金屬加工液知識

一、什么是金屬加工液1.金屬加工液的定義2.金屬加工液的歷史二、為什么使用金屬加工液1.金屬切削過程2.金屬加工液的作用三、金屬加工液的分類及組成1.金屬加工液的分類與組分2.各類加工液外觀3.各類水溶性切削液的特點四、金屬加工液的選用1.加工方式種類2.加工材料種類3.金屬加工液選型步驟五、金屬加工液的使用及維護1.使用流程2.日常維護3.PH對金屬加工液的影響4.水質(zhì)硬度對金屬加工液的影響5.金屬加工液的腐敗劣化六、切削液常見問題成因及解決方法DIRECTORY目錄WHATISTHEMETALWORKINGFLUIDS第一章什么是金屬加工液金屬加工液是金屬加工過程中，用于潤滑冷卻加工工件、刀具或模具的一種化學(xué)助劑；是金屬加工的重要配套材料。1.金屬加工液定義：人類使用切削液的歷史可以追溯到遠古時代。人們在磨制石器、銅器和鐵器時，就知道澆水可以提高效率和質(zhì)量。在古羅馬時代，車削活塞泵的鑄件時就使用橄欖油，16世紀使用牛脂和水溶劑來拋光金屬盔甲。WHATISTHEMETALWORKINGFLUIDS第一章什么是金屬加工液2.金屬加工液的歷史從1775年英國的約翰?威爾金森（J．wilkinson）為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研制成功鏜床開始，伴隨出現(xiàn)了水和油在金屬切削加工中的應(yīng)用。到1860年經(jīng)歷了漫長發(fā)展后，車、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現(xiàn)，也標志著切削液開始較大規(guī)模的應(yīng)用。

金屬切削加工使用冷卻液從17世紀開始距今已有幾百年的歷史了。從17世紀的蘇打水，18世紀的植物油，肥皂水，19世紀的菜籽油，硫化切削油，合成切削液，直到現(xiàn)代各類切削油和水溶性切削液使用，其發(fā)展趨勢是功能性愈來愈強，持續(xù)使用時間愈來愈長，更加環(huán)保。WHATISTHEMETALWORKINGFLUIDS第一章什么是金屬加工液WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液1.金屬切削過程定義：刀具與工件相互運動、相互作用的過程。切削層金屬從開始塑性變形到剪切滑移基本完成的過程區(qū)。OA與OM之間的區(qū)域就是第一變形區(qū)Ⅰ。第一變形區(qū)是金屬切削變形過程中最大的變形區(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)，金屬將產(chǎn)生大量的切削熱，并消耗大部分功率。此區(qū)域較窄，寬度僅0.02～0.2㎜。產(chǎn)生塑性變形的金屬切削層材料經(jīng)過第一變形區(qū)后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面處形成第二變形區(qū)。在這個變形區(qū)域，由于切削層材料受到刀具前刀面的擠壓和摩擦，變形進一步加劇，材料在此處纖維化，流動速度減慢，甚至停滯在前刀面上。而且，切屑與前刀面的壓力很大，高達2～3GPa，由此摩擦產(chǎn)生的熱量也使切屑與刀具面溫度上升到幾百度的高溫，切屑底部與刀具前刀面發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液金屬切削層在已加工表面受刀具刀刃鈍圓部分的擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形部分的區(qū)域叫第三變形區(qū)。切屑經(jīng)過刀刃鈍圓B點后，受到后刀面BC段的擠壓和摩擦，經(jīng)過BC段后，這部分金屬開始彈性恢復(fù)，恢復(fù)高度為△h，在恢復(fù)過程中又與后刀面CD部分產(chǎn)生摩擦，這部分切削層在OB，BC，CD段的擠壓和摩擦后，形成了已加工表面的加工質(zhì)量。所以說第三變形區(qū)對工件加工表面質(zhì)量產(chǎn)生很大影響PS:加工材料時必須減少工具與工件之間的摩擦，及時帶走加工區(qū)內(nèi)因材料變形而產(chǎn)生的熱量。要達到這個目的一方面是通過開發(fā)高性能的工具材料，另一方面是采用性能良好的金屬加工液。WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液2.金屬加工液的作用（1）潤滑作用

金屬切削加工液（簡稱切削液）在切削過程中的潤滑作用，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤滑膜，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能。在磨削過程中，加入磨削液后，磨削液滲入砂輪磨粒－工件及磨粒－磨屑之間形成潤滑膜，使界面間的摩擦減小，防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑，從而減小磨削力和摩擦熱，提高砂輪耐用度以及工件表面質(zhì)量。

WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液（2）冷卻作用

切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發(fā)熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的對流和汽化作用把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷卻性能和其導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱以及粘度（或流動性）有關(guān)。水的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱均高于油，因此水的冷卻性能要優(yōu)于油。

WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液（3）清洗作用

在金屬切削過程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。對于油基切削油，粘度越低，清洗能力越強，尤其是含有煤油、柴油等輕組份的切削油，滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基切削液，清洗效果較好，因為它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂輪上，同時它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上，把它從界面上分離，隨切削液帶走，保持切削液清潔。（4）防銹作用

在金屬切削過程中，工件要與環(huán)境介質(zhì)及切削液組分分解或氧化變質(zhì)而產(chǎn)生的油泥等腐蝕性介質(zhì)接觸而腐蝕，與切削液接觸的機床部件表面也會因此而腐蝕。此外，在工件加工后或工序之間流轉(zhuǎn)過程中暫時存放時，也要求切削液有一定的防銹能力，防止環(huán)境介質(zhì)及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質(zhì)對金屬產(chǎn)生侵蝕。特別是在我國南方地區(qū)潮濕多雨季節(jié)，更應(yīng)注意工序間防銹措施。

WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章為什么使用金屬加工液

所以選擇合適的金屬加工液：1.能降低切削溫度60~150℃2.降低表面粗糙度1~2級3.減少切削阻力15%~30%4.成倍提高刀具和砂輪的使用壽命5.把鐵屑和灰末從切削區(qū)沖走

從而能提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成1.金屬加工液的分類及組分類型原液油含量%工作液乳化顆粒大?。ㄎ⒚祝┕ぷ饕和庥^切削油100—透明乳化液60-80＞1.0乳白色0.1~1.0乳狀淺藍色微乳化液10-300.05~0.1半透明灰茶色＜0.05透明合成液0—透明CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成組成乳化液%微乳化液%合成液%基礎(chǔ)油油50~8010~300潤滑油性劑0~505~205~20潤滑極壓劑0~500~200~20表面活性劑13~3520~8020~80防銹劑0~55~305~30防霉殺菌劑0~30~30~3消泡劑0~0.50~0.50~0.5CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成乳化型切削液：原液（左）工作液（右）2.各類加工液外觀（1）水基金屬加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成半合成型切削液：原液（左）工作液（右）（1）水基金屬加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成全合成切削液：原液（左）工作液（右）（1）水基金屬加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成切削油（100%濃度使用）（2）油基金屬加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金屬加工液的分類與組成3.各類水溶性切削液的特點比較類型冷卻潤滑清洗防銹壽命適用范圍全乳液▲●▲●▲中重載難切削微乳液■■■■■廣（切削、磨削）合成液●▲●▲●磨削水基切削液特性對比表（優(yōu)●、良■、一般▲）THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用根據(jù)不同加工要求選擇最適合的切削液種類是正確應(yīng)用的前提。影響選用的因素有如下幾個方面：1、加工方式2、加工材料3、加工刀具THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用1、加工方式按所用切削刀具類型分：（1）刀具進行加工：鋸、車、銑、刨、鉆、較、鏜、攻、拉等；（2）磨料進行加工：磨削、珩磨、研磨；（3）特殊加工：線切割、電火花。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（1）車床是利用車刀來改變原材料大小、形狀或?qū)⑵淠ス?。加工過程是通過移動切削刀具（垂直或水平）并抵住旋轉(zhuǎn)的工件來完成的。可加工內(nèi)外圓、端面、和切槽，還可以加工旋轉(zhuǎn)曲面、螺紋面、偏心軸等。可加工各種鋼件、鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（2）擴孔/車螺紋是用一個旋轉(zhuǎn)切割刀具在內(nèi)洞直徑中制造出螺紋。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（3）銑床是銑削刀具通過旋轉(zhuǎn)從工件上切削下幾層金屬，可以加工各種平面、溝槽、輪齒、螺紋機比較復(fù)雜的型面。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（4）刨削是平面加工的一種，其加工精度較低，刨削時，刀具的往復(fù)直線運動為切削主運動，因此刨削得速度不可能太高，刨削比銑削平穩(wěn)，生產(chǎn)效率低，刨削的設(shè)備有牛頭刨和龍門刨。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（5）鉆床：用鉆頭旋轉(zhuǎn)在實體材料上加工內(nèi)孔的工藝方法，是孔加工最常用的方法。鉆削包括：鉆孔、擴孔和鉸孔等方法，主要用于小孔加工。鉆孔屬于粗加工，鉆孔后常采用擴孔和鉸孔來進行半精加工和精加工THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（6）鋸床把工件切削成預(yù)定尺長度或尺寸。鋸條有齒，垂直于工件移動，進刀的時候就把金屬切削好THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（7）磨床用砂輪或涂覆磨具以較高的線速度對工件表面進行加工的方法稱為磨削加工。一般在磨床上進行。磨削加工可分為普通磨削、無心磨削、高效磨削、低粗糙度磨削和砂帶磨削等。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（8）數(shù)控機床（CNC）THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用（9）拉床：用拉刀加工工件內(nèi)外、表面的方法叫拉削。平面拉刀可做成整體式（加工較小平面），但更多做成鑲齒式（加工大平面），鑲嵌硬質(zhì)合金刀片，以提高拉削速度，且便于刃磨合調(diào)整。拉削可加工單一的敞開的平面，也可加工組合平面。拉床的優(yōu)勢是它的速度和能在一次操作中完成粗加工和精加工。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用金屬材料按被可切削性分為1）易切削材料：鋁、鋁合金、鎂鋅合金、黃銅、鉛青銅；2）普通材料：銅、高強度青銅、鑄鐵、中、低碳鋼；3）難切削材料：鈦、鎳；高合金鋼、耐熱鋼、高速鋼、不銹鋼、高碳低合金鋼：錳鋼、鎳鉻鋼、軸承鋼、碳素工具鋼、鎳鉻銅合金鋼

2、加工材料THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用等級程度相對可切削性%材料名稱1易切削大于300鋁合金鎂合金巴氏合金等2很易削250-300鋅合金易切削黃銅等3易削160-250Y12易切削鋼黃銅等4不難削100-16045號鋼40硼鋼灰鑄鐵等5稍難削65-100錳鋼硅錳鋼鉻錳鋼碳素2號鋼等6較難削50-65耐熱鋼子氏體不銹剛調(diào)質(zhì)合金綱等7難削15-50奧氏不銹鋼鈦合金淬火鋼高錳鋼8極難削小于15高溫合金鋼等不同材料的可切削性THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用3.加工刀具根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質(zhì)合金刀具；金剛石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；鏜削刀具；銑削刀具等。

THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金屬加工液的選用第一步：選擇（油基、水基）第二步：選擇（種類）

鑒定結(jié)論安全衛(wèi)生（冒煙起火）消防法廢液處理措施的有無及處理能力加工工序機床切削液管理體制

限制項目潤滑性抗粘度性滲透性冷卻性其他切削液特性

加工方法要求精度被加工材料刀具材料切削條件

加工精度刀具耐用度防銹性清洗性切削液壽命廢液處理性經(jīng)濟性其他判定項目

4.選用步驟THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章水性金屬加工液的使用及維護（一）.使用流程1.指導(dǎo)用戶正確清槽，消毒和配制新液（1）排空原液：盡可能完全排空原工作液；（2）清渣：徹底清除工作液系統(tǒng)和包括存有工作液的液槽、機床表面、泵和循環(huán)管道系統(tǒng)及過濾系統(tǒng)，清除對象包括切屑、污渣、雜油、污泥等雜質(zhì)，不留死角；

（3）清洗殺菌：用1%~2%的切削液和0.1%~0.3%的殺菌劑配制清洗液，循環(huán)清洗系統(tǒng)至少不低于1小時，可延長至4小時；

THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護（4）排空，檢查清洗效果；（5）配制新液：a.

首先測量槽體體積：長×寬×高，按要求確定配比濃度；b.

在液槽注入新水后，開啟循環(huán)系統(tǒng)。按比例緩慢加入切削液（定量的）原液，使其完全混勻；c.

使用折光儀（糖量儀）測定濃度，使其達到規(guī)定的使用濃度；d.

進入加工。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護（二）.日常維護

1、保證工作液的濃度，在補充新水的同時按比例添加切削液。2、最好現(xiàn)場有專職人員對切削液進行管理維護，每日按項目進行檢測：濃度（折光）；PH值（8.5~9.2）；外觀（變色、破乳）；氣味；浮油；泡沫情況；工件及機床銹蝕情況；鐵屑的清除情況；定期漂出雜油。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護3、保持切削液的潔凈，嚴禁向系統(tǒng)拋雜物、洗滌物品及流入臟水（洗衣、洗手等）。4、根據(jù)日檢情況，認真填寫《切削液日常維護記錄表》5、

水溶性切削液監(jiān)測內(nèi)容外觀穩(wěn)定，均勻有條件每日一次PH值大于8.2濃度按規(guī)定浮油小于2%泡沫小于2ml/10min防銹性鑄鐵單片24小時合格疊片8小時合格每月一次（季節(jié)性強）細菌含量小于105/毫升氯離子含量小于70ppmTHEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護（三）PH對金屬加工液的影響1235678910111213148.5~9.5理想的PH值范圍銹、腐蝕、腐敗和氣味增加皮膚過敏、著色增加，有色金屬腐蝕PH值1-14THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護（四）水質(zhì)硬度對金屬加工液的影響水的硬度的測定可分為水的總硬度的測定和鈣、鎂硬度的測定兩種?？傆捕鹊臏y定是滴定Ca、Mg總量，并以Ca進行計算。后一種是分別測定Ca和Mg的含量。世界各國對水的硬度表示方法不同。德國硬度是水硬度表示比較早的一種方法，它以度（o）為計，它表示是十萬份水中含有一份CaO，即1L水中含有10mgCaO時為1o。通常根據(jù)硬度的大小，把水分成硬水與軟水：8度以下為軟水，8~16度為中水，16度以上為硬水，30度以上為極硬水。國內(nèi)習(xí)慣上對水的硬度以PPM計，即1L水中含有1mgCaCO3定義為1PPM。德國度1o約=17.86PPM。1.水的硬度的定義及表示方法THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護水質(zhì)

50100150200250300350400mg/L泡沫問題最佳可以接受非常不穩(wěn)定——————

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——————————————理想的切削液用水水質(zhì)硬度為100~200PPM2.水的硬度的理想范圍（五）金屬加工液的腐敗劣化THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護1、腐敗劣化的原因：水溶性切削液腐敗劣化是微生物在適宜條件下迅速繁殖，使切削液發(fā)生生物化學(xué)變化的結(jié)果。引起腐敗的微生物有真菌，放射菌，細菌和酵母菌。菌屬繁多，分布廣泛，在大氣，土壤，江河，自然物體都能找到。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護在腐敗的切削液中經(jīng)常有以下幾種代表性污損菌：（1）銅綠色極毛桿菌：魚肉腐敗的代表性菌株，也是切削液腐敗的主要菌屬之一；（2）硫酸還原菌：是切削液發(fā)臭的另一主要菌株，在無氧條件下繁殖，存在鐵屑瘤，水垢下。它能還原硫酸根，生成硫化氫，放出臭味；硫化氫腐蝕鐵生成硫化鐵，使切削液變成灰褐、黑色；這就是切削液要經(jīng)常循環(huán)，透氣，補氧，除去浮油，清洗液箱時要除去銹片和水垢的主要原因。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護（3）酵母菌，枯草菌，新月孢子菌：菌體內(nèi)產(chǎn)生強酵素，使切削液發(fā)粘，PH值下降，腐?。唬?）青霉菌：食品，工業(yè)材料變質(zhì)的代表性菌；（5）大腸菌：能腐蝕鋁箔和多種工業(yè)材料。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護2、微生物快速繁殖的條件（1）營養(yǎng)源充分：水溶性切削液為微生物繁殖提供了充分的有機物（碳水化合物，礦油，脂肪酸，脂肪醇等），礦物質(zhì)和微量元素，含氮化合物（有機胺硝酸鹽），以及含硫，磷，氯的物質(zhì)（極壓劑EP）；（2）氧氣：嗜氧菌（硫氧菌鐵細菌）—輕臭厭氧菌（硫酸還原菌）—惡臭兼性厭氧菌（硫酸鹽還原菌）—輕臭（3）溫度：氣溫較高時

細菌在30~37℃宜繁殖霉菌在20~30℃宜繁殖（4）PH值：堿性不足時：細菌在PH6.0~8.5適宜繁殖 霉菌在PH4.5~6.5適宜繁殖

PH＞9時，細菌，霉菌繁殖概率最低。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金屬加工液的使用及維護3.水溶性切削液腐敗劣化后現(xiàn)象(1)、產(chǎn)生輕微的腐臭味，“星期一現(xiàn)象”(2)、工作液變成灰褐色或紅色(3)、PH值、防銹性突然急劇下降(4)、產(chǎn)生膠質(zhì)物質(zhì)（菌皮）堵塞濾網(wǎng)、管道，乳化液分層(5)、加工性能下降(6)、產(chǎn)生惡臭，污染環(huán)境THEUSEANDMAINTENANCE

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