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金属加工液的成分和种类
2014-11-12 21:17:09  OLM周刊  OLM周刊  浏览次数:

摘要:金属加工液是复杂的化学产品,里面的成分主要是基础液和各种添加剂。

 

什么是金属加工液:
金属加工液(Metalworking Fluid)是一个统称,在各种金属加工工艺,如研磨、切削、成型等等过程中用到的、对加工工件和刀具起到冷却、润滑、防锈、清洗等作用的液体,因此根据使用的工艺场合不同包含了很多种类:切削液、冲压油、淬火液、磨削液、成型油、拉伸油等,而每一种金属加工工艺又有多种加工液,因此,金属加工液包含的种类很多。金属加工液有不含油的,称为金属加工液,例如切削液。也有使用油做成的,称为金属加工油,例如切削油。为了表述方便,下文统称为金属加工液。
金属加工液的作用是在金属加工过程中,降低金属加工时被加工的金属和刀具或者模具之间的摩擦,及时带走加工区内产生的热量以降低切削温度,并把加工时产生的料屑带走,延长刀具的使用寿命,从而提高生产效率, 而且能改善工件表面粗糙度,提高金属产品的表面精度和产品质量。
1.金属加工液的种类和成分:
金属加工液是复杂的化学产品,里面的成分主要是基础液和各种添加剂。基础液有油类、水,起到润滑、冷却、清洗、溶解添加剂的作用,添加剂赋予金属加工液各种性能,根据需要的功能不同,添加剂的种类也不同。添加剂和基础液要在科学、平衡的配比,选择合适的添加剂种类搭配,才能最终生产出性能合格的金属加工液产品。金属加工液的种类主要包括以下四大类:
  1. 金属加工油(Straight Oils): 纯油型,不含水,例如切削油,金属加工油使用油类做基础液,也就是基础油,可以用作基础油的油类包括矿物油(石油馏分),动植物油,或者合成油类(如PAO)。纯油型金属加工油的成分是基础油,里面含有多种添加剂,买来就可以使用,无需加水稀释。油型切削油具有良好的润滑性,但是冷却性能差。
  2. 可溶性油(Soluble Oils ):又称乳化油(emulsifiable oils),这种类型含有油,一般矿物油含量在30%~85%,还有一些添加剂,其中包括乳化剂,帮助油分散在水里,形成乳状液。使用时用水稀释母液,形成不透明的乳化液。其性能兼具纯油型所具有的润滑性,又具有水所具备的冷却性。
  3. 半合成金属加工液(Semi-synthetic fluids): 这一类金属加工液含油量较少,只含有5%~30%的矿物油,30%~50%的水,还有各种添加剂。油基经水稀释后呈透明或半透明状,半合成液实际上也是一种乳化液,只是其油相的液滴较小,看起来呈透明或半透明状。半合成液的润滑性不如可溶性油,但是其冷却性能和清洗性能好,使用于高速切削及磨削加工。
  4. 全合成金属加工液(Synthetic fluids: 这一类金属加工液完全不含矿物油,只含有水,以及各种能在水里溶解的添加剂。合成液具有极好的冷却和清洗作用,一般来说,凡是乳化液和半合成液可以用的地方都可以使用合成液。合成液容易过滤并能循环使用,不容易滋生细菌变臭,使用寿命长。
虽然各种类别的金属加工液在成分上差别较大,但是每一种都含有一些添加剂,常用的添加剂种类如下:
  • 硫化物或者氯化物。
  • 防锈防腐蚀剂:帮助金属防锈、防止金属腐蚀,例如磺酸钙、磺酸钠、脂肪酸、硼酸、胺类添加剂。
  • 极压添加剂(EP):常在加工难加工材料的金属加工液中添加极压添加剂,常用的极压添加剂是含硫、氯、磷等有机化合物。这些添加剂在高温、高压的边界润滑状态下,可以防止工件和刀具、模具之间产生直接的金属干摩擦,达到减少摩擦的目的。
  • 抗雾添加剂(Anti-mist agents):例如聚异丁烯聚合物(polyisobutylene polymer)。油雾是金属加工业的一个大问题,对员工的身体健康造成很大问题,也困扰着金属加工车间的管理,抗雾剂有助于抑制油雾产生。
  • 乳化剂(Emulsifiers):如三乙醇胺(triethanolamine), 石油磺酸钠(sodium petroleum sulphonate),脂肪酸盐、非离子表面活性剂(non-ionic surfactants)等。
  • 链烷醇胺(Alkanolamines)。
  • 杀菌抑菌剂例如三嗪类化合物、恶唑烷化合物等等。
  • 稳定剂。
  • 清净分散剂
  • 抗泡剂
  • 着色剂、染色剂
  • 香味剂
问:金属加工液的成分在储存中会改变吗:
答:会的。
如果储存时间较长,金属加工液里会产生亚硝胺,亚硝胺是一种致癌物,水基金属加工液在长期储存中会缓慢生成亚硝胺,另外,盛装金属加工液的容器也可能引起亚硝胺物质生成。生产商和营销商需要与钢桶供应商进行核对,确保供应商在最后的防锈冲洗液中不使用亚硝酸钠。防锈剂中的亚硝酸盐会与金属加工液中的仲胺发生反应,从而形成亚硝胺致癌物。空气中的氮氧化物也会和金属加工液缓慢发生反应生成亚硝胺。金属加工液里的亚硝胺对环境和操作人员都是一种威胁,因此要做好废液回收工作。
在使用中,如何管理金属加工液很重要。如果使用和维护不当,容易导致金属加工液受到污染,滋生细菌,尤其是水基金属加工液,导致金属加工液变质。因为细菌会破坏乳化剂的性能,同时导致金属加工液变性。虽然杀菌剂有助于抑制细菌,但是杀菌剂用太多对金属加工液也会带来负面影响,最好的策略就是从源头上防止杂质进入金属加工液,才能有效地避免后续带来的麻烦。
金属加工液的杂油、漏油也是一个重要危害,杂油是指进入金属加工液里的其它油,又称浮油、油污、脏油,常见的杂油是漂浮在金属加工液表面,也可以分散或者呈乳化状态存在于金属加工液里。杂油会导致金属加工液失效或者性能受到影响,滋生细菌,加重油雾,因此应避免杂油进入金属加工液。杂油的来源主要包括:前面的工序操作中给金属加工液里带入其它油,如防锈油、其它金属加工油等。机床部件使用的润滑油,如液压油、导轨油、齿轮油、主轴润滑油等泄露到金属加工液里。
除此之外,金属加工液使用中还会受到冲洗水的污染,另外,金属加工过程中的金属碎屑也会对金属加工液造成污染,日常要过滤把这些杂质除掉。在使用中,应日常监控金属加工液的浓度和PH值,这两项指标应保持在合适的范围内。
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