切削液的发展趋势

1、切削液的发展趋势 众所周知，切削液具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用，对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等均有显著效果。近十多年来，我国的切削液技术发展很快，切削液新品种不断出现，性能也不断改进和完善，特别是20世纪70年代末生产的水基合成切削液和近几年发展起来的半合成切削液(微乳化切削液)在生产中的推广和应用，为机械加工向节能、减少环境污染、降低工业生产成本方向发展开辟了新路径。四、切削液的选用 切削液都是按照油基切削液和水基切削液来选用的。总体上看，在加工质量和刀具寿命方面，油基切削液比水基切削液要优越，尽管随被加工材料、加工方法、加工条件的不同其优劣程度会有所差异。所以，水基切削液应该

2、用于存在着比加工质量和刀具寿命更优先的场合。切削液性能要达到以下要求： 热容量大，导热性好，具有较好的冷却作用。 具有较高的油性或在金属表面的吸附作用。能使形成的吸附薄膜具有较高的强度，牢固的吸附在金属表面，起到良好的润滑作用。 防锈性好，对金属不起腐蚀作用，不会因腐蚀而损坏机床和工件的精度及表面粗糙度。 表面张力低，易于均匀扩散，有利于冷却和洗涤作用并具有较好的润滑性。 使用方便，价格低廉，要求容易配置并最好适用于多种金属材料和多种加工方式（如车、磨、刨等），有一定的透明度，在提高切削速度时不冒烟。 对人体无害，无毒、无异味。不会伤害皮肤及鼻腔粘膜，不刺激眼睛等。 稳定性好，使用寿命长。在长

3、期使用和贮存期间，不分层、不析出沉淀物，不发霉变质。 切削废液量较大，考虑废液处理，避免造成环境污染。（1）润滑作用：切削液能渗入到、切屑、加工表面之间而形成薄薄的一层润滑膜或化学吸附膜，因此，可以减小它们之间的摩擦。其润滑效果主要五决于切削液的渗透能力、吸附成膜的能力和润滑膜的强度。在切削液中加入不同成分和比例的添加剂，可改变其润滑能力。 切削液的润滑效果还与切削条件有关。例如，切削速度越高，切削厚度越大，工件材料强度越高，切削液的润滑效果就越差。 （2）冷却作用：切削液能从切削区域带走大量的切削热，使切削温度降低。切削液冷却性能的好坏，取决于它的传热系数、比热容、气化热、气化速度、流量、流

4、速及本身温度等。一般来说，水溶液的冷却性能最好，乳化液次之，油类最差。 （3）清洗作用：切削液的流动可冲走切削区域和机床导轨上的细小切屑及脱落的磨粒，这对磨削、深孔加工、自动线加工来说是十分重要的。切削液的清洗能力与它的一层保护膜，或与金属化合形成钝化膜，对工件、机床、都能起到很好透性、流动性及使用压力有关，同时还受到表面活性剂性能的影响。 （4）防锈作用：在切削液中加入防锈添加剂以后，可在金属材料表面上形成附着力很强的防锈、防蚀作用。 切削液中的添加剂与切削液的种类 （1）切削液中的添加剂：添加剂是一些化学物质，可分为油性添加剂、极压添加剂、表面活性添加剂和其它添加剂。 1）油性添加剂：油性

5、添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附膜，在较低的切削速度下能起到较好的润滑作用。油性添加剂有动物油、植物油、脂肪酸、胺类、醇类、脂类等。 2）极压添加剂：极压添加剂是含有硫、磷、氯、碘等的有机化合物，他们在高温下与金属表面起化学反映，形成能耐较高温度和压力的化学润滑膜。此润滑膜能承受很高的压强，能防止金属界面直接接触，降低摩擦因数，保持良好的切削润滑条件。 3）表面活性剂：表面活性剂即乳化剂，具有乳化作用和油性添加剂的润滑作用。前者使矿物油和水混合乳化，形成乳化液；后者吸附在金属表面上形成润滑膜。常用的表面活性剂有石油磺酸钠、油酸钠皂等，它们的乳化性能好，且具有一定的清洗、润滑、防锈

6、性能。 此外，还有防锈添加剂（如、石油磺酸钠等）、抗泡沫添加剂（如二硅油）和防霉添加剂（如苯酚等）。添加剂选择恰当，可得到效果良好的切削剂。 （2）切削液的种类：切削液主要有水基和油基两种，前者冷却能力强，后者润滑性能突出。 1）水基切削液的主要成分是水、化学合成水或乳化液。水基切削液中都添加有防锈剂，也有加入极压添加剂的。 2）油基切削液的主要成分是各种矿物油，动物油，植物油，或由它们组成的复合油，并可视需要添人各种添加剂，如极压添加剂、油性添加剂等。表 1.6 切削液的种类及选用 序号 名称 组成 主要用途 1 水溶液 以硝酸钠、碳酸纳等溶与于水的溶液，用 100200倍的水稀释而成 磨削

7、 2 乳化液 矿物油很少，主要为表面活性剂的乳化油，用 4080倍的水稀释而成，冷却和清洗性能好 车削、钻孔 以 矿物油为主，少量表面活性剂的乳化油，用 1020倍的水稀释而成，冷却和润滑性能好 车削、攻螺纹 在乳化液中加入极压添加剂 高速车削、钻孔 3 切削油 矿物油（ LAN15或LAN32全损耗系统用油）单独使用 滚齿、插齿 矿物油加植物油或动物油形成混合油，润滑性能好 精密螺纹车削 矿物油或混合油中加入极压添加剂形成极压油 高速滚齿、插齿、车螺纹等 4 其它 液态的二氧化碳 主要用于冷却 二硫化钼 +硬脂酸+石蜡做成蜡笔，涂于刀具表面 攻螺纹 注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为 609

8、0min。 本发明公开了一种无氯极压微乳切削液，其组分按重量份计：水；混合醇胺；硼酸；磺酸盐防锈剂；分油助剂；阴离子表面活性剂；多元醇酯；硫化脂肪酸脂；矿物油；苯并三氮唑；一种制备上述切削液的方法，将硼酸、混合醇胺、水按比例加入反应罐中，常温搅拌分钟；再按配方比例加入其余组分，常温搅拌分钟；制得无氯极压微乳切削液；该切削液可应用于金属切削加工中。本发明不含亚硝酸钠、酚、氯、汞等物质，符合环保要求，适用于铸铁、钢、合金钢、铝、铜等多种材料的加工，能满足车、钻、磨、加工中心等多种加工工艺要求，具备一液多用途的功能。合成轧辊磨削液 SWM-61SWM-51合成轧辊麽削液是由阴离子表面活性剂、非离子表

9、面活性剂及其他高效添加剂，经科学加工配制而成。该产品集防锈、润滑、清洗、冷却于一体，适用于普通轧辊、数控轧辊磨床、高速车床、磨床、等机加工，使用后工件表面清洁，安全环保。冷却性：避免轧辊、砂轮磨损，加工表面光洁度好；防锈性：磨削后轧辊表面形成保护膜，为轧辊提供工序间防锈保护；稳定性：无异味有效使用周期较长；环保性：不含亚硝酸钠、铬盐等有害成分，安全，无毒，环保；观察性：透明的工作液方便观察磨削加工过程。外观：淡黄色至黄棕色液体比重：1.050.05P H： 9.50.5防锈性（350.2，铸铁单片48小时）：合格用于钢铁类及合金等材料的切削和磨削工艺；常温（2030）直接加入自来水或纯水中稀释

10、；使用浓度可根据加工铸件材料、钢及其它合金材料、胶辊等要求在520之间选用。推荐：用自来水或纯水稀释（先在循环槽内放入计量的自来水或纯水，后放本品浓缩液）搅拌循环均匀即可使用。若水质硬度较大请提前处理好再用，以免影响加工液的使用效果和使用寿命。请将原液倒入水中进行搅拌至均匀为止，切勿将水倒入原液进行混配；机床多日不开动，应在24小时内对箱液进行空循环和充氧，使用中应定期测量PH值，适时补充或更换新液；工作液槽需及时撇去浮油和清除槽内屑末，保持工作液的稳定清洁、通风。包装与储存本品的包装、标志、储存、运输及交货验收按规定执行。本品包装容器注意密封。包装重量：25公斤/200公斤多功能切削液简介

11、1、项目产品的原理： 、项目产品的原理： 在常规切削液中合成一种能显著降低表面张力，明显提高渗透性能的物质， 使之合成的项目产品的渗透性能、消泡性能达到煤油柴油的标准。 项目产品的特点：具有非常优异的渗透性能、消泡性能，完全能够替代煤油 柴油和进口切削液，是传统切削液和传统煤油柴油作冷却的升级换代产品。 2、技术创新点： 、技术创新点： 研制选用了既有疏水性能， 又具有疏油性能的低表面张力氟碳表面活性剂。 攻克了氟碳表面活性剂在催化剂作用下与有机醇单本的合成工艺的技术难 关，解决了产业化生产的系统工程问题。 筛选开发了采用钼酸盐加工新型优质防锈材料，并解决了传统防锈材料对 环境污染问题和对人体

12、健康的危害问题。 关键技术：氟碳表面活性剂与有机醇的复配 3、推动科技进步作用: 、推动科技进步作用防锈乳化液。由矿物油、乳化剂、防锈剂等组成，矿物油的含量约为50%80%，在水中形成水包油型乳化液。与油基切削液相比，乳化液的优点在于冷却效果好，一般稀释为5%10%的水溶液使用，成本低，使用安全。乳化液最大的缺点是稳定性差，易受细菌的侵蚀而发臭变质，使用周期短。我国乳化油行业推荐标准为SH/T036592。 防锈润滑冷却液。这类乳化液含有动植物脂肪和长链不饱和脂肪酸更易受微生物的侵蚀而分解，使用周期很短。为了延长其使用周期，可在乳化液中加入少量碳酸钠、硼砂或苯甲酸钠（约为水稀释后乳化液的0.1

13、%0.3%），可提高乳化液的PH值和增强抗霉菌的能力，延长使用寿命。 极压乳化液。这类乳化液含有油溶性的硫、磷、氯型极压添加剂，具有强的极压润滑性，可用于攻丝、拉削、带锯等重切削加工，也用于不锈钢、耐热合金钢等难切削材料的加工。 微乳化液。这类乳化液含油量较少（约10%30%）含表面活性剂量较大，可在水中形成半透明状的微乳化液，乳化颗粒在0.1m以下（一般乳化液的颗粒1m）。微乳化液的优点是稳定性较乳化液大大提高，使用周期也比乳化液长。极压微乳化液。含有硫、磷、氯型极压添加剂，具有较好的极压润滑性，可用于重负荷切削材料的加工。含有硫、磷、氯型极压添加剂的乳化液或微乳化液，要特别注意提高其防锈性

14、能。氯离子的存在很容易腐蚀黑色金属，因此，要选择在水中不易分解的含氯极压添加剂，含硫极压抗磨剂的乳化液不适合用于加工铜质合金。化学合成切削液。化学合成切削液包括两种：一种是含有水溶性防锈剂的真溶液。如亚硝酸钠、碳酸钠、三乙醇胺等组成的水溶性液，这类溶液具有一定的冷却、清洗、防锈性，不易变质，使用周期长，但其润滑性和润湿性较差，表面张力较大（与水亲近），并且在水分蒸发后，金属表面会留下硬的结晶残留物，所以这类切削液只适合于一般的磨削加工。另一种合成液是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液。这种切削液表面张力低，一般小于400Pa。切削液配方 1、 透明水溶性切削

15、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 1030；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 4.55.5;石油酸钠盐 4.55.5;C1-4 合成脂肪酸 2.54;聚乙二醇 1.5;工业机械油 余 量。 共五

16、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

17、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

18、。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 160200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。产物为红棕色粘稠液体。实验

19、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 130160。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

20、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(GB614485)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

21、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 l2 级。

22、 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、热安定性和防锈性。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