金属加工液基础知识培训课件

金属加工液基础知识培训——苏州东拓化工有限公司11/27/20221金属加工液基础知识培训——苏州东拓化工有限公司11/27/2金属加工液的发展历程

金属切削加工液从17世纪开始距今已有几百年的历史了。1883年美国人F.W.Taylor发现将水注入到切削区可以提高切削速度，排除切屑，随着人们对金属加工质量提高的要求，开始使用动植物油，但其易氧化变质、使用周期短；人们逐渐使用由动物油脂和矿物油形成的混合油；后来含硫、磷、氯等有机化合物及其他添加剂的应用，有效提高切削液在高温、高压下的降低摩擦和烧结能力。随着加工速度和切削温度的不断提高，油基切削油不能完全满足切削要求，人民又开始重视水冷却的优点，把油的润滑性能与谁的冷却性能结合起来,促使了乳化油的应用。之后又发展形成了半合成和全合成切削液，且分别形成了系列产品，其发展趋势是功能性越来越强，持续使用时间愈来愈长，更加环保。11/27/20222金属加工液的发展历程金属切削加工液从17世纪开切削液的主要功能

在金属的切削加工过程中，所消耗的能量，绝大部分（90%以上）都会转变为切削热量，它不但使刀具容易磨损，而且被加工工件容易产生局部烧伤或发暗，影响工件表面的加工精度和加工质量，因此，要求水溶性金属切削液具有良好的冷却性能。由于水的热传导速度为油的2-5倍，等量的水吸收一定热量后，比油的温度要慢的多，从而提高了冷却效果，且可减少油雾。冷却性11/27/20223切削液的主要功能在金属的切削加冷却性11/27/20224冷却性11/27/20224切削液的主要功能金属在切削（磨削）过程中，油污、细小的切屑、金属粉末、沙粒等相互粘结，并粘附在工件表面，、刀具、砂轮和机床上，影响工件的加工质量；降低刀具和砂轮的使用寿命；影响机床的精度。因此，水溶性切削液应具有良好的清洗作用，利用切削液流动时的机械力及时的将细小切屑、金属粉末及其他杂物清洗带走。②清洗性11/27/20225切削液的主要功能金属在切削（磨削）过程切削液的主要功能水溶性金属切削液在使用过程中由于配方大部分是水（约占80%-98%），为锈蚀的产生提供了有利环境，而水溶性金属切削液中的极压剂和某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀；因此水溶性切削液必须具备一定的防锈性能，使工件在加工过程中和加工后的短时间内不产生锈蚀，同时也保证了切削液循环过虑系统和加工设备机械内部不产生锈蚀和腐蚀。③防锈性11/27/20226切削液的主要功能水溶性金属切削液在使用过程中由于配方大部分是切削液的其他功能产品自身及其乳化液的稳定性；与水的兼容性：低泡沫、无残留；加工产生的烟气和油雾小；与工件相兼容：对工件不腐蚀、无污染、无损伤、无残留；对操机人员友善：安全、气味、刺激、PH、皮肤；抗有机体污染能力强：抗细菌、霉菌、真菌污染;与环境兼容性强：易于废液处理（DOD\COD)；气味易于被人接受。11/27/20227切削液的其他功能产品自身及其乳化液的稳定性；11/27/20切削液的构成及分类

植物油纯矿物油

油基动物油

矿物油混合油（矿+动、植物油）

极压油（矿+EP剂+动，植物油）切削液

乳化油（液）

水基微乳化液合成液

11/27/20228切削液的构成及分类切削油（液）构成及外观类型原液含油量（%）工作液乳化颗粒大小（μm）工作液外观油基100-------透明乳化液60-80大于1乳白色微乳液0.1-1.0乳状浅蓝色液10-300.05-0.1半透明灰茶色0.05透明合成液0-------透明11/27/20229切削油（液）构成及外观类型原液含油量（%）工作液乳化颗粒大小切削液的类型及原料来源油性切削液使用百分之百纯油水溶性切削液使用前必须用水稀释矿物：◎石油动物：◎猪油◎牛油◎羊毛脂植物：◎菜籽油◎花生油◎蓖麻油◎棕榈油合成：◎化学◎酯◎乙二醇11/27/202210切削液的类型及原料来源油性切削液使用百分之百纯油矿物：动物：切削油不溶于水可用硅藻土清洁（过滤）润滑性最大11/27/202211切削油不溶于水11/27/202211乳化液

适用于中度到重度的切削及磨削。*溶于水*油为润滑主体*使用浓度约为5%-15%原液的组成：*边界润滑剂*防锈防腐剂*极压添加剂（选择性）*杀菌剂（选择性）*消泡剂*染色剂*芳香剂*水*乙二醇11/27/202212乳化液适用于中度到重度的切削及磨全合成切削液通常适用于轻负荷切削，轻到中度的磨削加工*溶于水（溶液）*不含油及乳化剂*使用浓度多为4-5%*冷却性极佳*抗杂油能力最强*加工液沉降性能优异原液的组成：*水溶性润滑剂*表面活性剂*杀菌剂*消泡剂*染色剂*芳香剂11/27/202213全合成切削液通常适用于轻负荷切削，轻到中度水溶性切削液@水质对水溶性切削液非常重要，使用中70%-97%的成分都是水。@水溶性切削液的优缺点：优点：*低成本；*加工速度得以提高；*安全/环保；缺点：*抵御苛责加工润滑性不够；*需要大量的维护；11/27/202214水溶性切削液@水质对水溶性切削液非常重要，使加工液的选用考虑的因素加工方式及工艺车、铣......等16种加工工艺粗、半精工，及其他特殊加工工件材质可切削性（易加工、难加工、特殊金属、一般材质）材料的腐蚀性及电化学性刀具材料合金刀、陶瓷刀、砂轮......设备机床种类给液系统循环泵喷嘴压力（泡沫问题）水质情况80%-99%可能是水，但因地域等问题水质多数是不一样的，水质对切削液的影响非常大硬度（水中钙、镁离子含量，单位PPM影像泡沫性高低）、PH值（影响细菌生长）、氯离子含量（影响防锈、使用周期），所以每位用户使用前的水质检测是非常重要的。其他成本、环保、安全、水质、原用品牌及使用周期11/27/202215加工液的选用考虑的因素加工方式及工艺车、铣......等16各种切削液（油）性能对比类型冷却润滑清洗防锈寿命适用范围乳化液一般优一般优一般中、重载难切削，一般的车、钻、磨得加工微乳液良良良良良广（切削、磨削）是用于高速切削和磨削合成液优一般优一般优广泛应用于磨削加工11/27/202216各种切削液（油）性能对比冷却润滑清洗防锈寿命适用范围乳化液一切削液喷淋嘴放置位置选择----切削工件喷嘴刀具喷嘴第一变形区：切削产生的切屑与工件极压高温变形，需要冷却带走热量；第二变形区：切屑与刀具前刀面发生摩擦的区域需要良好的润滑和冷却，从而保护刀具，延长道具使用寿命；第三变形区：刀具后刀面与已加工工件表面发生摩擦的区域，摩擦会影响工件的精度、尺寸、加工表面的粗糙度及变质层问题，此处需要良好的润滑、冷却以保证加工工件的质量和延长刀具的使用寿命。11/27/202217切削液喷淋嘴放置位置选择----切削工件喷嘴刀具喷嘴第一切削液喷淋嘴放置位置选择----钻孔喷嘴喷嘴对于钻孔、攻丝等极压加工，比较先进的喷淋方法是加工液通过钻头轴心直达加工点，更加有效地起到润滑、极压、冷却的作用，有助于将铁屑带出钻削孔。11/27/202218切削液喷淋嘴放置位置选择----钻孔喷嘴喷嘴对于钻孔、攻丝等切削液喷淋嘴放置位置选择----磨削对于钻孔、攻丝等极压加工，比较先进的喷淋方法是加工液通过钻头轴心直达加工点，更加有效地起到润滑、极压、冷却的作用，有助于将铁屑带出钻削孔。喷嘴工件11/27/202219切削液喷淋嘴放置位置选择----磨削对于钻孔、攻丝等极压加工切削、磨削总结◎金属切削所要求的润滑性能比磨削中更高，而磨削要求的冷却性能比切削高。一般来说若能正确的使用切削液，可使：1.切削速率提高15%-30%；2.切削阻力减少10%-30%；3.刀具使用寿命延长3-4倍；4.加工工件的表面粗糙度降低1-2级。11/27/202220切削、磨削总结◎金属切削所要求的润滑性能比磨削中更高，而磨削切削液存储使用管理一、原液管理避免酷冷、暴晒、长期存放冬季5度以上存放夏季防止阳光直射，最好在三个月内使用乳化液低温破乳后不可恢复二、工作液配置管理工作液的浓度是充分发挥切削液功能的基础。浓度过低，会影响切削功能；浓度过高，也会影响功能的正常发挥，如果从防腐角度看，浓度适当增加一些好。大量事实表明，水溶性切削液浓度在2%-4%时，微生物繁殖最快，5%-10%较好。例如：一般的微乳化液，实验室腐败实验，浓度为5%时，6-7个月开始变质。浓度在10%时，10-12个月开始变质。11/27/202221切削液存储使用管理一、原液管理11/27/202221切削液的更换排空原液尽可能完全排空原工作液。清渣彻底清除工作液系统和存有工作液的液槽、机床表面、泵、循环管道及过虑系统，清除对象包括切屑、污渣、杂油、污泥等杂质，不留死角。清洗杀菌加1%-2%的切削液好玩0.1%-0.3%的杀菌剂与水配置清洗液，循环清洗系统至少不低于1小时，可延长至4小时排空、检查清洗效果配置新液首先检测槽体体积（长×宽×高），按要求确定配比浓度：液槽注入清水，开启循环系统，按比例还满加入切削液原液（定量），使其完全配匀，使用折光仪（糖测量仪）测定浓度，使其达到规定的使用浓度。进入加工观察使用情况11/27/202222切削液的更换排空原液尽可能完全排空原工作液。清渣彻底清除工作切削液使用过程中的维护1.保证工作液的浓度，再补充新水的同时按比例加入切削液2.最好现场有专人负责对切削液进行维护和管理，每日进行检测，检测项目包括：浓度（折光仪）、PH值（8.5-10）、外观（变色、破乳）、气味、浮油、泡沫情况、工件及机床锈蚀情况、切屑的清除情况、定期漂出杂油。3.保持切削液的清洁干净，严禁向循环系统抛杂物、洗涤物品、流入脏水（洗衣、洗手、清洗地面等）4.根据日捡情况，认证填写《切削液日常维护记录表》11/27/202223切削液使用过程中的维护1.保证工作液的浓度，再补充新水的同时水性切削液的检视内容具体项目外观稳定、均匀有条件尽量每日一次PH值大于8.2浓度按规定浮油大于2%泡沫小于2ml/min防锈性铸铁单片24h合格叠片24h合格每月一次（季节性较强）细菌含量小于105/ml氯离子含量大于70PPM11/27/202224水性切削液的检视内容具体项目外观稳定、均匀有条件尽量每日一次水性切削液使用容易出现的问题

问题基本有以下其中一点或者某几点综合出现：※水※残留物※细菌※泡沫※浓度※油漆※锈蚀※密封圈※润滑脂※皮炎11/27/202225水性切削液使用容易出现的问题11/27/202225水对切削液的影响---水的分类生水：未经任何改变其硬度或所溶解固体物质而处理过的水。软水：含有少量Ca2+（钙）或Mg2+（镁）离子的水，按美国WQA标准<3.5GPG的水为软水。硬水：含有大量Ca2+（钙）或Mg2+（镁）离子的水，按美国WQA标准>7.0GPG的水为软水。软化水：通过将Ca2+（钙）或Mg2+（镁）离子置换成Na2+，而改变硬度的水。去离子水：水原水经过银离子碳净化器吸附原水中的有毒有害离子，特别是有机物和重金属离子，再经反渗透膜过滤的水。11/27/202226水对切削液的影响---水的分类11/27/202226水对切削液的影响---水的分类水中矿物质会改变切削液浓缩液中的阴/阳离子，破坏体系平衡：含矿物质的水G+H+I+J+E+K+浓缩液中A+B+C+D+E+F+工作液A+C+E+F+置换走的离子B+D+G+H+I+J+E+K+理想状态下的水不含矿物质，能保证切削液母液在通过正常稀释到工作液后，维持原有的平衡状态。不含矿物质的水浓缩液中A+B+C+D+E+F+工作液A+B+C+D+E+F+11/27/202227水对切削液的影响---水的分类水中矿物质会改变切削液浓缩液中使用不含矿物质的水（去离子水）的好处※容易稀释混配※颗粒体积更小※可改进湿润和渗透性※无粘稠残留物

※改善过滤性※冷却液被工件带走的量少

※减少切削液使用量※抗菌性提高※提高防锈性11/27/202228使用不含矿物质的水（去离子水）的好处11/27/202228水溶性切削液对水质要求项目基准值影响内容外观无色、无味、透明PH值6.5-7.5对稀释液PH值有影响硬度100-300PPM过高---分层、产生浮渣、细菌生长快过低--消泡性降低氯离子小于10PPM使防锈性降低硫酸根离子小于10PPM使防锈性降低磷酸根离子无稀释液腐败铁离子无稀释液着色11/27/202229水溶性切削液对水质要求项目基准值影响内容外观无色、无味、透明切削液手工配置流程将切削液母液兑水混合成工作液必须遵循：油（浓缩液）倒入水中搅拌的原则水油11/27/202230切削液手工配置流程水油11/27/202230微生物对切削液的影响

水基切削液在使用过程中会存在大量微生物，包括细菌、霉菌、酵母菌等。细菌生长繁殖速度迅速，会破坏切削液的稳定性，具体表现有：1.切削液变色2.降低PH值3.润滑性下降4.导致乳液分层5.导致设备腐蚀6.产生令人恶心的气味

一般使用情况下的切削液细菌含量均小于106cfu/ml,当细菌数在102—104cfu/ml之间时，大部分情况下加工业系统处于正常状态，细菌含量较高时会导致切削液腐败变坏。（cfu/ml表示每毫升工作液中细菌菌落数量。）11/27/202231微生物对切削液的影响水基切削液在使用过程中会存在微生物快速繁殖的条件营养源充分

水溶性切削液为微生物繁殖提供了充分的有机物（碳水化合物、矿物油、脂肪酸、脂肪醇等）、矿物质、微量元素、含氮化合物（有机胺硝酸盐）以及极压剂（硫、磷、氯）等物质。氧气嗜氧菌（硫氧菌、铁氧菌等）-----产生轻臭厌氧菌（硫酸还原菌）-----恶臭兼氧性细菌（硫酸盐还原菌）-----轻臭温度气温较高，细菌在30-37℃繁殖较快；霉菌在20-30℃繁殖较快。PH值碱性不足，细菌在PH6.0-8.5适宜繁殖；霉菌在PH4.5-6.5适宜繁殖；PH>9时霉菌繁殖率较低11/27/202232微生物快速繁殖的条件营养源充分水溶性切削液为微嗜氧性细菌需要有氧气的存在才可以大量繁殖，大约为20-30分钟分裂一次，在繁殖过程中消耗氧气排除二氧化碳，切削液中若存在大量嗜氧菌将会使切削液的PH值下降，低的PH值环境有利于细菌快速繁殖，从而加剧切削液变质。

厌氧型细菌厌氧细菌生存在无氧环境中，每四小时繁殖一次，并产生伴有臭鸡蛋气味的硫化氢气体，并残留污痕使切削液变灰。

细菌11/27/202233嗜氧性细菌细菌11/27/202233细菌进入切削液的途径※

水※

空气※

部件加工过程※

操作过程※

机器、工具11/27/202234细菌进入切削液的途径※水11/27/202234真菌

真菌在切削液中能分泌酶使有机物降解成可溶性营养成分，吸收至细胞内进行新陈代谢，从而使切削液变质。控制真菌的方法：*定期清洗机器保持工作场所干净卫生*良好的切削液管理和维护方法*使用杀菌剂清洁11/27/202235真菌真菌在切削液中能分泌酶使有机物降解成可溶性情况表现原因解决方案细菌、真菌含量过高*生锈*切削液不稳定*发臭*刀具磨损*过滤器阻塞*皮炎*PH值过低*浓度过低*污染*检视不力*温度*水质量*乳化液过硬*调整PH*加入原液*换新液*杀菌细菌、真菌对切削液污染的表现及解决11/27/202236情况表现原因解决方案细菌、真菌含量过高*生锈*PH值过低*调浓度对切削液影响切削液浓度的控制时发挥切削液最大效率的关键环节。首先合理的浓度可以提供理想的润滑、冷却效果，保证加工顺畅。其次，维持合理的浓度范围，使切削液的稳定性更好，（如对细菌的控制）。如何控制切削液的浓度？*指定专人负责对切削液保持适当浓度；*有可能的话使用自动化设备进行配液；*每天对浓度进行检测（学习折光仪的使用方法）11/27/202237浓度对切削液影响切削液浓度的控制时发挥切削液最大效率的关键环浓度对切削液的影响危害表现原因解决方案浓度过高*皮炎*泡沫*水分蒸发*过量原液的添加用稀释液进行调整1.遵循调配步骤2.调配浓度低的稀释液3.用稀释液添加浓度过低*生锈*刀具使用寿命缩短*工件精度降低*细菌滋生*日常检视不够*过多水量的稀释*细菌滋生*用原液调整1.调配浓度高的切削液2.添加高浓度切削液进行杀菌处理11/27/202238浓度对切削液的影响危害表现原因解决方案浓度过高*皮炎*水分蒸油污对切削液的影响※油污的来源机床用油：导轨油、液压油这些机械润滑油进入切削液会产生诸多不良影响。※油污带来的危害*细菌滋生*减少刀具使用寿命（切削液污染或乳化降低冷却性或润滑性）*堵塞过滤设备*残留黏性物质*产生油污11/27/202239油污对切削液的影响※油污的来源11/27/202239油污对切削液的影响※如何控制油污*正确的使用机械润滑油，保障机械润滑油供给设备的密封性，避免泄漏。*发现已经污染应立即检查机械润滑油共给系统，同时可用油水分离器清除漂浮于表面的油污，降低油污对切削液的影响。危害表现原因解决方案过高*生锈*切削液不稳定*发臭*刀具磨损*加工油烟*细菌滋生*PH值下降*液压油泄露*导轨油泄露*净油污染*离心分离*刮油器11/27/202240油污对切削液的影响※如何控制油污危害表现原因解决方案*生锈

锈蚀的危害锈蚀导致产品损坏或返工，影响加工效率，同时也影响机器设备的加工精度和使用寿命。锈蚀发生的原因*加工液的浓度*PH值

*不同的金属接触*细菌

*外界污染*空气（湿度）

*隔板（木头、纸板）*切削油（液）*不正确的机床接地锈蚀对切削液的影响11/27/202241锈蚀的危害锈蚀对切削液的影响11/27/202241如何控制锈蚀？※使用去离子水；※确保溶液的浓度符合所推荐的浓度；※检测细菌浓度，必要时更换新液；※油性切削液应检查水分含量；※确保机器工具的接地线安装正确※控制车间湿度※避免污染切削液※避免不相似的金属接触锈蚀对切削液的影响11/27/202242如何控制锈蚀？锈蚀对切削液的影响11/27/202242润滑脂对切削液的影响为预防锈蚀，应选用适当的润滑脂：钠基脂——与切削油一起使用不可与水溶性切削液使用钙基和锂基——具有抗水性，可与水溶性切削液使用铝基复合润滑脂——强抗水能力，可与水溶性切削液使用膨润土润滑脂——转用润滑脂，抗水、耐高温。11/27/202243润滑脂对切削液的影响为预防锈蚀，应选用适当的润滑脂：11/2

一些金属工具残留于加工台面上，由于工具材质在切削液的作用下与工作台面产生电位差，这样会导致机器锈蚀，工具上带入的其他污染也会影响切削液的细菌数。切削过程中产生的金属残渣会堵塞过滤器、影响切削液平衡，应定期清洗干净，并及时更换新的工作液。残留物对切削液的影响11/27/202244一些金属工具残留于加工台面上，由于工具材质在切泡沫产生的原因：*产品选用不当*供液系统漏气。阀杆、泵轴、管道连接等部位漏气*液槽中切削液液面过低、液流太快，气泡没有事件溢出，导致大量泡沫产生*水槽设计不当，直角太多、喷嘴位置不当、喷嘴角度太直等。泡沫对切削液的影响11/27/202245泡沫产生的原因：泡沫对切削液的影响11/27/202245机械上气压泵送过高压力喷溅不好检查水箱液位检查流速检查喷嘴化学上浓度过高硬度过低发泡物污染调整浓度提高水的硬度或使用合适的产品换新液泡沫对切削液的影响11/27/202246机械上化学上泡沫对切削液的影响11/27/202246在集中供液系统中，管路分布串联，离冷却箱近的管路压力应低一些。保证切削液的液面不要太低，及时检查液面高度，及时添加切削液控制切削液流速不要太快设计水槽时，注意水槽直角不要太多使用切削液时应注意切削液喷嘴角度不要太直避免产生泡沫的方法11/27/202247在集中供液系统中，管路分布串联，离冷却箱近的管路压力应低一些醇酸树脂油漆环氧树脂或聚氨酯甲基油漆油漆对切削液的影响机器油漆膜溶剂蒸发孔机器无溶液蒸发孔的油漆膜机器切削液渗透油漆气泡机器无气泡11/27/202248醇酸树脂油漆环氧树脂或聚氨酯甲基油漆油漆对切削液的影响机器油一般情况下橡胶容易受切削液影响而变形，氟橡胶则较不易受影响，在用作机床密封件时可优先考虑，为了防止变形，机床密封件含腈（丁腈橡胶）量一般大于35%密封圈对切削液的影响11/27/202249一般情况下橡胶容易受切削液影响而变形，氟橡胶则较不易受影响，切削液对皮肤的影响（皮炎）

产生操作者皮肤过敏的主要诱发原因——直接接触皮肤后短时间内发生的不良反应：过敏性（某种物质的过敏反应）产生皮炎的倾向性因素：肤色、性别、年龄、皮肤排汗性、季节性因素、清洁性、过敏性、使用者本身健康状况）（1）PH值过高（2）切削液本身成分致敏（3）加工过程中不溶的金属屑及机床使用的油料(机油‘、溶剂油）（4）浓缩液使用配比过高（5）切削液表面的保护性悬浮层，如期为封闭层、泡沫层隔离空气，产生细菌、杀菌剂的选择等。11/27/202250切削液对皮肤的影响（皮炎）产生操作者皮肤过敏的季节变化使用护手霜过高PH换槽杂油过多使用刮油器个人卫生遵守安全操作规定溶剂清洗检查过滤系统悬浮颗粒其他原因：1）切削液的成分2）不溶性金属及机床使用的油料（溶剂油、机油）3）浓缩液使用配比过高4）切削液表面的保护性悬浮层，如期为封闭层、泡沫层隔离空气，杀菌剂及不干净的切削液皮炎的诱发因素及相关处理11/27/202251季节变化使用护手霜过高PH换槽杂油过多使用刮油器个人卫生遵守通过覆盖皮肤裸露区域，防止皮肤直接接触。使用不溶于切削液的护肤霜（冷却液使用硅树脂或油基防护霜，切削液应使用硅树脂或水基防护霜），禁止使用含苯佐卡因类药性护肤霜及含新霉素的抗菌药膏。切削液的配置比例一定要按照推荐值配比使用杀菌剂应按照推荐值使用。分配过敏体质的工作人员从事其他工作。注意个人卫生，经常换洗衣物。如何预防皮炎11/27/202252通过覆盖皮肤裸露区域，防止皮肤直接接触。使用不溶于切削液的护产生的原因解决方法乳化液硬度过高过滤不良过多杂油浓度太低细菌过高PH过低换槽使用合适的过虑系统使用刮油器调整浓度杀菌处理提高PH值乳化液不稳定的原因11/27/202253产生的原因解决方法乳化液不稳定的原因11/27/202253现象原因解决方法白烟喷溅不良检查喷嘴（流量和压力）蓝烟过多杂油使用刮油器刮除废油烟雾产生的原因11/27/202254现象原因解决方法白烟喷溅不良检查喷嘴蓝烟过多杂油使用刮油器烟冷却液的管理做好冷却液的管理能有效解决基本的现场问题，同时改善加工质量、提高生产速率、降低成本、预防污染。金属加工业的管理步骤：将机床冷却箱（加工液槽）加满。坚持日常浓度检测控制并清除浮油定期做整体清除水箱沉淀垃圾或跟换新液废液处理：排空-清洁-回灌-回收处理11/27/202255冷却液的管理做好冷却液的管理能有效解决基本的现11/27/20225611/27/202256金属加工液基础知识培训——苏州东拓化工有限公司11/27/202257金属加工液基础知识培训——苏州东拓化工有限公司11/27/2金属加工液的发展历程

金属切削加工液从17世纪开始距今已有几百年的历史了。1883年美国人F.W.Taylor发现将水注入到切削区可以提高切削速度，排除切屑，随着人们对金属加工质量提高的要求，开始使用动植物油，但其易氧化变质、使用周期短；人们逐渐使用由动物油脂和矿物油形成的混合油；后来含硫、磷、氯等有机化合物及其他添加剂的应用，有效提高切削液在高温、高压下的降低摩擦和烧结能力。随着加工速度和切削温度的不断提高，油基切削油不能完全满足切削要求，人民又开始重视水冷却的优点，把油的润滑性能与谁的冷却性能结合起来,促使了乳化油的应用。之后又发展形成了半合成和全合成切削液，且分别形成了系列产品，其发展趋势是功能性越来越强，持续使用时间愈来愈长，更加环保。11/27/202258金属加工液的发展历程金属切削加工液从17世纪开切削液的主要功能

在金属的切削加工过程中，所消耗的能量，绝大部分（90%以上）都会转变为切削热量，它不但使刀具容易磨损，而且被加工工件容易产生局部烧伤或发暗，影响工件表面的加工精度和加工质量，因此，要求水溶性金属切削液具有良好的冷却性能。由于水的热传导速度为油的2-5倍，等量的水吸收一定热量后，比油的温度要慢的多，从而提高了冷却效果，且可减少油雾。冷却性11/27/202259切削液的主要功能在金属的切削加冷却性11/27/202260冷却性11/27/20224切削液的主要功能金属在切削（磨削）过程中，油污、细小的切屑、金属粉末、沙粒等相互粘结，并粘附在工件表面，、刀具、砂轮和机床上，影响工件的加工质量；降低刀具和砂轮的使用寿命；影响机床的精度。因此，水溶性切削液应具有良好的清洗作用，利用切削液流动时的机械力及时的将细小切屑、金属粉末及其他杂物清洗带走。②清洗性11/27/202261切削液的主要功能金属在切削（磨削）过程切削液的主要功能水溶性金属切削液在使用过程中由于配方大部分是水（约占80%-98%），为锈蚀的产生提供了有利环境，而水溶性金属切削液中的极压剂和某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀；因此水溶性切削液必须具备一定的防锈性能，使工件在加工过程中和加工后的短时间内不产生锈蚀，同时也保证了切削液循环过虑系统和加工设备机械内部不产生锈蚀和腐蚀。③防锈性11/27/202262切削液的主要功能水溶性金属切削液在使用过程中由于配方大部分是切削液的其他功能产品自身及其乳化液的稳定性；与水的兼容性：低泡沫、无残留；加工产生的烟气和油雾小；与工件相兼容：对工件不腐蚀、无污染、无损伤、无残留；对操机人员友善：安全、气味、刺激、PH、皮肤；抗有机体污染能力强：抗细菌、霉菌、真菌污染;与环境兼容性强：易于废液处理（DOD\COD)；气味易于被人接受。11/27/202263切削液的其他功能产品自身及其乳化液的稳定性；11/27/20切削液的构成及分类

植物油纯矿物油

油基动物油

矿物油混合油（矿+动、植物油）

极压油（矿+EP剂+动，植物油）切削液

乳化油（液）

水基微乳化液合成液

11/27/202264切削液的构成及分类切削油（液）构成及外观类型原液含油量（%）工作液乳化颗粒大小（μm）工作液外观油基100-------透明乳化液60-80大于1乳白色微乳液0.1-1.0乳状浅蓝色液10-300.05-0.1半透明灰茶色0.05透明合成液0-------透明11/27/202265切削油（液）构成及外观类型原液含油量（%）工作液乳化颗粒大小切削液的类型及原料来源油性切削液使用百分之百纯油水溶性切削液使用前必须用水稀释矿物：◎石油动物：◎猪油◎牛油◎羊毛脂植物：◎菜籽油◎花生油◎蓖麻油◎棕榈油合成：◎化学◎酯◎乙二醇11/27/202266切削液的类型及原料来源油性切削液使用百分之百纯油矿物：动物：切削油不溶于水可用硅藻土清洁（过滤）润滑性最大11/27/202267切削油不溶于水11/27/202211乳化液

适用于中度到重度的切削及磨削。*溶于水*油为润滑主体*使用浓度约为5%-15%原液的组成：*边界润滑剂*防锈防腐剂*极压添加剂（选择性）*杀菌剂（选择性）*消泡剂*染色剂*芳香剂*水*乙二醇11/27/202268乳化液适用于中度到重度的切削及磨全合成切削液通常适用于轻负荷切削，轻到中度的磨削加工*溶于水（溶液）*不含油及乳化剂*使用浓度多为4-5%*冷却性极佳*抗杂油能力最强*加工液沉降性能优异原液的组成：*水溶性润滑剂*表面活性剂*杀菌剂*消泡剂*染色剂*芳香剂11/27/202269全合成切削液通常适用于轻负荷切削，轻到中度水溶性切削液@水质对水溶性切削液非常重要，使用中70%-97%的成分都是水。@水溶性切削液的优缺点：优点：*低成本；*加工速度得以提高；*安全/环保；缺点：*抵御苛责加工润滑性不够；*需要大量的维护；11/27/202270水溶性切削液@水质对水溶性切削液非常重要，使加工液的选用考虑的因素加工方式及工艺车、铣......等16种加工工艺粗、半精工，及其他特殊加工工件材质可切削性（易加工、难加工、特殊金属、一般材质）材料的腐蚀性及电化学性刀具材料合金刀、陶瓷刀、砂轮......设备机床种类给液系统循环泵喷嘴压力（泡沫问题）水质情况80%-99%可能是水，但因地域等问题水质多数是不一样的，水质对切削液的影响非常大硬度（水中钙、镁离子含量，单位PPM影像泡沫性高低）、PH值（影响细菌生长）、氯离子含量（影响防锈、使用周期），所以每位用户使用前的水质检测是非常重要的。其他成本、环保、安全、水质、原用品牌及使用周期11/27/202271加工液的选用考虑的因素加工方式及工艺车、铣......等16各种切削液（油）性能对比类型冷却润滑清洗防锈寿命适用范围乳化液一般优一般优一般中、重载难切削，一般的车、钻、磨得加工微乳液良良良良良广（切削、磨削）是用于高速切削和磨削合成液优一般优一般优广泛应用于磨削加工11/27/202272各种切削液（油）性能对比冷却润滑清洗防锈寿命适用范围乳化液一切削液喷淋嘴放置位置选择----切削工件喷嘴刀具喷嘴第一变形区：切削产生的切屑与工件极压高温变形，需要冷却带走热量；第二变形区：切屑与刀具前刀面发生摩擦的区域需要良好的润滑和冷却，从而保护刀具，延长道具使用寿命；第三变形区：刀具后刀面与已加工工件表面发生摩擦的区域，摩擦会影响工件的精度、尺寸、加工表面的粗糙度及变质层问题，此处需要良好的润滑、冷却以保证加工工件的质量和延长刀具的使用寿命。11/27/202273切削液喷淋嘴放置位置选择----切削工件喷嘴刀具喷嘴第一切削液喷淋嘴放置位置选择----钻孔喷嘴喷嘴对于钻孔、攻丝等极压加工，比较先进的喷淋方法是加工液通过钻头轴心直达加工点，更加有效地起到润滑、极压、冷却的作用，有助于将铁屑带出钻削孔。11/27/202274切削液喷淋嘴放置位置选择----钻孔喷嘴喷嘴对于钻孔、攻丝等切削液喷淋嘴放置位置选择----磨削对于钻孔、攻丝等极压加工，比较先进的喷淋方法是加工液通过钻头轴心直达加工点，更加有效地起到润滑、极压、冷却的作用，有助于将铁屑带出钻削孔。喷嘴工件11/27/202275切削液喷淋嘴放置位置选择----磨削对于钻孔、攻丝等极压加工切削、磨削总结◎金属切削所要求的润滑性能比磨削中更高，而磨削要求的冷却性能比切削高。一般来说若能正确的使用切削液，可使：1.切削速率提高15%-30%；2.切削阻力减少10%-30%；3.刀具使用寿命延长3-4倍；4.加工工件的表面粗糙度降低1-2级。11/27/202276切削、磨削总结◎金属切削所要求的润滑性能比磨削中更高，而磨削切削液存储使用管理一、原液管理避免酷冷、暴晒、长期存放冬季5度以上存放夏季防止阳光直射，最好在三个月内使用乳化液低温破乳后不可恢复二、工作液配置管理工作液的浓度是充分发挥切削液功能的基础。浓度过低，会影响切削功能；浓度过高，也会影响功能的正常发挥，如果从防腐角度看，浓度适当增加一些好。大量事实表明，水溶性切削液浓度在2%-4%时，微生物繁殖最快，5%-10%较好。例如：一般的微乳化液，实验室腐败实验，浓度为5%时，6-7个月开始变质。浓度在10%时，10-12个月开始变质。11/27/202277切削液存储使用管理一、原液管理11/27/202221切削液的更换排空原液尽可能完全排空原工作液。清渣彻底清除工作液系统和存有工作液的液槽、机床表面、泵、循环管道及过虑系统，清除对象包括切屑、污渣、杂油、污泥等杂质，不留死角。清洗杀菌加1%-2%的切削液好玩0.1%-0.3%的杀菌剂与水配置清洗液，循环清洗系统至少不低于1小时，可延长至4小时排空、检查清洗效果配置新液首先检测槽体体积（长×宽×高），按要求确定配比浓度：液槽注入清水，开启循环系统，按比例还满加入切削液原液（定量），使其完全配匀，使用折光仪（糖测量仪）测定浓度，使其达到规定的使用浓度。进入加工观察使用情况11/27/202278切削液的更换排空原液尽可能完全排空原工作液。清渣彻底清除工作切削液使用过程中的维护1.保证工作液的浓度，再补充新水的同时按比例加入切削液2.最好现场有专人负责对切削液进行维护和管理，每日进行检测，检测项目包括：浓度（折光仪）、PH值（8.5-10）、外观（变色、破乳）、气味、浮油、泡沫情况、工件及机床锈蚀情况、切屑的清除情况、定期漂出杂油。3.保持切削液的清洁干净，严禁向循环系统抛杂物、洗涤物品、流入脏水（洗衣、洗手、清洗地面等）4.根据日捡情况，认证填写《切削液日常维护记录表》11/27/202279切削液使用过程中的维护1.保证工作液的浓度，再补充新水的同时水性切削液的检视内容具体项目外观稳定、均匀有条件尽量每日一次PH值大于8.2浓度按规定浮油大于2%泡沫小于2ml/min防锈性铸铁单片24h合格叠片24h合格每月一次（季节性较强）细菌含量小于105/ml氯离子含量大于70PPM11/27/202280水性切削液的检视内容具体项目外观稳定、均匀有条件尽量每日一次水性切削液使用容易出现的问题

问题基本有以下其中一点或者某几点综合出现：※水※残留物※细菌※泡沫※浓度※油漆※锈蚀※密封圈※润滑脂※皮炎11/27/202281水性切削液使用容易出现的问题11/27/202225水对切削液的影响---水的分类生水：未经任何改变其硬度或所溶解固体物质而处理过的水。软水：含有少量Ca2+（钙）或Mg2+（镁）离子的水，按美国WQA标准<3.5GPG的水为软水。硬水：含有大量Ca2+（钙）或Mg2+（镁）离子的水，按美国WQA标准>7.0GPG的水为软水。软化水：通过将Ca2+（钙）或Mg2+（镁）离子置换成Na2+，而改变硬度的水。去离子水：水原水经过银离子碳净化器吸附原水中的有毒有害离子，特别是有机物和重金属离子，再经反渗透膜过滤的水。11/27/202282水对切削液的影响---水的分类11/27/202226水对切削液的影响---水的分类水中矿物质会改变切削液浓缩液中的阴/阳离子，破坏体系平衡：含矿物质的水G+H+I+J+E+K+浓缩液中A+B+C+D+E+F+工作液A+C+E+F+置换走的离子B+D+G+H+I+J+E+K+理想状态下的水不含矿物质，能保证切削液母液在通过正常稀释到工作液后，维持原有的平衡状态。不含矿物质的水浓缩液中A+B+C+D+E+F+工作液A+B+C+D+E+F+11/27/202283水对切削液的影响---水的分类水中矿物质会改变切削液浓缩液中使用不含矿物质的水（去离子水）的好处※容易稀释混配※颗粒体积更小※可改进湿润和渗透性※无粘稠残留物

※改善过滤性※冷却液被工件带走的量少

※减少切削液使用量※抗菌性提高※提高防锈性11/27/202284使用不含矿物质的水（去离子水）的好处11/27/202228水溶性切削液对水质要求项目基准值影响内容外观无色、无味、透明PH值6.5-7.5对稀释液PH值有影响硬度100-300PPM过高---分层、产生浮渣、细菌生长快过低--消泡性降低氯离子小于10PPM使防锈性降低硫酸根离子小于10PPM使防锈性降低磷酸根离子无稀释液腐败铁离子无稀释液着色11/27/202285水溶性切削液对水质要求项目基准值影响内容外观无色、无味、透明切削液手工配置流程将切削液母液兑水混合成工作液必须遵循：油（浓缩液）倒入水中搅拌的原则水油11/27/202286切削液手工配置流程水油11/27/202230微生物对切削液的影响

水基切削液在使用过程中会存在大量微生物，包括细菌、霉菌、酵母菌等。细菌生长繁殖速度迅速，会破坏切削液的稳定性，具体表现有：1.切削液变色2.降低PH值3.润滑性下降4.导致乳液分层5.导致设备腐蚀6.产生令人恶心的气味

一般使用情况下的切削液细菌含量均小于106cfu/ml,当细菌数在102—104cfu/ml之间时，大部分情况下加工业系统处于正常状态，细菌含量较高时会导致切削液腐败变坏。（cfu/ml表示每毫升工作液中细菌菌落数量。）11/27/202287微生物对切削液的影响水基切削液在使用过程中会存在微生物快速繁殖的条件营养源充分

水溶性切削液为微生物繁殖提供了充分的有机物（碳水化合物、矿物油、脂肪酸、脂肪醇等）、矿物质、微量元素、含氮化合物（有机胺硝酸盐）以及极压剂（硫、磷、氯）等物质。氧气嗜氧菌（硫氧菌、铁氧菌等）-----产生轻臭厌氧菌（硫酸还原菌）-----恶臭兼氧性细菌（硫酸盐还原菌）-----轻臭温度气温较高，细菌在30-37℃繁殖较快；霉菌在20-30℃繁殖较快。PH值碱性不足，细菌在PH6.0-8.5适宜繁殖；霉菌在PH4.5-6.5适宜繁殖；PH>9时霉菌繁殖率较低11/27/202288微生物快速繁殖的条件营养源充分水溶性切削液为微嗜氧性细菌需要有氧气的存在才可以大量繁殖，大约为20-30分钟分裂一次，在繁殖过程中消耗氧气排除二氧化碳，切削液中若存在大量嗜氧菌将会使切削液的PH值下降，低的PH值环境有利于细菌快速繁殖，从而加剧切削液变质。

厌氧型细菌厌氧细菌生存在无氧环境中，每四小时繁殖一次，并产生伴有臭鸡蛋气味的硫化氢气体，并残留污痕使切削液变灰。

细菌11/27/202289嗜氧性细菌细菌11/27/202233细菌进入切削液的途径※

水※

空气※

部件加工过程※

操作过程※

机器、工具11/27/202290细菌进入切削液的途径※水11/27/202234真菌

真菌在切削液中能分泌酶使有机物降解成可溶性营养成分，吸收至细胞内进行新陈代谢，从而使切削液变质。控制真菌的方法：*定期清洗机器保持工作场所干净卫生*良好的切削液管理和维护方法*使用杀菌剂清洁11/27/202291真菌真菌在切削液中能分泌酶使有机物降解成可溶性情况表现原因解决方案细菌、真菌含量过高*生锈*切削液不稳定*发臭*刀具磨损*过滤器阻塞*皮炎*PH值过低*浓度过低*污染*检视不力*温度*水质量*乳化液过硬*调整PH*加入原液*换新液*杀菌细菌、真菌对切削液污染的表现及解决11/27/202292情况表现原因解决方案细菌、真菌含量过高*生锈*PH值过低*调浓度对切削液影响切削液浓度的控制时发挥切削液最大效率的关键环节。首先合理的浓度可以提供理想的润滑、冷却效果，保证加工顺畅。其次，维持合理的浓度范围，使切削液的稳定性更好，（如对细菌的控制）。如何控制切削液的浓度？*指定专人负责对切削液保持适当浓度；*有可能的话使用自动化设备进行配液；*每天对浓度进行检测（学习折光仪的使用方法）11/27/202293浓度对切削液影响切削液浓度的控制时发挥切削液最大效率的关键环浓度对切削液的影响危害表现原因解决方案浓度过高*皮炎*泡沫*水分蒸发*过量原液的添加用稀释液进行调整1.遵循调配步骤2.调配浓度低的稀释液3.用稀释液添加浓度过低*生锈*刀具使用寿命缩短*工件精度降低*细菌滋生*日常检视不够*过多水量的稀释*细菌滋生*用原液调整1.调配浓度高的切削液2.添加高浓度切削液进行杀菌处理11/27/202294浓度对切削液的影响危害表现原因解决方案浓度过高*皮炎*水分蒸油污对切削液的影响※油污的来源机床用油：导轨油、液压油这些机械润滑油进入切削液会产生诸多不良影响。※油污带来的危害*细菌滋生*减少刀具使用寿命（切削液污染或乳化降低冷却性或润滑性）*堵塞过滤设备*残留黏性物质*产生油污11/27/202295油污对切削液的影响※油污的来源11/27/202239油污对切削液的影响※如何控制油污*正确的使用机械润滑油，保障机械润滑油供给设备的密封性，避免泄漏。*发现已经污染应立即检查机械润滑油共给系统，同时可用油水分离器清除漂浮于表面的油污，降低油污对切削液的影响。危害表现原因解决方案过高*生锈*切削液不稳定*发臭*刀具磨损*加工油烟*细菌滋生*PH值下降*液压油泄露*导轨油泄露*净油污染*离心分离*刮油器11/27/202296油污对切削液的影响※如何控制油污危害表现原因解决方案*生锈

锈蚀的危害锈蚀导致产品损坏或返工，影响加工效率，同时也影响机器设备的加工精度和使用寿命。锈蚀发生的原因*加工液的浓度*PH值

*不同的金属接触*细菌

*外界污染*空气（湿度）

*隔板（木头、纸板）*切削油（液）*不正确的机床接地锈蚀对切削液的影响11/27/202297锈蚀的危害锈蚀对切削液的影响11/27/202241如何控制锈蚀？※使用去离子水；※确保溶液的浓度符合所推荐的浓度；※检测细菌浓度，必要时更换新液；※油性切削液应检查水分含量；※确保机器工具的接地线安