金属加工液知识

一、什么是金属加工液1.金属加工液的定义2.金属加工液的历史二、为什么使用金属加工液1.金属切削过程2.金属加工液的作用三、金属加工液的分类及组成1.金属加工液的分类与组分2.各类加工液外观3.各类水溶性切削液的特点四、金属加工液的选用1.加工方式种类2.加工材料种类3.金属加工液选型步骤五、金属加工液的使用及维护1.使用流程2.日常维护3.PH对金属加工液的影响4.水质硬度对金属加工液的影响5.金属加工液的腐败劣化六、切削液常见问题成因及解决方法DIRECTORY目录WHATISTHEMETALWORKINGFLUIDS第一章什么是金属加工液金属加工液是金属加工过程中，用于润滑冷却加工工件、刀具或模具的一种化学助剂；是金属加工的重要配套材料。1.金属加工液定义：人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油，16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。WHATISTHEMETALWORKINGFLUIDS第一章什么是金属加工液2.金属加工液的历史从1775年英国的约翰•威尔金森（J．wilkinson）为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。

金属切削加工使用冷却液从17世纪开始距今已有几百年的历史了。从17世纪的苏打水，18世纪的植物油，肥皂水，19世纪的菜籽油，硫化切削油，合成切削液，直到现代各类切削油和水溶性切削液使用，其发展趋势是功能性愈来愈强，持续使用时间愈来愈长，更加环保。WHATISTHEMETALWORKINGFLUIDS第一章什么是金属加工液WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液1.金属切削过程定义：刀具与工件相互运动、相互作用的过程。切削层金属从开始塑性变形到剪切滑移基本完成的过程区。OA与OM之间的区域就是第一变形区Ⅰ。第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。此区域较窄，宽度仅0.02～0.2㎜。产生塑性变形的金属切削层材料经过第一变形区后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面处形成第二变形区。在这个变形区域，由于切削层材料受到刀具前刀面的挤压和摩擦，变形进一步加剧，材料在此处纤维化，流动速度减慢，甚至停滞在前刀面上。而且，切屑与前刀面的压力很大，高达2～3GPa，由此摩擦产生的热量也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液金属切削层在已加工表面受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的区域叫第三变形区。切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复高度为△h，在恢复过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层在OB，BC，CD段的挤压和摩擦后，形成了已加工表面的加工质量。所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响PS:加工材料时必须减少工具与工件之间的摩擦，及时带走加工区内因材料变形而产生的热量。要达到这个目的一方面是通过开发高性能的工具材料，另一方面是采用性能良好的金属加工液。WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液2.金属加工液的作用（1）润滑作用

金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用，可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮耐用度以及工件表面质量。

WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液（2）冷却作用

切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度（或流动性）有关。水的导热系数和比热均高于油，因此水的冷却性能要优于油。

WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液（3）清洗作用

在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离，随切削液带走，保持切削液清洁。（4）防锈作用

在金属切削过程中，工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀，与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外，在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时，也要求切削液有一定的防锈能力，防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节，更应注意工序间防锈措施。

WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液WHYUSETHEMETALWORKINGFLUIDS第二章为什么使用金属加工液

所以选择合适的金属加工液：1.能降低切削温度60~150℃2.降低表面粗糙度1~2级3.减少切削阻力15%~30%4.成倍提高刀具和砂轮的使用寿命5.把铁屑和灰末从切削区冲走

从而能提高生产效率和产品质量。CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成1.金属加工液的分类及组分类型原液油含量%工作液乳化颗粒大小（微米）工作液外观切削油100—透明乳化液60-80＞1.0乳白色0.1~1.0乳状浅蓝色微乳化液10-300.05~0.1半透明灰茶色＜0.05透明合成液0—透明CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成组成乳化液%微乳化液%合成液%基础油油50~8010~300润滑油性剂0~505~205~20润滑极压剂0~500~200~20表面活性剂13~3520~8020~80防锈剂0~55~305~30防霉杀菌剂0~30~30~3消泡剂0~0.50~0.50~0.5CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成乳化型切削液：原液（左）工作液（右）2.各类加工液外观（1）水基金属加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成半合成型切削液：原液（左）工作液（右）（1）水基金属加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成全合成切削液：原液（左）工作液（右）（1）水基金属加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成切削油（100%浓度使用）（2）油基金属加工液CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOF

METALWORKINGFLUIDS第三章金属加工液的分类与组成3.各类水溶性切削液的特点比较类型冷却润滑清洗防锈寿命适用范围全乳液▲●▲●▲中重载难切削微乳液■■■■■广（切削、磨削）合成液●▲●▲●磨削水基切削液特性对比表（优●、良■、一般▲）THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用根据不同加工要求选择最适合的切削液种类是正确应用的前提。影响选用的因素有如下几个方面：1、加工方式2、加工材料3、加工刀具THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用1、加工方式按所用切削刀具类型分：（1）刀具进行加工：锯、车、铣、刨、钻、较、镗、攻、拉等；（2）磨料进行加工：磨削、珩磨、研磨；（3）特殊加工：线切割、电火花。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（1）车床是利用车刀来改变原材料大小、形状或将其磨光。加工过程是通过移动切削刀具（垂直或水平）并抵住旋转的工件来完成的。可加工内外圆、端面、和切槽，还可以加工旋转曲面、螺纹面、偏心轴等。可加工各种钢件、铸铁、有色金属和非金属材料。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（2）扩孔/车螺纹是用一个旋转切割刀具在内洞直径中制造出螺纹。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（3）铣床是铣削刀具通过旋转从工件上切削下几层金属，可以加工各种平面、沟槽、轮齿、螺纹机比较复杂的型面。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（4）刨削是平面加工的一种，其加工精度较低，刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动，因此刨削得速度不可能太高，刨削比铣削平稳，生产效率低，刨削的设备有牛头刨和龙门刨。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（5）钻床：用钻头旋转在实体材料上加工内孔的工艺方法，是孔加工最常用的方法。钻削包括：钻孔、扩孔和铰孔等方法，主要用于小孔加工。钻孔属于粗加工，钻孔后常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（6）锯床把工件切削成预定尺长度或尺寸。锯条有齿，垂直于工件移动，进刀的时候就把金属切削好THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（7）磨床用砂轮或涂覆磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削加工。一般在磨床上进行。磨削加工可分为普通磨削、无心磨削、高效磨削、低粗糙度磨削和砂带磨削等。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（8）数控机床（CNC）THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用（9）拉床：用拉刀加工工件内外、表面的方法叫拉削。平面拉刀可做成整体式（加工较小平面），但更多做成镶齿式（加工大平面），镶嵌硬质合金刀片，以提高拉削速度，且便于刃磨合调整。拉削可加工单一的敞开的平面，也可加工组合平面。拉床的优势是它的速度和能在一次操作中完成粗加工和精加工。THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用金属材料按被可切削性分为1）易切削材料：铝、铝合金、镁锌合金、黄铜、铅青铜；2）普通材料：铜、高强度青铜、铸铁、中、低碳钢；3）难切削材料：钛、镍；高合金钢、耐热钢、高速钢、不锈钢、高碳低合金钢：锰钢、镍铬钢、轴承钢、碳素工具钢、镍铬铜合金钢

2、加工材料THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用等级程度相对可切削性%材料名称1易切削大于300铝合金镁合金巴氏合金等2很易削250-300锌合金易切削黄铜等3易削160-250Y12易切削钢黄铜等4不难削100-16045号钢40硼钢灰铸铁等5稍难削65-100锰钢硅锰钢铬锰钢碳素2号钢等6较难削50-65耐热钢子氏体不锈刚调质合金纲等7难削15-50奥氏不锈钢钛合金淬火钢高锰钢8极难削小于15高温合金钢等不同材料的可切削性THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用3.加工刀具根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。

THESELECTIONOFMETALWORKINGFLUIDS第四章金属加工液的选用第一步：选择（油基、水基）第二步：选择（种类）

鉴定结论安全卫生（冒烟起火）消防法废液处理措施的有无及处理能力加工工序机床切削液管理体制

限制项目润滑性抗粘度性渗透性冷却性其他切削液特性

加工方法要求精度被加工材料刀具材料切削条件

加工精度刀具耐用度防锈性清洗性切削液寿命废液处理性经济性其他判定项目

4.选用步骤THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章水性金属加工液的使用及维护（一）.使用流程1.指导用户正确清槽，消毒和配制新液（1）排空原液：尽可能完全排空原工作液；（2）清渣：彻底清除工作液系统和包括存有工作液的液槽、机床表面、泵和循环管道系统及过滤系统，清除对象包括切屑、污渣、杂油、污泥等杂质，不留死角；

（3）清洗杀菌：用1%~2%的切削液和0.1%~0.3%的杀菌剂配制清洗液，循环清洗系统至少不低于1小时，可延长至4小时；

THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护（4）排空，检查清洗效果；（5）配制新液：a.

首先测量槽体体积：长×宽×高，按要求确定配比浓度；b.

在液槽注入新水后，开启循环系统。按比例缓慢加入切削液（定量的）原液，使其完全混匀；c.

使用折光仪（糖量仪）测定浓度，使其达到规定的使用浓度；d.

进入加工。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护（二）.日常维护

1、保证工作液的浓度，在补充新水的同时按比例添加切削液。2、最好现场有专职人员对切削液进行管理维护，每日按项目进行检测：浓度（折光）；PH值（8.5~9.2）；外观（变色、破乳）；气味；浮油；泡沫情况；工件及机床锈蚀情况；铁屑的清除情况；定期漂出杂油。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护3、保持切削液的洁净，严禁向系统抛杂物、洗涤物品及流入脏水（洗衣、洗手等）。4、根据日检情况，认真填写《切削液日常维护记录表》5、

水溶性切削液监测内容外观稳定，均匀有条件每日一次PH值大于8.2浓度按规定浮油小于2%泡沫小于2ml/10min防锈性铸铁单片24小时合格叠片8小时合格每月一次（季节性强）细菌含量小于105/毫升氯离子含量小于70ppmTHEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护（三）PH对金属加工液的影响1235678910111213148.5~9.5理想的PH值范围锈、腐蚀、腐败和气味增加皮肤过敏、着色增加，有色金属腐蚀PH值1-14THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护（四）水质硬度对金属加工液的影响水的硬度的测定可分为水的总硬度的测定和钙、镁硬度的测定两种。总硬度的测定是滴定Ca、Mg总量，并以Ca进行计算。后一种是分别测定Ca和Mg的含量。世界各国对水的硬度表示方法不同。德国硬度是水硬度表示比较早的一种方法，它以度（o）为计，它表示是十万份水中含有一份CaO，即1L水中含有10mgCaO时为1o。通常根据硬度的大小，把水分成硬水与软水：8度以下为软水，8~16度为中水，16度以上为硬水，30度以上为极硬水。国内习惯上对水的硬度以PPM计，即1L水中含有1mgCaCO3定义为1PPM。德国度1o约=17.86PPM。1.水的硬度的定义及表示方法THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护水质

50100150200250300350400mg/L泡沫问题最佳可以接受非常不稳定——————

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——————————————理想的切削液用水水质硬度为100~200PPM2.水的硬度的理想范围（五）金属加工液的腐败劣化THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护1、腐败劣化的原因：水溶性切削液腐败劣化是微生物在适宜条件下迅速繁殖，使切削液发生生物化学变化的结果。引起腐败的微生物有真菌，放射菌，细菌和酵母菌。菌属繁多，分布广泛，在大气，土壤，江河，自然物体都能找到。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护在腐败的切削液中经常有以下几种代表性污损菌：（1）铜绿色极毛杆菌：鱼肉腐败的代表性菌株，也是切削液腐败的主要菌属之一；（2）硫酸还原菌：是切削液发臭的另一主要菌株，在无氧条件下繁殖，存在铁屑瘤，水垢下。它能还原硫酸根，生成硫化氢，放出臭味；硫化氢腐蚀铁生成硫化铁，使切削液变成灰褐、黑色；这就是切削液要经常循环，透气，补氧，除去浮油，清洗液箱时要除去锈片和水垢的主要原因。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护（3）酵母菌，枯草菌，新月孢子菌：菌体内产生强酵素，使切削液发粘，PH值下降，腐败；（4）青霉菌：食品，工业材料变质的代表性菌；（5）大肠菌：能腐蚀铝箔和多种工业材料。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护2、微生物快速繁殖的条件（1）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，矿油，脂肪酸，脂肪醇等），矿物质和微量元素，含氮化合物（有机胺硝酸盐），以及含硫，磷，氯的物质（极压剂EP）；（2）氧气：嗜氧菌（硫氧菌铁细菌）—轻臭厌氧菌（硫酸还原菌）—恶臭兼性厌氧菌（硫酸盐还原菌）—轻臭（3）温度：气温较高时

细菌在30~37℃宜繁殖霉菌在20~30℃宜繁殖（4）PH值：碱性不足时：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，细菌，霉菌繁殖概率最低。THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护THEUSEANDMAINTENANCE

OFMETALWORKINGFLUIDS第五章金属加工液的使用及维护3.水溶性切削液腐败劣化后现象(1)、产生轻微的腐臭味，“星期一现象”(2)、工作液变成灰褐色或红色(3)、PH值、防锈性突然急剧下降(4)、产生胶质物质（菌皮）堵塞滤网、管道，乳化液分层(5)、加工性能下降(6)、产生恶臭，污染环境THEUSEANDMAINTENANCE

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