點,在選取水溶性切削液時,則更強調切削液的潤滑性、腐蝕抑制性和清洗性等。
?。?)環保性能的要求。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、低毒性的產品,確?,F場操作人員的身體安全;各機械加工企業都非常關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、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;隨著國家對環保要求的不斷提高,要求切削液的廢液必須經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。
?。?)供應商的售后技術服務。水溶性切削液在現場使用過程中非常容易出現一些問題,因此,企業應該把供應商的售后技術服務作為選取切削液產品的重要依據。通常,可根據切削液使用工況的差異,建立一個合理的現場檢測分析方案,以及時監控或預防使用過程中已經或可能出現的問題,及早加以處理或采取預防措施,避免給生產帶來損失。
在通盤考慮了以上情況后,可以根據本企業的具體情況,會同工藝部門、車間領導和技術人員、操作工人、產品供應商等協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。通常在配液前8~24h加入專業系統清洗劑,徹底清洗整個循環系統,殺滅系統中存在的細菌。
配制切削液時,需要根據說明書中“先加水后加原液”的原則,以獲得理想的乳化狀態。有條件的企業最好選用水質較好的自來水,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,有條件的企業使用水溶性切削液混配器最為理想,通常經過混配器調制的切削液比例較人工調配的比例準確很多。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、水溶性切削液的現場維護管理
切削液的現場維護管理及保養一般情況下由切削液供應商的技術服務人員和用戶的現場技術人員共同完成。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揮最佳的效果,基本維護顯得尤為重要。根據經驗,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,使機床加工區的潮濕空氣散去,防止機床產生銹蝕。
?。?)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,讓切削液處于循環狀態中,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狀態。
?。?)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,將系統內的殘流物徹底清除,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保要求,送交有資質的專門機構處理。
水溶性切削液作為機械加工過程中的重要輔助介質,在機械加工企業的成本中只占據很小的一部分,但是切削液品種選擇是否正確、維護管理是否到位關乎企業產品質量是否過關、企業的生產能否正常進行,可以說對企業的影響舉足輕重,因此要求企業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場的正常使用,為公司核心業務的發展提供強有力的后勤支持,為公司的正常生產保駕護航。