隨著(zhù)模具工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,新材料、新工藝不斷涌現,在模具加工過(guò)程中選擇合適的切削液對於保證產(chǎn)品加工質(zhì)量,提高加工效率,減少環(huán)境污染都是至關(guān)重要的。
金屬加工液最基本的功能是潤滑、冷卻、排屑、防銹 。這四個(gè)性能不是完全孤立的,既有統一面,又有對立面。如切削油的潤滑、性能較好,但冷卻、清洗性能差;水溶液的冷卻、洗滌性能較好,但潤滑性能差。
金屬加工液最基本的功能是潤滑、冷卻、排屑、防銹 。這四個(gè)性能不是完全孤立的,既有統一面,又有對立面。
一般認為,在低速重負荷切削加工(螺紋切削、擴孔和齒面切削)時(shí),需要充分的潤滑,通常選用極壓切削油劑,切削潤滑劑的主要任務(wù)是縮小推進(jìn)面與屑的粘結,作為邊界潤滑劑。在高速淺層切削加工時(shí),冷卻是首要的,一般選用水基切削液——它的主要作用是降低摩擦熱,帶走熱量。那些切削液難以到達剪切區域的加工作業(yè),給潤滑、冷卻造成很大困難。通常對擴孔、齒輪切削(特別是滾齒)、深孔鉆和鏜孔、攻絲(特別是盲孔)、深套孔、車(chē)螺紋加工要精心選擇適用的切削液。
實(shí)踐證明,選用合適的金屬加工液,能降低切削溫度60~150℃,降低表面粗糙度1~2級,減少切削阻力15~30%,成倍地提高刀具和砂輪的使用壽命,并能把鐵屑和灰末從切削區沖走,因而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
在模具加工過(guò)程中,刀具的作用是在主剪切區域把加工材料用強剪切力切除剝落。刀具的推進(jìn)面和暴露的新鮮金屬面之間,由於強烈的附著(zhù)作用使推進(jìn)面受到高的應力。因切割剝落的屑要移過(guò)刀具推進(jìn)面,從而形成了第二剪切區域——該區域產(chǎn)生的剪切作用使刀具受到最大摩擦力。在此時(shí),潤滑和冷卻作用的重要性同時(shí)凸顯出來(lái)。值得注意的是,金屬去除類(lèi)的機械加工種類(lèi)很多,又各有其獨特工況。
磨削
磨削過(guò)程中磨粒與金屬表面的摩擦會(huì )產(chǎn)生大量熱量。當熱量聚集到一定程度時(shí)(磨削點(diǎn)的瞬間溫度可達1500℃,磨料與工件的磨削區域的平均溫度為500℃至800℃之間),工件表面就會(huì )出現灼傷甚至形變,因此成品的表面質(zhì)量和精度將受到影響。如果改善磨削加工的操作條件,運用磨削油進(jìn)行充分的冷卻和潤滑,加工過(guò)程中的一半熱能都會(huì )被冷卻劑吸收,而最終進(jìn)入到工件的熱量只占到整個(gè)加工過(guò)程產(chǎn)生熱能的15%。因此,磨削油有效降低了工件被灼傷的機率。
磨削油以基礎油為載體,通過(guò)在基礎油中添加多種具有不同性質(zhì)和功能的添加劑混合而成。目前世界上性能最好的磨削油基礎油是以乙烯為原料直接合成的聚α-烯烴。由於產(chǎn)物的純凈和均一性,聚α-烯烴具有其他基礎油無(wú)可比擬的卓越性能,并在一級方程式賽車(chē)的嚴酷條件下用作基礎油。由於其組成結構為純烷烴,因此具有優(yōu)異的抗剪切能力和抗老化穩定性,非常適用於高速磨削的加工。
切削
近年來(lái)金屬切削液的發(fā)展和變化主要是在水溶性液體領(lǐng)域。這類(lèi)液體以水為基質(zhì),傳熱速度高(水的傳熱速度為油的2.5倍)。等量的水吸收一定熱量後,比油的溫升要慢得多,從而提高了冷卻效果,且可減少油霧。因此,水基切削液的用量增大。
目前,水基切削液在中國切削液市場(chǎng)總體中約占60%,但水基切削液與油相比存在著(zhù)一些問(wèn)題,這包括潤滑性差,以及 蝕、膠體穩定性、化學(xué)穩定性、生物穩定性、可濾性、泡沫性等方面的問(wèn)題。這些因素對切削液在機床應用時(shí)的“油池壽命(Sump Life)”至關(guān)重要。
節能環(huán)保、降本增傚的發(fā)展趨勢不可阻擋
深圳市模具技術(shù)學(xué)會(huì )專(zhuān)家委員羅百輝指出,企業(yè)在選用金屬加工液時(shí)要全面權衡利弊,須達到以下要求:熱容量大,導熱性好,具有較好的冷卻作用。具有較高的油性或是較強的金屬表面吸附作用,能使形成的吸附薄膜具有較高強度,牢固吸附在金屬表面,起到良好的潤滑作用。而防
性好的話(huà),對金屬不起腐蝕作用,也不會(huì )因腐蝕而損壞機床和工件的精度及表面粗糙度。同時(shí),表面張力低的產(chǎn)品,易於均勻擴散,利於冷卻和洗滌作用并具有較好潤滑性。
羅百輝同時(shí)表示,經(jīng)濟成本方面的考慮也很重要。金屬加工液必須使用方便,價(jià)格低廉,要求容易配置并最好適用於多種金屬材料和多種加工方式(如車(chē)、磨、刨等),有一定的透明度,在提高切削速度時(shí)不冒煙。對人體無(wú)害,無(wú)毒、無(wú)異味。不會(huì )傷害皮膚及鼻腔粘膜,不刺激眼睛等。穩定性好,使用壽命長(cháng)。在長(cháng)期使用和貯存期間,不分層、不析出沉淀物,不發(fā)霉變質(zhì)。切削廢液量較大,考慮廢液處理,避免造成環(huán)境污染。
中國“保增長(cháng)、擴內需”的政策舉措正付諸實(shí)施,重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)振興規劃也相繼出臺,模具企業(yè)購買(mǎi)力在不斷提升,企業(yè)轉型所需產(chǎn)品種類(lèi)將更廣泛,并且對產(chǎn)品的品質(zhì)要求必會(huì )飛速提高。在經(jīng)濟危機的考驗之下,模具行業(yè)金屬加工液用戶(hù)的需求必然加速向高效節能、健康環(huán)保、低經(jīng)濟成本的方向邁進(jìn)。