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(rùn)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(guò)程中的油品，通過(guò)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(cè)定：潤(rùn)滑油的顏色，除直接觀察(即目測(cè))外，在實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)定方法我國(guó)采用GB/T 6540—86石油產(chǎn)品顏色測(cè)定法(與ASTM D1500—1982石油產(chǎn)品顏色的測(cè)定法等效)和SH/T 1068—92石油產(chǎn)品色度測(cè)定法。黏度是潤(rùn)滑油的重要技術(shù)指標(biāo)，也是絕大數(shù)潤(rùn)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(rùn)滑油的黏度低，潤(rùn)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(rùn)滑性和滲透性的重要因素。在流體潤(rùn)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(rùn)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(méi)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(zhǎng)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(guò)強(qiáng)烈氧化后，測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)。
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(guò)低，對(duì)鋼、鑄鐵和銅的防銹性能會(huì)下降；pH值過(guò)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(wèn)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(guò)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(zhǎng)，隨著水分的蒸發(fā)與補(bǔ)給，加入的水中微量無(wú)機(jī)物會(huì)積聚下來(lái)，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(lái)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(wú)銹、有光澤 | 無(wú)銹稍失光澤 | 輕度銹 | 中度銹 |
紫銅 | 無(wú)銹、光澤如新 | 輕度變色 | 中度變色 | 重度變色 |
鋁板 | 無(wú)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(cè)，主要的方法為：取6 g無(wú)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(lái)水沖掉濾紙上的鐵屑，用熱風(fēng)吹干，檢測(cè)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(wú) | 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(rùn)滑油或液壓油是經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)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(guò)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(guò)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(wú)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)的評(píng)價(jià)方法需參考國(guó)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(wèn)題對(duì)水基和油基切削液來(lái)說(shuō)，很大程度上受現(xiàn)場(chǎng)使用條件的影響，通常需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)加工的實(shí)際情況來(lái)確定實(shí)驗(yàn)方法。美國(guó)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般推薦的檢測(cè)項(xiàng)目是密度、黏度、閃點(diǎn)和燃點(diǎn)、酸堿度、潤(rùn)滑添加劑含量、穩(wěn)定性(原液和稀釋液)、泡沫實(shí)驗(yàn)、潤(rùn)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(cè)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(guó)的切削液標(biāo)準(zhǔn)還在完善中?，F(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(lái)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。《潤(rùn)滑油品導(dǎo)購(gòu)》雜志如果您覺(jué)得好看，請(qǐng)點(diǎn)個(gè)在看或分享
