切削液的理化性能都有哪些？該如何科學(xué)、恰當(dāng)評(píng)價(jià)？
作者：鄭州同林潤滑實(shí)業(yè)有限公司 ?
切削加工的種類很多，加工對(duì)象和加工工具的材質(zhì)、性質(zhì)、形狀等也各不相同，與之相適應(yīng)的切削液也種類繁多，各具特色。切削液的理化性能是與切削工藝有關(guān)的主要性能，對(duì)切削液的使用和維護(hù)有著重要的意義。
對(duì)于使用中或儲(chǔ)運(yùn)過程中的油品，通過比較其外觀的變化，可大致地估量其氧化、變質(zhì)和受污染的情況。如顏色變深，則表明油品已受污染或者氧化變質(zhì)，如顏色變成乳濁，則油品中有水或氣泡的存在。外觀顏色的測定：潤滑油的顏色，除直接觀察(即目測)外，在實(shí)驗(yàn)室中的測定方法我國采用GB/T 6540—86石油產(chǎn)品顏色測定法(與ASTM D1500—1982石油產(chǎn)品顏色的測定法等效)和SH/T 1068—92石油產(chǎn)品色度測定法。黏度是潤滑油的重要技術(shù)指標(biāo)，也是絕大數(shù)潤滑油劃分牌號(hào)的依據(jù)，黏度是選擇基礎(chǔ)油的首要標(biāo)準(zhǔn)。黏度的度量方法分為絕對(duì)黏度和相對(duì)黏度兩大類。絕對(duì)黏度分為動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度兩種；相對(duì)黏度有恩氏黏度、賽氏黏度和雷氏黏度等幾種表示方法。切削油的運(yùn)動(dòng)黏度一般為3×10–6~60×10–6 m2/s(40 ℃)，比一般齒輪油、液壓油之類的潤滑油的黏度低，潤滑油的黏度為22×10–6~680×10–6 m2/s (40 ℃)。黏度是影響油基切削液的潤滑性和滲透性的重要因素。在流體潤滑的情況下，黏度越高在摩擦面形成的膜越厚，減小摩擦的效果越顯著，潤滑性越好。相反，黏度越低，滲入刀具-切屑、刀具-工件之間越容易，尤其磨削時(shí)容易洗凈砂輪氣孔內(nèi)的切屑、磨粒，防止砂輪堵塞，其滲透性、清潔性越好。銅板腐蝕是判定切削油中有沒有含硫極壓劑和添加劑的活性大小的方法。此項(xiàng)目也是劃分切削油類別的一個(gè)重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)的方法一般按照GB/T 5096—1985“石油產(chǎn)品銅片腐蝕實(shí)驗(yàn)法”，腐蝕活性的大小用級(jí)數(shù)表示，1~2級(jí)為低活性或非活性，3~4級(jí)為高活性。級(jí)數(shù)越大，腐蝕活性越強(qiáng)。切削油在一定的外界條件下抵抗氧化作用的能力主要取決于化學(xué)組成，也與使用條件如溫度、氧壓、接觸金屬、接觸面積大小、氧化時(shí)間長短等因素有關(guān)。氧化速度受溫度的影響最大，溫度每升高約8~10 ℃，氧化速度提高一倍。為提高油品的氧化安定性，調(diào)制時(shí)可加入抗氧化添加劑。評(píng)價(jià)各類油基切削液氧化安定性的實(shí)驗(yàn)各有不同，通常是在一定溫度并有金屬催化劑存在的條件下，向其中通入氧，經(jīng)過強(qiáng)烈氧化后，測定油品的質(zhì)量變化，包括氧化后的酸值、黏度、沉淀物等。氧化后酸值大、黏度增長率大、沉淀物多，則表明切削油的氧化安定性差，使用壽命不長。
pH值是表示水基切削液酸堿度的指標(biāo)，是防銹性、腐蝕性等使用管理方面的重要檢查項(xiàng)目，一般為8~10。若pH值過低，對(duì)鋼、鑄鐵和銅的防銹性能會(huì)下降；pH值過高，對(duì)鋁件易產(chǎn)生腐蝕，pH值達(dá)到10.5以上，對(duì)操作者皮膚會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的刺激性。水基切削液的泡沫問題經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生麻煩。例如，泡沫多占據(jù)大量的空間，使切削液溢出；泡沫中存在著大量的空氣使切削液導(dǎo)熱能力下降，使抽液泵產(chǎn)生“空吸”等。因此，抗泡性是使用管理上的重要檢查項(xiàng)目。評(píng)價(jià)的方法是：將樣本溶液倒入100 mL的量筒中，使液面在70 mL處，蓋好塞子，上下?lián)u動(dòng)1 min(以1/3 m為搖動(dòng)的距離，100~120 次/min的搖動(dòng)頻率)然后靜置10 min，觀察液面殘留泡沫體積，應(yīng)小于或等于2 mL。由于乳化切削液原液中的表面活性劑含量有一定限度，當(dāng)加水稀釋時(shí)，會(huì)因?yàn)樗|(zhì)，使乳化狀態(tài)不安定，產(chǎn)生分離現(xiàn)象。乳化液在使用的過程中，會(huì)受到切屑、水分、雜質(zhì)等的污染，也可能引起分層、析皂、析油。如果切削液更換周期延長，隨著水分的蒸發(fā)與補(bǔ)給，加入的水中微量無機(jī)物會(huì)積聚下來，進(jìn)一步使乳化安定性、防銹性等狀態(tài)惡化，以致引起乳化液腐敗。乳化安定性實(shí)驗(yàn)主要用來判定乳化型切削液的乳化安定程度。評(píng)價(jià)的基本方法是：將乳化液配成濃度(體積分?jǐn)?shù))5%，取50 mL乳化液于滴定管中，15~33 ℃下放置24 h，觀察皂或油層析出的體積，其中液面上層黃白色脂狀物為析皂，棕黃色透明油狀物為析油。析皂或析油的體積分?jǐn)?shù)X用公式(1)表示：式中，V為析皂或油層的體積，mL。析皂體積分?jǐn)?shù)X<0.5%判斷為合格；X≥0.5%或析油，均判為不合格。腐蝕性是判斷水基切削液對(duì)工件、機(jī)床、夾具、切削液箱、切削液循環(huán)系統(tǒng)等金屬材料腐蝕程度的依據(jù)。實(shí)驗(yàn)方法是：使用材料鑄鐵、紫銅、鋁板為樣片，打磨洗凈后，放入實(shí)驗(yàn)液中浸泡，加玻璃罩，(55±2) ℃恒溫箱中，鑄鐵24 h，紫銅與鋁板8 h，取出樣片做評(píng)級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)如表1。鑄鐵A級(jí)合格，紫銅與鋁板A、B級(jí)均合格。表1 腐蝕性能評(píng)價(jià)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) |
評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) | A | B | C | D |
鑄鐵 | 無銹、有光澤 | 無銹稍失光澤 | 輕度銹 | 中度銹 |
紫銅 | 無銹、光澤如新 | 輕度變色 | 中度變色 | 重度變色 |
鋁板 | 無銹、光澤如新 | 輕度變暗 | 重度變暗 | 嚴(yán)重變暗 |
通常情況下，機(jī)加工結(jié)束后工件不做其他處理直接暴露在空氣中，在有氧環(huán)境及溫濕度較大時(shí)，容易生銹，因此水基切削液的腐蝕實(shí)驗(yàn)不能取代防銹實(shí)驗(yàn)，尤其是鑄鐵、銅類必須進(jìn)行防銹實(shí)驗(yàn)。評(píng)價(jià)防銹性能的方法有單片防銹實(shí)驗(yàn)、疊片防銹實(shí)驗(yàn)和鐵屑濾紙法。鐵屑濾紙法較前兩種更適應(yīng)于固定材料的實(shí)態(tài)檢測，主要的方法為：取6 g無銹鑄鐵屑(經(jīng)干切削加工的灰口鑄鐵屑，5~18目)用120#溶劑汽油洗2次，并用熱風(fēng)吹干均勻鋪在有35 mm×35 mm方格濾紙上的表面皿上，取2 mL實(shí)驗(yàn)液灑在鐵屑上，室溫2 h后，用自來水沖掉濾紙上的鐵屑，用熱風(fēng)吹干，檢測濾紙上的銹斑，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表2。表2 鐵屑濾紙法銹斑程度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) |
級(jí)別標(biāo)準(zhǔn) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
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銹斑點(diǎn)數(shù) | 無 | 1~3 | 4~6 | >6 | 全是 |
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銹點(diǎn)大小 | — | <1 | mm | — | — | — |
銹蝕度/% | 0 | 1~3 | 4~10 | 11~25 | >25 |
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實(shí)際機(jī)加工生產(chǎn)中，切削液中混入潤滑油或液壓油是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，如果這些油品混入易使切削液變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起凝固化傾向，生成膠狀物使過濾器堵塞。因此，希望切削液油水分離性較好，使混入的油品迅速分離，通過撇油裝置除去，以維持切削液的良好狀態(tài)。對(duì)于各種類型的切削液都需關(guān)注的性能，比熱容、熱導(dǎo)率、表面張力、滲透性、對(duì)材料的接觸適應(yīng)性以及廢液的可處理性等，這些性能的評(píng)價(jià)方法，大部分尚無標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)的評(píng)價(jià)方法需參考國外相近實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。切削液本身的物理化學(xué)性質(zhì)，一般情況下在實(shí)驗(yàn)室可以充分評(píng)價(jià)，但由于切削液的劣化和腐敗等問題對(duì)水基和油基切削液來說，很大程度上受現(xiàn)場使用條件的影響，通常需要根據(jù)現(xiàn)場加工的實(shí)際情況來確定實(shí)驗(yàn)方法。美國實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般推薦的檢測項(xiàng)目是密度、黏度、閃點(diǎn)和燃點(diǎn)、酸堿度、潤滑添加劑含量、穩(wěn)定性(原液和稀釋液)、泡沫實(shí)驗(yàn)、潤滑性實(shí)驗(yàn)(針-V行塊實(shí)驗(yàn)、四球?qū)嶒?yàn)、環(huán)-塊實(shí)驗(yàn)、鐘擺式實(shí)驗(yàn))等。日本對(duì)切削液的理化性能檢測實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照J(rèn)ISK2241“切削液性狀實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行，對(duì)水基切削液有表面張力、乳化安定性、不揮發(fā)成分、pH值、含氯量、總硫含量、起泡實(shí)驗(yàn)、耐腐蝕性等8項(xiàng)；對(duì)油基切削液有閃點(diǎn)、傾點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)黏度、脂肪油含量、氯含量、總硫含量、銅板腐蝕、耐負(fù)荷能力等8項(xiàng)。我國的切削液標(biāo)準(zhǔn)還在完善中。現(xiàn)有的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是JB/T7453—1994“微乳化切削液”、SH/T0365—1992“乳化油”、SH/T0364—1992“硫化切削油”、GB/T6144—1985“合成切削油”，其中“硫化切削油”和“乳化油”已經(jīng)廢止。目前主要應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是JB/T7453—本文文字來源于網(wǎng)絡(luò)，目的在于傳遞更多有用信息，版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有如若侵權(quán)，煩請(qǐng)留言刪除。如果您覺得好看，請(qǐng)點(diǎn)個(gè)在看或分享
