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切削液与加工机床的腐蚀 - 腐蚀的控制与消除

2019/4/11 16:26:37   关键字:   来源:

切削液分以冷却为主的水溶性切削液和以润滑为主的油溶性切削液两类,不同种类的切削液对机床的影响不一样。

纯油性的切削液比水溶性切削液对机床有利,因为油本来是良好的润滑体,能在接触表面之间形成一层油膜,最大限度地减少机床部件间的磨损,而且能在裸露的金属表面形成防水层,阻止金属生锈。然而油对人体有害,冷却性能差,加工后要去油脂,这就限制了纯油性切削液的使用。

而水溶性切削液对机床腐蚀的影响则不一样,水溶性切削液根据含油成分的不同可以分为水溶液、乳化液和化学合成液三种。切削液主要是在水中根据加工需要加入防锈剂、清洗剂、油性添加剂等。

乳化液是由水和油混合而成的乳白色液体,化学合成液是由水、各种表面活性剂和化学添加剂组成,具有良好的冷却、润滑、清洗、防锈性能。

水溶性切削液加入水稀释配置便成为平常使用的切削液,由于水有较好的热传导性能,因此水溶性切削液的冷却性能强,切削液含有石油成份也可以阻止水对机床金属的腐蚀,这些特点使用水溶性切削液使用更为广泛。

金属切削液—乳化液以其价廉而得到广泛的应用。但在其使用过程中,因使用者没有按规范化的要求使用,以致在使用过程中达不到应有的效果。例如,有操作者在乳化液失效发臭的情况下仍在使用,结果是使工件生锈,腐蚀机床,污染环境等等。因此,合理有效地使用乳化液是本文论述的重点。

1、乳化液的配制

水质:配制乳化液所用的水十分重要,水的适宜硬度应为50~200。

用硬水配制的乳化液常会迅速分层,析出大量的油和不溶于水的皂,影响使用效果。

另一方面,如水质太软,泡沫就有可能增多。所以配制乳化液时要预先了解水质的情况,如水质太硬必须经过预处理,可在水中加人0.1%~0.3%的三聚磷酸钠或二乙胺四醋酸钠,便可起到降低水质硬度的作用,最好使用去离子水。

稀释:切削液的稀释关系到乳化液的稳定。切削液在使用前,要先确定稀释的比例和所需乳化液的体积。然后算出所用乳化液(原液)量和水量。

操作方法是:选取洁净的容器,将所需的全部水倒人容器内,然后在低速搅拌下加人乳化液原液。配制乳化液时,原液的加人速度以不出现未乳化原液为准。

特别注意:乳化液原液和水的加人程序不能颠倒,不要在机床的油池(槽)内直接调配乳液。在实际操作中,我们经常看到工人在配制乳化液时随意性很大,操作者看到水箱内切削液少了就加水,加浓缩液,搅拌后觉得切削液不够白,再加浓缩液;看上去太浓了又再加水,一切以感觉为主。认为什么比例不比例的,差不多就行,它造成的结果是今天的配制比例是1:20,明天也许是1:30,这必定会对切削液产生严重影响。

水溶性切削液在实际使用过程中,不同的加工形式对涧滑和冷却的要求是不一样的。一般规律是切削负荷越大,润滑要求越高,则切削液配制浓度相对越大;加工速度越高则对冷却的要求偏重一些,切削液配制浓度则相对低一些。

一般情况下切削负荷的变化规律是:磨削<车削<铣削<拉削。而加工速度则正好相反。

 2、 连续使用

由于切削液使用环境是开放式的,以及一般的切削液组成成分抗菌性能有限,所以就给外界细菌和微生物的侵人和繁殖创造了条件。由于切削液中生长的细菌多数为厌氧菌,所以切削液长时间停机不用就会形成有利于细菌生长的缺氧环境,而连续使用则使空气中的氧气能充分与切削液接触,从而在一定程度上抑制了细菌的生长。故切削液使用“不怕动就怕静”,所以停机时间不要超过三天。

 3 、乳化液的清洁

乳化液的维护管理有两个方面,一是防止外界污染物的混人和及时清除,另一个是保持水溶性工作液的性能稳定:如浓度、防锈性、pH值、抗菌能力等。

虽然一般切削液产品都具有一定的抗菌能力,但某些成分由于就是细菌和微生物的养分,所以在抗菌能力不足的情况下,切削液的使用寿命是有限的。各种杂物往往是切削液腐败的根源。例如:烟头,茶水,棉纱等杂物随意丢弃于水盆内,污染了切削液,成为了细菌和微生物生长和繁殖的载体和养分,所以必须严格控制不让外界异物混人,一旦混人须立即清理。

在基本无外界异物混人的情况下,污染切削液的物质主要是金属粉末和砂砾细粉、飘浮油和游离水、微生物和繁殖物等等。

飘浮油是指机床传动和液压系统用油因机床密封不严漏人切削液系统的油。飘浮油的危害是使切削液系统的某些材料膨胀变形,干扰了乳化液的乳化平衡,使乳化液失去稳定性。而且飘浮油常浮于乳液油表层,阻挡了乳化液和空气的接触,导致乳化液缺氧,使厌氧菌快速繁殖,加速乳化液的腐败变质。 

4 、切削液使用中的问题及对策

当乳化液由乳白色变成灰褐色,有腐败臭气发生时,应立即添加杀菌剂将菌杀灭,或重新更换乳化液。目前较常用的低毒杀菌剂为三丹油,添加量约0.1%~0.2%(对稀释后的乳化液),对延长乳化液的使用周期有明显效果。一般酚类的杀菌剂毒性较大,对废液的排放造成污染,已较少使用。

pH值(范围1~14广谱试纸):一般情况下pH值应在8.3~9.2之间为正常(具体范围以厂家技术指标为准)。不同品种乳化液的PH值是不同的。当发现pH值有降低的倾向时,乳化液防锈性能会急剧下降。所以应及时加人新的切削液或添加pH值增高剂(如碳酸钠),提高pH值,使pH值保持在8.3~9.2左右。当乳化液的pH值过9时,微生物便难于繁殖。

节假日等长期停机时,应向液箱内定期鼓入空气,以防止厌氧菌的繁殖,同时也可除去臭气。

注人新液时,要把机床周围及供液系统内的切屑和油污等物全清除,并用杀菌剂消毒后才加人新液,不清洗干净就等于向新液中投放腐败的菌种。

5、 机床腐蚀

水溶性切削液有良好的冷却性能,但对机床的危害也不可忽视。水溶性切削液中的水对机床的腐蚀是点点滴滴作用的,其危害程度是逐渐加大的,历时较长,很难引起使用者的注意。即使危害到产生故障的程度,用户一般也不会考虑到是切削液的问题而给予足够的重视。这样日积月累的腐蚀将会导致机床加工精度的降低,从而大大地缩短了机床的使用寿命,直至报废。

危害性主要有以下几个方面:

水的润滑性能不好,而且能冲走洗去机床上的润滑油及密封轴承的油脂。

腐蚀金属表面,水溶性切削液虽然添加了防腐蚀成分,但仅对被加工的工件有用,对机床作用不大。防腐蚀剂的功能是使工件表面产生最大程度地化学钝化作用。当机床工作时,由于切削液中水的蒸发,在机床工作区产生的空气相对湿度高达100%,当机床停止工作后,空气中的潮气在机床的金属表面凝聚成水,机床的腐蚀难以避免。

水溶性切削液中的水是一种电解液,内部材料不同的机床就可能成为潜在的“蓄电池”。当水溶性切削液渗人时,切削液中的水就可能使相互接触的不同金属产生电蚀,电蚀可能引起生锈,轻者影响机床的精度,操作困难;重者机床不能用。

水溶性切削液中的细菌是产生腐蚀的另一原因,同时又可加速腐蚀的进行。切削液中细菌含量高,就可能改变切削液中防腐蚀剂的化学性能,使之无效,更甚的是,细菌的繁殖可导致腐蚀的发生,使机床部件间的腐蚀速度显著地增大。如果用来稀释切削浓缩液的水质地很差,含有较多的矿物质,那么发生腐蚀的可能性也会大大增加。

切削液对弹性体如。形圈,垫圈,密封圈等也发生作用。

6 、腐蚀的控制与消除

显然,使用水溶性切削液,用户必顺在机床维护与管理方面多下功夫,以控制腐蚀的产生,甚至基本上消除腐蚀。

为防止水对金属表面腐蚀,应该经常对机床进行充分的油润滑,对机床的重要部位涂抹油脂。
准确地控制切削液的浓度,当机床停工时,用切削液冲洗干净机床表面,而且要打开机床护罩,以驱散机床工作区的潮湿空气。

为防止电蚀的发生,应在金属表面涂抹上一层防水的润滑油脂。而且应使机床严格地接地,仅使电器柜接地是不够的,为避免细菌的滋生和繁殖,应定期清洁或更换切削液,及时地清除切屑,而且要用软水(矿物质含量低的纯净水)稀释切削浓缩液。

在国外,一些发达国家在进行水溶性金属切削液的选取时,在满足切削加工工艺要求的同时,更注重其对人身健康的危害、废液处理和综合成本等方面的选取;这一观点逐渐被国内金属切削加工行业所接受。

水溶性切削液在使用过程中维护管理得当,不仅可获得最佳切削加工效果,而且可以大大延长水溶性切削液的使用寿命,减少废液排放量,从而获得最大经济收益。

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