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1、金属加工液的应用及维护,主讲人：五金部技术总监：赵建霖,金属加工液的种类和特点金属加工液的选用金属加工液的影响因素金属加工液的保养和维护金属加工液的常见问题与解决方案水溶性金属加工液的发展趋势问题讨论,水溶性切削液,一、金属加工液的种类和特点,纯油切削液,乳化液 矿物油40%半合成液 矿物油40%合成液 不含矿物油,水溶性切削液的组成,一、金属加工液的种类和特点,乳化液(太古油/鹼油),一、金属加工液的种类和特点,和水混合为白色乳状液粗滴乳状液：油滴直径为1-10m通常润滑剂或EP极压剂，满足中度和 重度加工以及高表面光洁度的需要抗腐蚀和防锈性能优越,半合成,一、金属加工液的种类和特点,微乳液
2、，透明，油滴直径1m使用寿命长生物稳定性好冷却性能好抗腐蚀性强与其他流体的相容性好,合成切削液,一、金属加工液的种类和特点,透明化学液冷却性好和去垢力强泡沫少生物稳定性高抗腐蚀性好润滑剂含量低/无可低浓度使用对物理/化学稳定性无影响,油性切削液的组成,一、金属加工液的种类和特点,水溶性液的优点,一、金属加工液的种类和特点,冷却性能好不会发生火灾清洗作用强，工件洁净经济性好高速切削时，释放的油烟/雾少工作环境清洁切屑和工件带走的润滑剂少,水溶性液的缺点,一、金属加工液的种类和特点,机器和设备维护费用高，是由于,腐蚀电控单元引起故障细菌、酵母菌和霉菌导致过滤器堵塞油水分离器和撇油器配置,监控成本高
3、,酸硷（PH）值、浓度、亚硝酸盐、 细菌繁殖、水硬度,纯油的优点,一、金属加工液的种类和特点,主要组份和水溶性清洗剂无不相容现象腐蚀性低，废料量少多功能应用，可作为液压油/切削油废水量少更换周期长,纯油切削液的缺点,一、金属加工液的种类和特点,易着火首次使用时成本高高切削速度引起油雾和烟雾排放油容易被切屑和加工零件沾出冷却速率低在某些国家矿物油的徵税率很高,金属加工液的作用：,二、金属加工液的选用,减小磨擦和磨损改善刀具使用寿命和表面光洁度减小切削力和能量损耗冷却切削区域，从而降低温度，减少金属变形冲洗切削区域的切屑保护新加工完的表面不受腐蚀,二、金属加工液的选用,二、金属加工液的选用,金属加
4、工过程,二、金属加工液的选用,铣削,拉削,钻孔,刨削,研磨,车削,拉削,二、金属加工液的选用,拉刀,拉削,二、金属加工液的选用,拉刀,工件,典型形状,拉削,二、金属加工液的选用,拉削大多数用低粘度纯油切削液工件的几何形状决定了加工的难度,粘度,简单形状：中等添加剂含量的纯油切削液复杂形状：添加剂含量高的纯油切削液,垂直拉削 15-20cSt水平拉削 25-40cSt,攻丝,二、金属加工液的选用,表面接触多 需要润滑性能好，极压(EP)添加剂含量高通常情况下速度比较低较小的孔：粘度低手工攻丝或简单攻丝：粘度高,插齿及滚齿加工,二、金属加工液的选用,容易加工的金属 水溶性切削液/油镍、铬等难加工金
5、属 高极压(EP)添加剂含量切削油,插齿,滚齿,钻孔,二、金属加工液的选用,容易加工的金属 水溶性切削液难加工金属 含极压(EP)添加剂，低粘度切削油,深孔钻,二、金属加工液的选用,钻孔孔深是孔径的5100倍添加剂和钻孔的一样，但是,添加剂含量高(抗磨和EP)导向装置和工件之间摩擦大，需要润滑性能好的添加剂,粘度：孔越大，所需粘度越大,直径小于20mm 10-15cSt直径小于20200mm 20cSt直径大于200mm 30cSt,铣削,二、金属加工液的选用,铣削,二、金属加工液的选用,铣削需要强冷却性能而润滑性能低的切削液通常使用水溶性切削液加工不锈钢、镍及钴合金时会产生高热通常使用含硫及
6、氯的切削油使用纯切削油来进行铣削加工时，刀具的旋转将产生大量的烟雾，但如果机器的切削油流量足够大时，可避免上述情况的发生。,车削,二、金属加工液的选用,车削,二、金属加工液的选用,在纯油和水溶性切削液间选择,通常决定于机器的设计低速/高摩擦纯油较高速度时可选择水基切削液不锈钢：用纯油时切削速度最大为80m/min，而水溶性切削液可达到到120m/min,锯削,二、金属加工液的选用,一般用水基切削液只有在切削非常难加工的金属(钛/特殊类型的不锈钢)时才需要用纯油切削液,研磨,二、金属加工液的选用,研磨,二、金属加工液的选用,研磨,二、金属加工液的选用,用纯油还是水基切削液？,速度35m/s时，用
7、纯油 (速度 35m/s时产生大量的热水基切削液会产生蒸气对表面质量有负面影响)平面/表面研磨：低速，开口机器用水基切削液,无心/圆形研磨：简单的用水基切削液,硬水(200ppm),三、金属加工液的影响因素,低的清洗作用析皂引起锈蚀问题破坏乳化液的平衡,水硬度,水硬度(适合的硬度为100200ppm),软水(50ppm),可能出现泡沫问题,设备漏油引起的问题：,三、金属加工液的影响因素,生成无关的乳化液产生硫化氢味(臭蛋味)影响抗腐蚀性导致浓度折光计读数误差,设备漏油,来源：,导轨油、液压油、主轴油、齿轮油,三、金属加工液的影响因素,温度,高温的后果：,水分大量蒸发,应添加去除矿物质的水如添加
8、自来水 形成盐,酯水解影响PH、稳定性、清洁性和加工性能降低冷却性能和工件的加工精度，温度在3050之间细菌容易滋生蒸发中的化学物质导致不良气味,浓缩液存储,四、金属加工液的保养和维护,如果在840 环境下存储，可以存放一年避免温度过高或过低室外存储时，油桶要盖好盖子并用防水帆布覆盖在冬天不要将油桶储存在室外(在低温情况下浓缩液可能会变质)已开启的容器要重新密封好散装容器要存储在室内,机床系统清洗,四、金属加工液的保养和维护,机床系统清洗和消毒非常重要：避免问题的发生和后期昂贵添加剂的使用清洗步骤：,对使用中的系统，通常按1%比例入机床系统清洗剂，运行24h，然后将其排出(不必停止生产)如系统
9、稀释液已腐败严重，则将系统中的液体全部排出，加入机床系统能够运行的最低水位，并按1%比例加入机床系统清洗剂，按0.1%比例加入杀菌剂，开动系统运行24小时将系统中的液体全部排出清除油箱和机器中的淤泥、切屑、沉积物、细菌及附着物然后将系统彻底冲洗干净配置浓度适宜的稀释液，将系统注满(参见切削液调配),切削液调配,四、金属加工液的保养和维护,按供应商推荐的浓度稀释使用将浓缩液加到水中，顺序不能颠倒将水放于清洁干净的容器中，加入所需量的浓缩液，同时充分搅拌最好是用特制的混合设备来调配稀释液最好不要直接在机器油箱中混合用浓度折光仪测量稀释液的浓度,切削液调配,四、金属加工液的保养和维护,切削液调配,四
10、、金属加工液的保养和维护,油,水,正常的稀释液,不正常的稀释液,水,油,不稳定,切削液调配,四、金属加工液的保养和维护,浓度折光仪,刻度,0%至15%刻度,切削液调配,四、金属加工液的保养和维护,浓度=标尺计数折光系数每一种冷却液都有其折光系数,折射计的使用,滴加3滴浅水于载片上，盖上盖片调节校正旋钮，校正零点擦去载片上的清水，加3滴干净的冷却液于载片上从标尺上读出折光浓度然后乘以折光系数，换算为实际浓度(%)值,切削液调配,四、金属加工液的保养和维护,水,调节螺丝,稀释液,浓缩液,监察和分析酸碱(PH)值,四、金属加工液的保养和维护,正常,有些变质,变质,建议清洗机器，并更换新的切削液,PH
11、9.0,PH8.5,PH8.0,四、金属加工液的保养和维护,监察和分析酸碱(PH)值,PH8.0(酸性太大)会发生下述问题,微生物污染含铁金属的腐蚀稀释液不稳定,PH9.5(碱性太大)会导致下述问题的发生,铝和铜合金的腐蚀皮肤问题清洗效果好，导致导轨干燥油漆脱落与橡胶的相容性差破坏涂上的油漆,四、金属加工液的保养和维护,监察和分析酸碱(PH)值.,浓度对稀释液的加工性能、防锈性能和防腐败性能都有很大影响，因此日常维护需定期检查稀释液浓度校正浓度：,当浓度不足时，计算需要浓缩液的份量后，先调配适量高浓度稀释液，再注入机器中(避免将浓缩液直接加入机器中)当浓度偏高时，先调配适量低浓度稀释液，再注入
12、机器中(避免将水直接加入机器中)千万不要只单纯的加入纯水和浓缩液，这样做将会破坏乳化液的稳定性,四、金属加工液的保养和维护,机器中的切削液容易非常重要。如果容量太少，将发生下述问题：,监察和分析酸碱(PH)值,稀释液升温加快，会影响机械的加工精度温度升高也会导致蒸发增加加快稀释液的变色流回油箱的稀释液很快又被抽取， 消泡时间小(回复期短)，泡沫增多,四、金属加工液的保养和维护,设备漏入油缸的油，如果没有被乳化，就可以而且应该从稀释液中移走，称为撇油；用撇油器或手工撇除,监察和分析酸碱(PH)值,四、金属加工液的保养和维护,防锈试验(单片/叠片防锈测试铸铁腐蚀试验(IP 287)浓度水硬度四球测
13、试比重细菌稳定性消泡性,监察和分析酸碱(PH)值,四、金属加工液的保养和维护,油样要从喷嘴位置取样，不能直接从油箱中取填上必需的详细信息，包括产品生产秕号，需要测试的原因取样和分析之间的时间要尽可能短,监察和分析抽取油样时注意事项,四、金属加工液的保养和维护,考虑加入一剂量的杀菌剂开机循环稀释液，能有效防止厌氧菌的生长重新启动机器前将设备漏油撇掉,监察和分析长时间停机(2天)注意事项,细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,细菌：生存于水相中，以几乎所有存在于其中的物质为食。冷却剂是细菌的大餐、温床。,水溶性切削液,细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,细菌的危害,水溶性切削
14、液,破坏乳化液引起腐蚀增加机器中的沉积引起恶臭味使操作者烦躁不安阻塞过滤器可能引起呼吸问题浪费金钱,细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,水溶性切削液,在理想条件下，细菌每20分钟便可以繁殖一代，意思就是说一个细菌在8个小时内可以繁殖成为8000000个设备和加工场所周围环境清洁对减少细菌有帮助,细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,水溶性切削液,细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,水溶性切削液,细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,稀释液老化的表现：,水溶性切削液,发出难闻的气味机器和工具生锈乳化液分解酸蚀(变色)切削性能下降表面光洁度下降刺激皮肤,
15、细菌和发臭,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,水溶性切削液,水质太差外来油品及污染物的严重污染产品更新率低设备(油箱、管道、喷射系统)污秽浓度太低,解决方案：,确保水质好，无微污染除去稀释液上层浮油添加新产品如果微生产106/ml，加入适量的杀菌剂调整浓度,工件表面光洁度差,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,水溶性切削液,稀释液浓度太低切削液定向喷射不好或流量过低金属加工层污染水质影响，溶液不稳定使用刀具与材料或加工工艺错配,解决方案：,调整稀释液浓度检查金属加工液供应系统有否堵塞并加以清洁，直接喷在刀刃上过滤稀释液硬水会导致某些切削液不稳定，影响表面光洁度，考虑使
16、用软水或去离子水与刀具供应商协商，选配正确型号,工件腐蚀,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,水溶性切削液,浓度太低水质硬度太高稀释液被污染防锈剂已降解或消耗稀释液PH值过低高温及潮湿环境,解决方案：,增加并校正使用浓度检测水硬度，使用100200ppm硬度的水确定及除去污染物，或更换新的溶液添加新溶液更换新液降低温度和湿度，在成品上施涂防锈剂,刀具/砂轮寿命下降,五、金属加工液的常见问题与解决方案,水溶性切削液,可能原因：,大量金属屑稀释液污染浓度太低水质影响，稀释液不稳定切削液润滑性能不好切削液定向喷射不好或流量过低,解决方案：,净化切削液(更换/过滤)确定及去除污染物调整浓度
17、正确地调配切削液换用润滑性能好的产品增加流量或直接喷在刀刃上,稀释液上面有浮油,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,水溶性切削液,设备润滑油污染混合条件差经纯油加工的零件上粘附的金属屑污染,解决方案：,用撇油器撇除漏油重新配制稀释液，确保边搅拌边将油加入水中用撇油器除去，加工前将零件清洗干净,泡沫多,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,水溶性切削液,浓度太高水太软稀释液污染油箱液量过少机械故障切削液消泡性能差,解决方案：,用折光浓度计核正浓度检查水质(总硬度)，加入消泡剂或醋酸钙除去污染物维持油箱溶液量充足检查过滤系统，输油管和回流系统是否泄漏和堵塞，防止回流溶液进入油
18、泵进油口位置选择另一种切削液,铜变色,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,纯油切削液,油中含有活性硫油被硫化,解决方案：,加工后立即清洁零部件，或者使用不含硫的切削油换油,刀刃处形成积屑瘤,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,纯油切削液,刀具设计不当油中添加剂不足,解决方案：,增加刀面角使用高添加剂含量的油(特别是含硫的),泡沫,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,纯油切削液,泵损坏/吸入空气循环流动速度太大油中有水/表面活性剂,解决方案：,检查油的液位使用低粘度油添加消泡剂,油烟,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,纯油切削液,喷嘴位置不对油中
19、添加剂含量低切削速度太高,解决方案：,调整喷嘴位置使用添加剂含量高的油降低切削速度,油雾,五、金属加工液的常见问题与解决方案,可能原因：,纯油切削液,油温度太高粘度太低排气装置没有操作,解决方案：,安装冷却装置或增加油箱容量用高粘度的油检查排气系统,其他,将油箱加盖加入抗油雾添加剂,健康和安全,六、水溶性金属加工液的发展趋势,不含亚硝酸盐不含苯酚不含二乙醇胺RoHS指令要求,使用寿命长,亚硝酸盐的作用：,六、水溶性金属加工液的发展趋势,良好的防锈性，防腐蚀性,亚硝酸盐的危害：,亚硝酸盐在酸性环境中与蛋白质中的胺类结合生成亚硝胺或亚硝酰胺，目前已证明，亚硝胺是一类强力致癌物质。人类的鼻咽癌、食道
20、癌、胃癌、肝癌、膀胱癌等都与亚硝胺有关。长期少量接触它可以慢慢发病，一次大量接触也可使人残废，它具有对任何器官诱发肿瘤的能力，特别是它可通过胎盘传给后代引起癌症。,六、水溶性金属加工液的发展趋势,苯酚的作用：,苯酚具有较强的杀菌能力,苯酚的危害：,吸入高浓度蒸气可致头痛、头晕、乏力、视物模糊、肺水肿等接触眼，能引起角膜严重损害、甚至失明接触皮肤后，不引导起疼痛，但在暴露部位最初呈现白色，如不迅速冲洗清除，能引起严重灼伤或全身性中毒苯酚为细腻原浆毒物，能使蛋白质发生变质和沉淀，故对各种细胞有直接损害,二乙醇胺(DEA)的作用：,六、水溶性金属加工液的发展趋势,维持PH值在9.0左右，抗腐蚀性强,
21、二乙醇胺(DEA)的危害：,吸入DEA蒸气或雾，刺激呼吸道。高浓度吸入出现咳嗽、头痛、恶心、呕吐、昏迷蒸气对眼有强烈刺激性/液体或雾可致严重眼损害，甚至导致失明长时间皮肤接触，可致灼伤皮肤红肿、起水泡、溃疮、结疤、变厚或组织受损。长期暴露下会引起皮肤炎和湿疹大量口服出现恶心、呕吐和腹痛长期反覆接触可能引起肝肾损害,六、水溶性金属加工液的发展趋势,RoHS指令介绍：,关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令(RoHS 2002/95/EC)RoHS指令要求自2006年7月1日起在欧盟市场禁止销售含有镉、铅、汞、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯6种有害物质的电子电器设备RoHS指令限值：,镉(Cd)：小于100ppm铅(Pb)、汞(Hg)、六价铬(Cr(VI)、聚溴二苯醚(PBBs)和聚溴联苯(PBDES)各小于1000ppm,
