切削液不得不知的基本知识

切削液不得不知的基本知识管理部庄国忠2014.5.21 金属加工液
金属及其合金在切削、成形、处理和保护等过程中使用的工艺润滑油统称为金属加工液，又名切削液。

在金属加工过程中，为了降低切削时的切削力，及时带走切削区内产生的热量以降低切削温度，提高刀具耐用度，从而提高生产效率，改善工件表面粗糙度，保证工件加工精度，达到最佳的经济效果，通常使用金属加工液。

金属加工液在金属加工过程中具有润滑、冷却、清洗、防锈等作用，其中核心作用是:一方面通过冷却作用降低加工过程中的变形热，另一方面通过润滑作用来减少金属加工过程中的磨擦热，从而来提高金属加工质量，延长刀具的使用寿命等。

1、冷却性能：冷却作用是通过乳化液和因切削而发热的刀具、切屑和工件间的对流和汽化作用把切屑热从固体（刀具、工件）处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。

2、润滑性能：润滑作用就是其减少前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦形成部分润滑膜的作用，以防止刀具与切屑或工件间的粘着，所以良好的润滑可以减少功能消耗、刀具磨损和良好的表面光洁度。

3、清洗功能：在金属加工过程中，切屑、铁粉、磨屑、油污、沙粒等常常粘附在工件、刀具或砂轮表面及缝隙中，同时沾污机床和工件，不易清洗，使刀具或砂轮切屑刃口变钝，影响切削效果。

所以要求乳化液有良好的清洗作用。

乳化液的清洗性能就是指乳化液防止这些细颗粒粘结和利用液流的机械冲洗作用将其冲走的能力。

4、防锈性能：在金属加工过程中，工件要与环境介质如水、氧、硫、二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、氯离子、游离酸碱和乳化液分解或氧化变质所产生的油泥等腐蚀性介质接触而受到腐蚀，机床部件与乳化液接触的部分会产生腐蚀。

因此要求乳化液有一定的防锈能力。

金属加工液除了应具有良好的冷却性、润滑性清洗性、防锈性外，还应具有防腐蚀性、抗菌性、防垢性、抗泡性、热稳定性、无毒、无害、无刺激性气味、不污染环境、使用方便等条件。

金属加工液可分为纯油性切削液和水溶性切削液两种。

金属加工液应具有如下作用：
1、改善加工表面，提高表面光洁度；
2、提高加工件尺寸的精密度；
3、延长切削工具的寿命；
4、随时排除切削屑末，洗净加工面；
5、防止加工件腐蚀或生锈；
6、提高切削加工效率；
7、随时冷却加工件表面和加工刀具。

因而要求金属加工液必须具备如下性能：
⑴要求有良好的边界润滑性能，而需由极好的极压性；
⑵防止切削刀具和加工金属表面熔接的性能；
⑶良好的热传导性能和耐热性能；
⑷良好的防腐蚀性能和防锈性能；
除此之外，对于纯油性切削液还要求具有：
①在一定的长的时间内不腐蚀金属，不氧化变质，不变色；
②使用中不产生烟雾，不变质，不发臭并无不良气味；
③抗胶质，抗结焦积碳，并不发生沉淀物；
④对加工部件不发生不良作用等。

对于水溶性切削液还要求：
①在硬水条件下，不得分层或分离，如用300～700ppm的硬水或冷水时，都应能很好地乳化；
②良好的抗腐败性，抗细菌性，并不发生臭味；
③良好的抗泡沫性；
④和切削的迅速分离性；
⑤不沉积在加工工具上，也不得侵蚀工具等。

如何选择好的添加剂，并能保证金属加工液所应具有的性能是加工液生产厂商的核心。

纯油性切削液主要由基础油、加工性能添加剂、性能增强剂等组成，纯油性切削液具有良好的润滑性能，适合对润滑性要求高，重负荷、低速大进给的切削，切削余量高的加工，表面精度要求高，水对刀具或零件有不良影响的场合以及难加工材料等。

其中加工性能添加剂目前普遍使用的如：
酯类（醚类）、氯、磷、硫、固体类添加剂为主，性能增强剂包括：抗氧剂、抗油雾剂防锈剂、抗泡剂等。

油性油的选择原则：
1、黏度：
由于不同的加工应用需要不同的黏度，以满足不同的冷却、润滑要求，所以纯油性切削液在生产过程中，黏度的选择优为重要，可根据不同的加工工艺生产出与之相适合的油性切削液，以满足不同的金属加工要求。

以下列举了几种金属加工工艺所需的黏度范围：
油基切削液的润滑性能好，冷却性能较差，水基切削液则相反，但其成本低，操作环境安全、干净，没有油雾和着火的危险；近年来微乳化型切削液发展很快，随着高性能水基切削液新产品的不断开发，其使用范围逐渐扩大，开始出现油基向水基过渡的趋势，可以预料它将是未来切削液的主导品种。

乳化剂
水基切削液包括乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液，大都主要用在高速切削上。

水基切削液主要由:矿物油、乳化剂、助溶剂、防锈剂、抗磨添加剂、极压添加剂、消泡剂、防腐杀菌剂、水等组成。

其中矿物油一般选择环烷基基础油，此类矿物油具有易乳化，与添加剂兼容性好，像回收环烷基变压器油，黏度在10CST 左右；此外，也有用重烷基苯类或合成油。

重点考虑的是作为分散体或助溶剂使用，润滑作用在其次。

水性油乳化剂目前国内外切削液生产厂商普遍使用的主要有以下几种：
1. 烷基酚聚氧乙烯醚：如N P、OP系列
2. 脂肪醇聚氧乙烯醚：如MOA、FAE系列
3. 山梨糖醇聚氧乙烯醚；如：SPAN，TWEEN系列
微乳化切削液
一、乳化切削液也称为皂化溶解油，是石油系油加入乳化剂，如环烷酸皂、磺化油、磺酸钠、C14以上的饱和脂肪酸皂，石油酸皂、妥尔油酸皂等树脂酸皂，氧化石油脂，以及C17
～20的合成脂肪酸皂等表面活性剂，并加入结合剂，如各种醇类和醇胺类等乳化稳定剂，再加入抗磨剂，抗擦伤剂，抗腐蚀剂，抗泡剂，抗氧化剂及抗腐败剂和防菌剂等。

并用少量
的水调制成的母液，及时用15～40倍的水稀释成乳白液使用。

根据使用要求，可制成油包水或水包油型的两种乳化液。

这种水溶性乳化切削液中含石油系油较多，润滑性能较好。

由于含大量的水而冷却性也好，而且腐蚀性也比一般电解系的无机盐型透明水溶液为小，常用在粗、中精度的切削或研磨加工上。

这种乳化切削油，必须根据PH值区分使用；一般
P H值在8.5～10.5的适用于钢、铁材料的切削，6～8.5的适用于铝、铜等非铁金属材料的加工上。

二、微乳化液是矿物油溶于水后形成的，一般含矿物油5—35%，乳化剂含量与油性物含量比乳化液高出3—6倍，但其油的含量远低于乳化液中油的含量，因而能使油滴形成微粒的直径很小。

由于微乳化液特有的组成特点，使得它兼有乳化液和合成液两者的优点，润滑、冷却、清洗、防锈性能均较好，且其使用寿命比乳化液要长4～6倍。

其中：乳化切削液属于传统产品，价格经济；但稳定性差，寿命短，维护难，兑水后呈乳白色；微乳化切削液具有多用途应用广，综合性能好，稳定性较好，寿命长，兑水后呈半透明或透明状；全合成切削液主要用于冷却要求高的场合，如磨削等，兑水后呈全透明状，极压性不够。

因此，发达国家已经走过了从乳化液向合成液，再向微乳化液发展的过程，微乳化液得到了前所未有的发展和应用。

微乳化切削液是以中性或非离子型表面活性剂30—50%为主要成分，混入石油系油，再加防锈剂，极压剂和防腐剂，充分分散而成的含有多量水分的胶体溶液。

其表面张力极小，洗涤性能很强，几乎和水一样透明的分散乳化液。

使用时用水稀释到30至100倍。

一般用在精密研磨时，需用80—100倍的水稀释，切削时用20—50倍的水稀释。