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1.切削液在使用工程中的常见的问题

金属切削液因具冷却、润滑、清洗和防锈等功能,在切削加工中应该广泛,切削液使用过程中经常会出现变质发臭、腐蚀、产生泡沫、使用操作者皮肤过敏等问题,根据巴艾斯长期以来在金属加工液行业中的实践经验,谈谈金属切削液在使用过程中常遇见的问题以及应对的对策。
 
一、金属切削液为什么会出现变质发臭现象?该如何应对解决?
 
1、切 削液变质发臭的主要原因是:切削液中含有大量细菌,切削液中的细菌主要有耗氧菌和厌氧菌。耗氧菌生活在有矿物质的环境中,如水、切削液的浓缩液和机床漏出的油中,在有氧条件下,每 20~30min分裂为二。而厌氧菌生存在没有氧气的环境中,每小时分裂为二,代谢释放出SO2,有臭鸡蛋味,切削液变黑。当 切削液中的细菌大于106时,切削液就会变臭。而细菌主要通过以下渠道进入到切削液中:
    1)配制过程中有细菌侵入,如配制切削液的水中有细菌;
    2)空气中的细菌进入切削液;
    3)工件工序间的转运造成切削液的感染;
    4)操作者的不良习惯,如乱丢脏东西;
    5)机床及车间的清洁度差。
 
2、防止切削液变质发臭,就应控制细菌生长,方法如:
    1)使用高质量、稳定性好的切削液;  
    2)用纯水配制浓缩液,不但配制容易,而且可改善切削液的润滑性,且减少被切屑带走的量,并能防止细菌侵蚀;
  3)使用时,要控制切削液中浓缩液的比率不能过低,否则易使细菌生长;
  4)由于机床所用油中含有细菌,所以要尽可能减少机床漏出的油混入切削液;
    5)切削液的pH值在8.3~9.2时,细菌难以生存,所以应及时加入新的切削液,提高pH值;
    6)保持切削液的清洁,不要使切削液与污油、食物、烟草等污物接触;
  7)经常使用杀菌剂;
  8)保持车间和机床的清洁;
  9)设备如果没有过滤装置,应定期撇除浮油,清除污物。
 
二、金属切削液的腐蚀问题
 
  1、金属切削液产生腐蚀的原因
  1)切削液中浓缩液所占的比例偏低;
  2)切削液的pH值过高或过低。例如PH>9.2时,对铝有腐蚀作用。所以应根据金属材料选择合适的pH值;
  3)不相似的金属材料接触;
  4)用纸或木头垫放工件;
  5)零部件叠放;
  6)切削液中细菌的数量超标;
  7)工作环境的湿度太高。
 
2、防治切削液腐蚀的方法
  1)用纯水配制切削液,并且切削液的比例应按所用切削液说明书中的推荐值使用;
  2)在需要的情况下,要使用防锈液;
  3)控制细菌的数量,避免细菌的产生;
  4)检查湿度,注意控制工作环境的湿度在合适的范围内;
  5)要避免切削液受到污染;
  6)要避免不相似的材料接触,如铝和钢、铸铁(含镁)和铜等。
 
三、金属切削液产生泡沫的问题原因及避免方法。
 
1、在使用切削液时,有时切削液表面会产生大量泡沫,产生泡沫的主要原因
  1)切削液的液面太低;
  2)切削液的流速太快,气泡没有时间溢出,越积越多,导致大量泡沫产生;
  3)水槽设计中直角太多,或切削液的喷嘴角度太直。
 
2、避免切削液产生泡沫的方法
  1)在集中冷却系统中,管路分级串联,离冷却箱近的管路压力应低一些;
  2)保证切削液的液面不要太低,及时检查液面高度,及时添加切削液;
  3)控制切削液流速不要太快;
  4)在设计水槽时,应注意水槽直角不要太多;
  5)在使用切削液时应注意切削液喷嘴角度不要太直。
 
四、金属加工切削液导致操作者皮肤过敏的问题及防护避免
 
1、产生操作者皮肤过敏的主要原因
  1)pH值太高;
  2)切削液的成分;
  3)不溶的金属及机床使用的油料;
  4)浓缩液使用配比过高;
  5)切削液表面的保护性悬浮层,如气味封闭层、防泡沫层。杀菌剂及不干净的切削液;
 
2、避免操作者皮肤过敏,应该注意以下几点
  1)操作者应涂保护油,穿工作服,带手套,应注意避免皮肤与切削液直接接触;
  2)切削液中浓缩液比例一定要按照切削液的推荐值使用;
  3)使用杀菌剂要按说明书中的剂量使用。
 
  在生产过程中能够注意以上问题,使用切削液,可以避免不必要的经济损失,有效地提高生产效率。更多切削液相关:
      1)金属加工切削液的作用及性能要求。          2)水性切削液、油性切削油该如何正确选用?
      3)切削液的日常维护管理。                    4)传统切削液的危害。
      5) 水性金属加工切削液的配制及操作使用注意事项。

2.金属切削液使用过程中的维护

水质的好坏是一个很重要的条件。在切削液的成分中90%以上是水,配制切削液用水的质量对切削液总体性能的影响,比任何其他因素都大。因此,水质是应首先给予注意的重要因素。

 对切削液性能影响最大的是溶解于水中的固体成份,即水的硬度、盐类。这些因素的变化会改变切削液的性能,对切削液系统产生影响。它们能促进不溶性皂的形成,造成管路和过滤器的堵塞 ,不溶性皂也易粘附于机床表面。Ca2+、Mg2+和切削液中的多种添加剂(如表面活性剂和润湿剂)也能发生反应,从而影响到液体的总体性能。

 由于切削液槽中水分的蒸发,使得切削液中的矿物质、盐类得到浓缩,这样系统中溶液的硬度会越来越高,对切削液的影响也会越来越大。

 除钙盐和镁盐外,可对切削液造成问题的尚有其它盐类。含有Cl-和SO42-的可溶于水的盐类,会对工件造成锈蚀。溶于水中的铁盐会降低切削液的防锈性能。尽管液体中有防锈添加剂,当液体中铁离子的含量增高时,铁盐会沉着于工件和机床表面,产生锈斑。

 对于乳化液来说,矿物质和溶于水中的离子会影响乳化油的粒度,使其粒度增大,大的粒子又较易集合成更大的粒子,最后形成乳脂或导致油的析出。当矿物质含量高时,会影响可溶性液的悬浮性,这将缩短切削液的使用寿命。

 良好的水质是成功使用切削液的前提,良好的维护管理则是保证切削液正常使用的根本。显然,配制切削液用水越纯净越好。目前,上海通用汽车动力总成车间里设有纯水生产设备,有效减弱了各类离子对于切削液的影响,切削液的使用寿命得到显著延长。

 预防性维护

 预防性维护对得到最长的切削液使用寿命和最好的使用性能非常重要,可减弱污染物、微生物、盐分等对使用中的切削液的不利影响。这些影响可能改变切削液的化学和物理性能 。须经常测定表征切削液使用性能的某些参数,以保证切削液的性能在正常的范围内。一种优良的切削液 ,在一个良好设计的系统中,如没有一个有计划的维护程序,可能就得不到较长的使用寿命。

 1、 切削液槽的清洗

 切削液使用寿命到了之后需要彻底排放掉,在往液槽中配入新液前,必需对液槽进行清洗。这是为了避免污物、屑末的沉积和微生物的滋长。

□ 首先使机床空运转、打循环,这个过程要持续一段时间,使得脏液中的污物和金属屑悬浮在液体中,这样有利于更好地排放并清除掉所有屑末和各种可见的沉积物。

 □ 采用高压水枪对液槽中的各个角落进行冲洗,直到彻底冲洗干净为止。

 □ 液槽中灌入清水,并添加专用机床清洗剂(普通清洗剂如漂洗不干净,会和配制好的新鲜切削液发生作用)。如有必要,可加入专用杀菌剂,开机循环数小时。

 □ 放掉清洗用水,再灌入清水进行漂洗循环,循环时间视具体情况而定。

 □ 放掉漂洗用水,再加清水循环冲洗,以彻底去掉所有残留的清洗剂和污物。

 □ 技术人员对清洗效果确认后开始添加配制好的新鲜切削液。

 2、 浓度的控制控制

 恰当的浓度是得到最佳刀具寿命、高生产率、良好的防锈性能和控制细菌滋长的重要因素。常规检测浓度的方法有两种:

 □ 折光仪

 手持光学折光仪可测得相当的浓度读数,可在生产现场使用。但其准确性会因切削液中含有杂油、清洗剂、液压油及其他污染物而受影响。

 □ 化学滴定法

 此法是较准确的方法。具体的滴定方法因所用切削液的性质而异。

 当向切削液系统补充添加液体时,最好先用良好的水(如去离子水)与切削液原液在机床外部预先混合均匀后,再往液槽中添加。这比将原液直接加入到液槽中要好,液槽中可能有积聚的矿物质、污染物和微生物,这将使混合较困难,造成原液的浪费。

 3、 PH值的控制

 所有用水稀释的切削液都是按使用中呈碱性(按PH值)设计的,呈碱性可帮助控制锈蚀和细菌滋长,呈酸性易产生锈蚀。举例来说,如新配液的PH值为9.1,使用两周后降为7.5,这说明细菌可能已大量繁殖。这些微生物能分解掉切削液中的有效成分,使PH值下降,最终不可避免地导致锈蚀出现,并产生令人厌恶的臭味,降低切削液的稳定性,缩短刀具寿命。因此,控制恰当的PH值是保持良好生产,获得良好经济效益的有力措施。

 所有水性切削液都设计使用于某个具体的PH值范围之内。如PH值不断增加,高出此范围,应检查是否无意中加进了不需要的物料,如清洗液有时会意外地被误加进切削液槽。

 4、 微生物的控制

 金属切削液能支持微生物的滋长,会造成很多问题,如沉积、粘敷在管壁造成管路堵塞,使切削液污浊、发臭进而造成工件锈蚀等。

 大部分可溶性切削液原液中都含有杀菌剂配方。在一个清洗干净的系统中,切削液中的杀菌剂,加上使用过程中的正常添加量,应能控制微生物的滋长。在切削液的使用中,受外在因素影响,可能还需另添加一些杀菌剂。

 每周或每两周检测一次冷却系统的微生物含量,已足以确定系统受微生物污染的程度。现场常用的简单有效的测试微生物的方法主要是浸片试验。试样一般经2-3天的培养,即可目测出大致的微生物污染程度。

 如测试结果超出控制值,则需及时添加杀菌剂进行调整,并视情况而定是否给予换液。

 保持系统清洁可减少各种细菌和真菌滋生,控制细菌滋长最有效的办法是做好切削液的维护管理,化学品管理人员应设法定期撇除或捞除切削液中的污染物,保持整洁的工作环境。另外,停线期间要定期安排机床开机打循环。

3.关于铝和铝合金的加工

硅对硬质合金有腐蚀作用。
   虽然一般将超过12%Si的铝合金称为高硅铝合金,推荐使用金刚石刀具,但这不是绝对的,硅含量逐渐增多对刀具的破坏力也逐渐加大。因此有些厂商在硅含量超过8%时就推荐使用金刚石刀具。
   硅含量在8%-12%之间的铝合金是一个过渡区间,既可以使用普通硬质合金,也可以使用金刚石刀具。但使用硬质合金应使用经PVD(物理镀层)方法、不含铝元素的、膜层厚度较小的刀具。因为PVD方法和小的膜层厚度使刀具保持较锋利的切削刃成为可能(否则为避免膜层在刃口处异常长大需要对刃口进行足够的钝化,切铝合金就会不够锋利),而膜层材料含铝可能使刀片膜层与工件材料发生亲合作用而破坏膜层与刀具基体的结合。因为目前的超硬镀层多为铝、氮、钛三者的化合物,可能会因硬质合金基体随膜层剥落时少量剥落造成崩刃。
   建议使用下列三类刀具之一:
   1.不镀层的超细颗粒硬质合金刀具
   2.带未含铝镀层(PVD)方法的硬质合金刀具,如镀TiN、TiC等
   3.用金刚石刀具
   刀具的容屑空间要大,一般建议用2齿,前角、后角要大(如12°-14°,包括端齿后角)。
   如果只是一般铣面,可以用45°主偏角的可转位面铣刀,配用专门加工铝合金的刀片,应该效果更好。

 
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