黄佩兰

[摘 要]金属切削液是机械加工中重要的辅助材料，可分为水基切削液和油基切削液两大类，具有减摩、冷却、冲洗及防锈等作用。在选型时需要从工艺适用性、运行成本及安全性三个方面综合考量，以提高金属切削液的应用与管理效果。

[关键词]机械加工；金属切削液；选用原则

中图分类号：TG501.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0132-01

一、金属切削液的分类和性能

金属切削液按其性质可分为水基切削液和油基切削液。其中水基切削液又分成全合成型和半合成型切削液。全合成型切削液一般是以纯净水为基础液，还含有稳定剂、乳化剂、抗硬水剂、抗菌剂、防锈剂、润滑剂、抗极压剂、消泡剂和香料等。半合成型切削液与全合成型的差别在于其中的润滑剂以某些油类为主。油基型切削液与水基切削液的构成差别较大。其成分主要是基础油，其次是防锈剂、抗油雾剂、抗极压剂、抗氧化剂等。油基型切削液的使用效果很大程度上取决于基础油的类别和等级。一般来说，该类产品所使用基础油可分为三类。第一类为溶剂精制油；第二类为加氢精制油；第三类为加氢异构化油[2]。其中第二类油工艺性能较好。

二、金属切削液的应用与管理措施

（一）金属切削液的工艺作用

一是减摩作用减摩作用。也可称之为润滑作用，指切削液在工件、切屑、刀具之间界面上的降摩擦能力，切削液必须能渗透到各个界面上，并在其中能形成强度较高的吸附性润滑膜，从而降低工件、切屑及刀具间的摩擦，减少加工阻力。二是冷却作用。金属加工过程中，所消耗的功95-97%都转变成了切削热。其中，2/3转化成变形热，1/3转化成摩擦热。冷却作用就是在加工过程中切削液将工件和刀具的热量吸收转移的作用。三是冲洗作用。金属切削过程中，刀具碎末及金属碎屑随着加工的进行而不断产生，冲洗作用就是切削液净化加工界面的能力。意义在于延长刀具寿命并保证了加工质量。四是防锈作用。指切削液对完成加工的工件具有短期工序间防锈的作用。

（二）机械加工生产中金属切削液的应用与管理

1、遵循金属切削液的选用原则

遵循金属切削液的选用原则，即遵守工艺适用性原则。考虑运行成本原则，遵守安全性原则以及金属切削液的设备处理规则，注重金属切削液设备的选用。遵守工艺适用性原则，要求正确使用金属切削液，以发挥其在机械生产与加工中的作用。考虑运行成本原则，要根据实际情况核算成本费用。遵守安全性原则，要监测金属切削液的安全性能。金属切削液的设备处理规则，是根据具体情况使用单机供回系统和集中净化系统。选用金属切削液的设备时，要注重切屑类型相近的机床数量以及金属切削液处理设备的特点。

2、金属切削液处理设备的选用

如何选用金属切削液处理设备，需要从两方面考虑：①切屑类型相近的机床数量。②切削液处理设备的特点和工厂的产量。

第一，切屑类型相近的机床数量。同一车间切屑类型相近的机床数量超过5台时，可以考虑采用集中净化系统，如铣床、车床的加工都产生较大的片状切屑，可以归为一类；精磨床产生细小粉末状碎屑，可以归为另一类。切屑类型不同的機床不建议共用同一集中净化系统。

第二，切削液处理设备的特点和工厂的产量。工厂的产量直接影响到切削液处理系统的维护频率和切削液的使用寿命。加工中产生切削热及大量的碎屑。切削液受热后有效成分发生分解或氧化，单机供回系统上一般没有冷却设施而且容积小，这种变化尤其明显；碎屑进入切削液导致切削液的乳化状态被破坏，清洗质量下降，槽箱内的沉积物逐渐增加，在加工负荷大时切削液的这种变化可以逐渐从色泽或气味上反映出来，如从清澈变浑浊或从单一的颜色变成混浊态。产量越大，切削液受到的影响越显著。如果工厂中80%的机床在满负荷运转的情况下都已经达到16小时/日或以上，就应考虑采用集中净化系统。一般来说，这时单机供回系统的不足已经抵销了设备投资低的优势。

3、金属切削液及处理设备的管理

第一，金属切削液的管理。水基切削液需要检测pH值、折光浓度及含菌量。无论是全合成还是半合成型水基切削液的正常pH值一般在8.5以上，为了准确的控制切削液的状态，需要使用电子pH计来检测切削液的pH，应每日进行一次。折光浓度可以采用折光仪来得出，每日检测一次。折光仪是基于折射定律设计的。在实际工作中有一个需关注的问题。切削液在使用超过两个星期后，内部往往混入了大量金属碎屑（对于精磨工艺尤甚），其中较轻的一部分悬浮在体系中，从宏观上看，切削液变“浓”了，其折光率因而也发生了变化，这就导致折光仪的读数无法反映有效成分的真实浓度。这时，仅通过折光仪来判定切削液的状态就不够可靠了，同时应注意切削液的pH及加工后工件的工序间防锈性能，如果二者出现明显下降，则要相应提高切削液的浓度。一般来说，单机供回系统中切削液的使用周期不应超过两个星期，集中净化系统中切削液的使用周期不应超过4个月。切削液寿命临近末期的特征是pH逐渐下降，以致无法控制，加工后的工件常在数小时内生锈。为了准确掌握切削液的状态，还应定期检测切削液中的微生物含量，微生物的繁殖是导致切削液失效的重要原因之一。可以采用德国舒美公司的微生物检测片，能在48小时内检出液体中的微生物含量。当微生物含量较高时，必须废弃切削液。如继续使用，微生物和菌类的迅速繁殖会导致加工质量劣化和零件生锈。

第二，油基切削液的管理。油基切削液一般需要检测粘度、油中颗粒物的含量和颗粒度，在加工流程中同时使用水基切削液和油基切削液时，一般还要通过Karl-Fischer实验检测油基切削液中的含水量。粘度检测是通过粘度仪实验来完成的，检测粘度的目的是为了判定油基切削液是否发生了氧化分解或其他方面的变化。该检测至少每两星期进行一次。油中颗粒物含量和颗粒度是通过真空抽滤法实现的，通过真空抽滤设备和高精度滤片可以将油液和一定尺寸的颗粒物实现分离，通过分析天平称重后可以得出单位油液中颗粒物的含量，如果再配合颗粒度分析仪，则可检出各种尺寸颗粒的相对比例。该检测对于精密加工尤其具有重要意义。Karl-Fis che r水分测定实验是通过Karl-Fis che r水分测定仪完成的，该实验的方法详见ASTM D1744。由于Karl-Fischer测定仪比较昂贵，该实验可以委托切削液供应商来进行，BP、壳牌等公司一般都备有这类设备代为客户进行检测。油基切削液只能通过管理良好的净化再生过程保持其品质，需要避免水、灰尘、杂质混入，对于洒落的油液，不可以回收再用，以免污染切削液处理设备中的油液。如果油液发生了明显的劣化，就只能淘汰换新。一般来说，在有效的管控下，集中净化设备中的油基切削液往往可以运行两年甚至更长时间而不发生变质劣化。

第三，金属切削液处理设备的管理。金属切削液处理设备的管理包括日常管理和定期维护两方面内容。日常管理工作一般有：①监控磁性分离装置的功能是否正常。②监控滤材状态并及时更新。③及时清空接渣、接布容器。④监控冷却装置的运行状态。油基切削液处理设备只需进行换液和清理工作，而且在管理状态良好的情况下，维护周期可以根据实际延长。

三、结语

综上所述，金属切削液具有减摩、冷却、清洗、防锈四大功能，在实践中需要从工艺适用性、运行成本和安全性等三个方面进行综合考虑，选择合适的品种。同时，需要遵循金属切削液的选用原则，并维护好金属切削液的设备管理，这样才能保证设备处于良好的状态，延长切削液的使用寿命。

参考文献

[1] 张继雄，戴志杰.机械加工生产中金属切削液的应用与管理方法探讨[J].现代制造技术与装备，2016，（06）：113+125.