在訂購金屬加工消耗品和評價分析抹布周圍存留的冷卻液和潤滑油的時候弯疾，時間也隨之流逝了。許多公司都已經(jīng)深刻認識到，以不同的方式生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品是企業(yè)生存之本充贿。
選擇正確的冷卻液并不是達到良好冷卻效果的唯一考慮。如果冷卻液沒有有效地按照合適的溫度和壓力傳送菲贝，所使用的冷卻液沒有采用定位正確和形狀合適的噴嘴差炮，所使用的過濾系統(tǒng)與所加工的工作不相匹配，那么在這些情況下所提供的冷卻液可能根本起不到什么作用威跟，或者會產(chǎn)生更糟的結(jié)果戴砍。
技術(shù)并不是冷卻液和潤滑劑供貨商所面臨的唯一挑戰(zhàn)惧圆。美國潤滑油巨頭ITW RocolNorth America公司以及大多數(shù)其它供貨商都面臨著基本庫存費用不斷上漲的壓力。這是一個雙重性的挑戰(zhàn)枯邓，即石油缺乏和價格上漲瘦镶。為確保向客戶提供滿足其需要的最佳解決方案，ITW Rocol North America公司不斷加強與客戶的密切合作掰媚。他們制定了雙重路線澳坟，既提供傳統(tǒng)的噴濺式冷卻液，又提供帶有微潤滑(MQL)系統(tǒng)的冷卻液习棋。
ITW Rocol North America公司針對MQL市場開發(fā)了一種Accu-Lube系列有機冷卻液/植物油孤殿，用于準干式切削。由于這種植物油具有很多優(yōu)點秩彤，能夠解決水基冷卻液存在的水箱需要維修和冷卻液需要處理等固有問題叔扼，因此MQL市場前景非常看好漫雷。對于傳統(tǒng)的噴濺式冷卻而言瓜富，該公司最近傾向于采用生物穩(wěn)定型半合成冷卻液，例如Rustlick Ultracut 370R冷卻液降盹。
究竟選用噴濺式冷卻方式還是MQL方式取決于特定的加工零件与柑。關(guān)鍵的問題在于是否能夠?qū)⒁后w輸送到零件加工區(qū)域，以及將工作環(huán)境中產(chǎn)生的油霧限制到了何種嚴格的程度蓄坏。如果油霧污染情況十分嚴重价捧，那么對于使用金屬加工冷卻液的客戶和供貨商來說，都將需要作出很多的改變涡戳。
冷卻液的基礎(chǔ)研究
基礎(chǔ)研究一直是奔馳石油公司的一個研究重點结蟋，特別是高壓條件下的潤滑劑表面化學特性問題。例如渔彰，當刀具與工件接觸時會發(fā)生什么樣的情況嵌屎？如何有效地使用冷卻液中的氯、磷和硫來控制工件的表面光潔度胯挚。而且還需要量化薄膜是如何形成的滴督，以及是什么使它們形成的。接下來咨桶，也許也是最重要的問題瘫碾，就是了解這些化學元素如何以一種復雜的過程，打破工件材料表面原子間的結(jié)合椎敞，例如鐵原子間的結(jié)合奴爷，以及采取控制分裂法來打開表面，達到推進材料從工件上脫落的目的配籽。這些化學物質(zhì)起著一種高速氫脆劑的作用贝渣，通過在滑動接觸區(qū)表面上形成的薄膜來控制摩擦力阶铝。
基礎(chǔ)研究與冷卻液的生產(chǎn)工藝緊密相關(guān)，在這一過程中确告，其接觸壓力達到千兆Pa(GPa)以上惊也，或者與某一點有關(guān)，在這一點上可以發(fā)生任何水平的塑性形變遇患。
植物油的使用
石油價格的不斷上漲成為磨削操作的一個不可忽視的問題统台。趨向于使用溶劑精煉油的原因之一是它對熱沖擊不那么靈敏。對任何精密磨削操作而言啡邑，熱穩(wěn)定性是非常重要的贱勃。研究人員發(fā)現(xiàn)，在嚴酷的磨削條件下谤逼，水基冷卻液由于熱穩(wěn)定性問題會給工件造成損傷贵扰。水分會在切削表面上沸騰蒸發(fā)，從而造成整個系統(tǒng)處于干磨的狀態(tài)之下流部。但傾向于使用油基冷卻液的客戶也必須了解產(chǎn)生油霧的原因戚绕，還需要采用較高壓力流量系統(tǒng)來清除油霧。
瑞士巴索公司(Blaser)認為植物油是一個巨大的市場枝冀。植物油不僅環(huán)保安全舞丛，而且還可以使生產(chǎn)效率得以提高。在某一應(yīng)用案例中果漾，巴索公司的工程師們在改用植物油以后球切，使生產(chǎn)周期節(jié)約了30%。他們發(fā)現(xiàn)绒障，在更為困難的加工環(huán)境中應(yīng)用植物油可以獲得最高的生產(chǎn)效益晃烟。例如，在鈦合金加工中采用植物潤滑劑可以比加工鋁材獲得更高的效益场恬。植物油帶有極性椒缀，這一特性使植物油添加劑可以有效地形成細密均勻分布的表層。巴索公司的客戶在開始使用植物油基的產(chǎn)品以后房睁，已經(jīng)多次稱贊它們在提高生產(chǎn)效率方面的能力和好處，而且使用更加頻繁常迹，加工速度更快侈吨。
此外，植物油可以與切屑一起從機床上排出奖卒，所加工生產(chǎn)的零件質(zhì)量更好均膛，還可節(jié)約使用 20%～30%。這也一定程度彌補了使用礦物油和植物油之間的成本差距淘巩。因為如果僅從價格方面來看服英，初期使用的植物油基的切削冷卻液努儒，其每加侖的價格可以躍升5～9美元，這對生產(chǎn)企業(yè)來講是一筆不小的開支探橱。植物油的另一優(yōu)點是申屹，大多數(shù)植物油的閃點都要比礦物油高，這對于一直使用油產(chǎn)品的那些客戶來說隧膏，使用植物油顯然具有更高的安全性哗讥。
巴索公司在高壓冷卻液和切削油裝置研究方面也取得了顯著成果。他們開發(fā)出了能夠控制泡沫和氣化的冷卻液胞枕，這可以使客戶充分享受高壓帶來的提高生產(chǎn)率的優(yōu)勢杆煞。在為高壓應(yīng)用領(lǐng)域選用合適的金屬加工冷卻液時，水質(zhì)腐泻、水箱的大小决乎、周期時間、水泵的配置派桩、壓力和通過刀具冷卻液的輸送都是需要考慮的重要因素构诚。
冷卻液過濾器的選擇
冷卻液過濾器對冷卻液的性能發(fā)揮起著十分重要的作用。美國馬斯達化工公司的產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理Andy Nelson先生認為窄坦，過濾器應(yīng)該使過濾后的冷卻液中循環(huán)微粒不大于公差范圍的10%唤反。例如，公差范圍是±0.13 mm鸭津，那么就選用能夠可靠地去除大于0.0025 mm微粒的過濾器旧搔，以確保切屑遺留下來的擦痕或累積誤差不影響公差要求。如果要求較高的表面光潔度沫跨，那么即使是很小的一點擦痕也會影響表面質(zhì)量和測量值仿扩。而且時間一長，過濾器上也會發(fā)生微粒累積現(xiàn)象祖销。因此种鳖，定期清除冷卻液中累積的微粒是非常必要的，因為它們會使冷卻液產(chǎn)生不必要的化學反應(yīng)夕荆，進而影響表面光潔度哈滥。
在磨削加工中，冷卻液能很快地使砂輪濕潤添毒，砂輪變成了一個迅速移動的海綿體喷总，將冷卻液帶到接觸弧面處進行冷卻和潤滑。砂輪能夠吸收的冷卻液越多植西，那么冷卻液降低寄生阻力的能力越強柳卒。沉積在砂輪上的殘留物對砂輪的影響也很大，因此必須注意保持砂輪的標準尺寸，對砂輪進行正常的修整列疗、清潔滑蚯，清除沉積在砂輪上的微小顆粒。這些殘留物一部分是混合硬水中所含的礦物質(zhì)抵栈，另一部分則來自于殘油告材。
殘留物中的陽離子，特別是鎂離子和鈣離子會與冷卻液中的濕潤劑起化學反應(yīng)竭讳，產(chǎn)生一種柔軟的油污殘留物而粘附在砂輪表面上创葡，降低了砂輪吸附冷卻液的能力。此外绢慢，這一化學反應(yīng)也會降低濕潤劑在冷卻液中的含量灿渴，從而影響其有效地濕潤砂輪的能力。如果在冷卻液中胰舆，加入“過量”的普通“主題”防泡沫劑骚露，其中主要活性成分是不溶于水的“油狀”物質(zhì) (一般是一種或多種硅氧烷復合物乳劑)，那么也會發(fā)生類似的情況缚窿。在“使用很小粒度的硬質(zhì)封閉式砂輪”時棘幸，往往在任何時候都可以發(fā)生這些問題。
油霧的控制
在金屬加工廠油霧中允許的礦物油數(shù)量也許是可以改變的妨舟。美國政府工業(yè)衛(wèi)生學者委員會(ACGIH)建議油霧極限是0.2 mg/m3问乌。盡管ACGIH并不是一個管理機構(gòu)，但美國職業(yè)安全和健康署(OSHA)還是接受了他們的建議邦叶。
一旦這一新的限制生效以后寂齐，它必將會影響到設(shè)備制造商和最終用戶，并需要對設(shè)備作大量的改進尺笼。這意味著可更多地使用合成液體肃逐，要求系統(tǒng)對油霧具有更好的控制功能。從理論上說林下，植物油將不包括在內(nèi)袄肩，因此其使用量可能會有所增長。
傾向于使用植物油加工的原因是因為石油的價格不斷上漲腋芜，以及更大量地使用高壓潤滑油和通過刀具的潤滑油再副。植物油具有更強的抗泡沫形成特性，還具有更強的抗微生物特性和更強的生物穩(wěn)定性花炭。
高鎂合金和低鎂合金的使用量在不斷增加躬拢，特別是在汽車工業(yè)，因為這種材料具有優(yōu)良的強度與重量比灿意。由于這一發(fā)展趨勢而引進了其它相關(guān)的金屬加工冷卻液。鎂是一種活性金屬，與水接觸能釋放出氫氣缤剧，這樣就容易引起火災(zāi)或爆炸馅袁。因此，在鎂合金加工中采用的冷卻液要禁止發(fā)生這類反應(yīng)荒辕，這應(yīng)引起足夠的重視汗销。
冷卻液和磨削加工
汽車制造商舍得花費上百萬美元購置磨床，但是卻舍不得在輸送管和切削液上投資抵窒，這種現(xiàn)在磨削加工行業(yè)并不少見弛针。
在磨削加工中，冷卻液起著一個特殊的作用李皇，不但對產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用削茁，而且對加工費用也會有很大的影響。砂輪主軸電機所消耗的功率主要分布在砂輪驅(qū)動掉房、磨削加工和冷卻液傳送等方面茧跋。磨削中工件所產(chǎn)生的熱量必須立即冷卻，防止局部溫度過高和因進一步升溫而造成的材料相位轉(zhuǎn)變蟋扩。相位轉(zhuǎn)變往往會造成殘余應(yīng)力和白層的形成捉肄，降低材料的疲勞壽命，造成材料表面和次表面的裂紋南翻。
采用冷卻和潤滑液以及選用適當?shù)墓に噮?shù)常苍，可以使磨削表面產(chǎn)生的熱量降低到最低程度，將所產(chǎn)生的大部分熱量由砂輪绵布、切屑和冷卻液帶走鸵丸，從而達到生產(chǎn)工藝的冷卻目的。
冷卻液的輸送壓力陨柴、流量瞄惑、溫度和流向等都對生產(chǎn)工藝的質(zhì)量和經(jīng)濟性有很大影響。壓力控制液體的流速苞番，流量和溫度控制液體的導熱速度漓楣，流向可以使液體清除在砂輪周圍運動的空氣障礙。噴射的液體必須對準砂輪前的磨削區(qū)锭化，為空氣的流通打開一條通道链患。
冷卻液流量的大小取決于所使用的砂輪，而在磨削過程中消耗的主軸功率所產(chǎn)生的熱量需要冷卻瓶您。在許多情況下麻捻，花費在冷卻液噴嘴和液泵/過濾設(shè)計上的時間往往接近于機床的運行時間。在其它情況下呀袱，機床制造商將可彎曲的塑料噴嘴或小直徑彎曲金屬管為基礎(chǔ)贸毕，提供一種簡單的噴嘴系統(tǒng)，尤其是對工具磨床和宇航產(chǎn)品的磨床而言。冷卻液的噴射壓力應(yīng)與砂輪的轉(zhuǎn)速相匹配明棍，一般在0.4～0.2 kPa之間乡革。而塑料噴嘴只能以低得多的壓力運動或分流，開放式的小直徑管子甚至會因噴射力的反作用力而向后退縮摊腋，因此不適于應(yīng)用沸版。與噴嘴有關(guān)的其它問題還包括高壓射流裂散問題、出口前管內(nèi)高壓喘流問題兴蒸、與砂輪的極度接近問題和以試湊法接近目標問題视粮。
對于連貫噴射的圓形噴嘴與高度可配置性相結(jié)合方式已經(jīng)過廣泛的試驗。在最近進行的一項案例研究中间歌，客戶以礦物油作為冷卻液對透平葉片的葉根形狀進行磨削加工胃磷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有如下優(yōu)點：
- 砂輪使用壽命提高一倍，砂輪在每次修整后猩肪，玻璃狀CBN含量增加了25%遣睦；
- 降低了推斷力，加工精度進一步提高旷糟；
- 消除了研磨燒傷和磨削裂紋芜醉；
- 采用激光瞄準以后，設(shè)定速度加快巾鹰；
- 降低了液泵和冷卻裝置的能耗屠睡；
- 噴嘴對不同加工零件的可調(diào)性程度提高。
對于冷卻液的應(yīng)用應(yīng)采取戰(zhàn)略性措施其摘，也就是說受二，只將冷卻液用于需要的地方，應(yīng)能有效地節(jié)約能源且經(jīng)濟實用均天。一種優(yōu)秀的工程產(chǎn)品應(yīng)具有各種程度的可調(diào)性画鉴，可降低設(shè)置時間。
而且所選用的冷卻液應(yīng)能滿足加工需要和成本及生產(chǎn)利益恢着。直接的油類產(chǎn)品桐愉，如礦物油、合成油等一般具有較高的潤滑性能掰派，而水溶性乳劑型冷卻液从诲，如合成水溶性乳劑、半合成水溶性乳劑和油/水混合乳劑是最好的冷卻液靡羡。
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