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金屬切削加工使用冷卻液的歷史從 17 世紀開始距今已有幾百年. 從開始的蘇 打水到 18 世紀的植物油,肥皂水,19 世 紀的菜籽油,硫化切削液,合成切削液, 直到現代各類切削油和水溶性切削液的 使用,其發展趨勢是功能愈來愈強,持續 使用時間愈來愈長,更加環保.近年來隨 著機械加工工業的發展,金屬加工液,油 的需求量不斷增長.雖然在刀具新材料的 不斷發展下出現有一些干切削的加工模 式,但占絕大多數的機加工還是以切削液 或切削油作為潤滑介質.而且由于環保及經濟方面的考慮水性有取代純油加工的趨勢. 水性的金屬切削液幾乎都是以礦物油為基礎加上各種切削劑調配而成.全合成的切削液不含礦 物油,采用合成原料作為潤滑劑,但由于其潤滑性能的局限性主要用于磨削. 水溶性切削液如果沒有正確的維護會遇到各 種各樣的問題.最重要也是最正確的一點,就是 必須在推薦的濃度下使用.否則會帶來腐蝕,惡 臭味,皮膚過敏等問題.另外一些因素如水硬度, 雜油的污染程度也是決定冷卻液壽命的重要原 因.下面就主要的影響因素展開討論: 濃度管理 正確維護好冷卻液的使用濃度將會給冷卻液帶來長的使用壽命及良好的加工性能.使用合適的 濃度是非常重要的,太高的濃度會給操作工人帶來皮膚刺激,太低的濃度又會造成細菌的繁殖,工 件的加工質量會下降以及刀具壽命的縮短.檢測濃度最簡單且有效的方法是采用折光儀.只需要少 量的工作液滴在折光儀的面板上,將折光儀對準亮光的地方就可以讀 出折光讀數.折光讀數乘上產品特有的折光系數就是工作液的濃度. 有時由于雜油的混及讀數的分界線會不太清楚,這時需要估計一下讀 數. 折光儀 好富頓公司 好富頓技術文件 Page 1 冷卻液的濃度直接關系到冷卻液各項性能的發揮,如濃度異常,則可能會發生以下問題: 濃度過高 A, 泡沫問題 B, 皮膚刺激性增強 C, 對機床油漆面的影響 D, 機床及機床周圍容易形成污垢 濃度過低 A, 切削性能不佳(因潤滑性不夠導致工具壽命,加 工精度,加工光潔度的下降) B, 工件,機床,切屑等生銹 C, 耐腐敗性降低(冷卻液使用壽命縮短) 水硬度 通常金屬加工液的生產廠家所給出的產品防銹性能是在用中等硬度水配制并以標準試驗方法 測得的結果.水的硬度由溶解于水中的礦物質的含量所決定,Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-等 等,通常水硬度越高越是容易對金屬造成腐蝕.通過滴定或硬度試紙就可以很容易測得水的硬 度.1 個德國硬度相當于 17.8ppm CaCO3. 由于水分是不斷蒸發的,而工作液中的礦物質成分,添加劑或油分不會蒸發了,所以工 作液的濃度及組分是不斷變化的.這個變化的大小與使用溫度及工作液的使用頻率有關.金屬 切屑及加工零件的帶出同樣會影響冷卻液的濃度變化.每次加水都會帶來礦物質的累積,由于 這些鹽分會帶來對工件及機床部件的腐蝕,因此對工作濃度的要求會隨使用時間的延長而相應 增加濃度以用于抵抗鹽分增加所導致抗腐性能的降低.溶入到工作液中的鹽分是很難被去除 的,因此只有兩個辦法可以采用,或是提高冷卻液的防腐能力,或是將冷卻液換成新液.通常 對稀釋水的水質有如下要求: 可能會引起的不良后果 偏低時 銹蝕,腐敗 泡沫 ---偏高時 皮膚刺激 安定性下降,腐敗 銹蝕 銹蝕 腐敗 項目 pH 值 硬度 Cl 2- 理想值 6.5～7.5 20～300 <20 <20 <103 ppm ppm ppm 個/ml SO4 細菌 水質硬度太高導致出現乳液不穩定現 好富頓公司 好富頓技術文件 Page 2 微生物管理 金屬加工液一與水混合后就會不可避免地受到微生物的 攻擊.自來水或者雨水中都存在有各種細菌,真菌,霉菌,酵 母菌等,這些菌種可以在溫暖的化學物質的環境下快速生長. 空氣中細菌的傳布也是存在的.冷卻液中通常包含有抗菌的組 分,這些組分在保持有一定水平的情況下可以有效地抵抗微生 物的侵害,但是這些組分在使用的過程中會消耗了. 另外一種控制細菌的方法叫生物穩定型,就是允許一定細 菌的存在但不讓其過度繁殖, 比如將細菌的數量控制在 10 的 5 次方以下.乳化液通常容易被細菌攻擊,半合成液更容易被真 菌所攻擊.細菌的攻擊導致表面活性劑的消耗從而影響乳液的 穩定性,最終使得油水分離.細菌的生長分解出更多的酸性物 質降低了工作液的 pH 值. 細菌的生長導致腐蝕及 皮膚過敏的發生.如果冷卻液箱中總是覆蓋一層 雜油就會促使厭氧菌的生長.厭氧菌將硫轉化成 硫化氫氣體,聞起來就是一股臭雞蛋味.通常工 廠工作一周后會放兩天的假, 這個時侯就需要盡量 將冷卻液箱中的浮油從液面撇除. 機床上按裝撇油測菌片 裝置會非常有效. 同時也可以添加適當的后處理用 殺菌劑來控制細菌的生長,但值得注意的是要掌握好添加量,加得太多會引起皮膚不適.殺菌 劑大都是甲醛釋放型的,添加時甲醛在工作液中的含量控制在 800 至 2000ppm 之間.大于 2000ppm 皮膚過敏的可能性大大增加,小于 800ppm 起不到殺菌作用.真菌,霉菌或酵母菌繁 殖后會形成粘稠的皮狀物,最終這些皮狀物覆蓋在液面以及機床內部堵塞濾網及管道.甚至加 入殺菌劑也不能完全殺滅,因為殺菌劑很難穿透這層皮膜.這時只能通過物理方法來清除.一 旦清理完后應當立即加入殺真菌劑,不然真菌還會很快生長出來. 冷卻液中繁殖的微生物主要是存在于塵埃,土壤中的細菌,酵母菌之類.其混入途徑主要 有以下幾種: 殘留冷卻液,切屑, 冷 卻 液 更 換 稀釋水 加工物 附著在機械上的污垢 空氣中浮游菌落下 塵埃,土壤 微 生 物 繁 殖 事實上,微生物的混入是不可避免的,因此,為防止冷卻液腐敗,應該在冷卻液的細菌數超過 1×105 個/ml 或真菌數超過 1×102 個/ml 時,立即添加殺細菌劑或殺真菌劑處理. 冷卻液中的細菌,真菌可以用細菌,真菌測定盒測定.測定結果細菌在 1×103 個/ml 以下,真 菌 0 為理想.用戶也可以根據經驗定期添加殺菌劑,以確保冷卻液的使用壽命. 好富頓公司 好富頓技術文件 Page 3 pH 值管理 pH 值降低是造成冷卻液腐敗,工件生銹的直接原因之一,因此,經常 測定冷卻液的 pH 值, 并使其保持在指標值范圍之內, 將有效地防止冷卻液 的腐敗和工件,設備的銹蝕現象.如發現 pH 值降低現象,首先進行濃度檢 測,如濃度正常,則添加 pH 值向上劑;如濃度偏低,則首先補充原液,校 正濃度,如濃度校正后 pH 值仍偏低,可以添加好富頓 pH 調整劑以提高 pH 值. 增加防腐蝕能力 pH 對金屬加工液的影響 增加抗菌能力 中性 0 酸性 7 8 9 增加皮膚過敏可能 10 堿性 14 pH 試紙 雜油管理 通常冷卻液均具有一定的抗雜油能力, 但大量的雜油 (例如導軌油, 液壓油等)混入將大大加劇冷卻液的劣化速度,導致冷卻液的分離,腐 敗等現象.因此,必須安裝撇油器以及時除去混入的雜油,并經常記錄 潤滑油的補給量,及時發現,修補泄露處,使雜油混入量控制在最小限 度,這將有效地延長冷卻液的使用壽命,從而降低使用成本. 小單機使用撇油設備 切屑管理 由于新生的切屑具有較強的反應活性, 會過多地消耗冷卻液的有效成 分,因此,及時清除產生的切屑(必須安裝磁性過濾器或其他過濾設備) , 也是維持冷卻液各項性能不受影響的重要手段. 定期對切削系統進行維護 總結 使用水溶性切削液時,冷卻液中的有效成分通常僅為百分之幾,這些相對少量的成分必須 發揮各種性能.考慮到這一點,與非水溶性切削液相比,水溶性切削液的使用條件是非常苛刻 的. 在這種苛刻的使用環境中,如果不嚴格地進行冷卻液管理的話,想要長時間地保證其性能 的發揮是非常困難的.另外,一旦發生變質,腐敗等現象的話,想要恢復到原來正常的使用狀 態將耗費巨大的人力和物力.因此,冷卻液的日常使用維護不可或缺的.希望能夠通過各位對 以上內容的理解和實施,來延長冷卻液的使用壽命并減少現場問題的發生概率.
