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最大化切削液使用时间与经济效益 |
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作者：James Benes |
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大多数的工厂，尤其是使用或大或小冷却液系统的工厂，都希望冷却液能够无限期使用，并且减少冷却液浪费和维护费用。为了达到这个目的，不仅要正确选择适合工厂的冷却液，还需要明白为什么有的配方的冷却液容易变质，注意冷却液过滤和循环使用的限制。
切削液有三种基本类型：
◆ 溶解油切削液，成分有石油，乳化剂和其他添加剂，例如用于特压润滑，防腐蚀，生物控制，湿润和消泡的添加剂。
◆ 半合成切削液，成分有溶解油与合成剂，且一般含有少于30%的矿物油。
◆ 合成切削液，不含油，但是含有化学润滑剂和其它添加剂，以提供防腐蚀，生物控制，湿润和消泡等性能。
无论哪种类型的切削液，所必须定期进行的最重要的维护项目是测量切削液的浓度。切削液浓度必须定期记录并且经常维护。切削液浓度通常为容积的3%-10%。大部分切削液都可以通过预混合或者通过使用比例调节器与水或是现有的溶液进行混合。自动的切削液比例调节器可以保证浓度的一致。不论使用哪种方法，都可以使切削液保持最佳水平，并且如果细致的记录了切削液和水的添加剂量，就可以跟踪所消耗的成本。
然而，通过持续的使用与循环，一些冷却液会选择性损失添加剂，这会引起一些严重的问题，例如，腐蚀，润滑性降低，起泡，微生物生长引起的气味和刀具磨损加剧。含有多种功能成分的切削液配方一般所损失添加剂会少一些。
含油切削液的特性
含油产品的性能倾向于不稳定，因为油必须被正确地乳化而且不同尺寸的油滴颗粒的分布在经过一段时间后变的不平衡。含油量越多的切削液，经过一段时间后越难以保持稳定性，影响因素如下：切削液会被硬水中的矿物质，微生物或系统中的杂质油所污染。含油的产品很难和工业用水混合和乳化，尤其是水质硬的时候。在某些情况下，需要利用混合设备或所用时间的技巧来达成令人满意的混合。
半合成和合成切削液更容易溶于水并且更容易在水中分散。
由于含油的产品必须使用大量的乳化剂，其易于吸收杂质油。一些剔除杂质油的循环系统也去掉了部分应该留在冷却液中的油。因此，在循环使用包含溶解油或者半合成混合切削液时，由于在去除杂质油的同时也去掉了有用的油性成分，而人为地增加了成本。 
blue synthetic coolant图说明：
杂质油很容易从合成切削液中分离
金属离子会对乳化剂以及乳化剂与油的结合起到负面影响。弱乳化系统通常会引入金属微粒将它们带入加工过程中。这些金属微粒会影响加工质量，对刀具寿命和表面精度产生负面影响。
另外，含油的切削液产品通常不能使用微细过滤的方法进行精处理，因为这样的过滤会在去除掉杂质和无用的成分的同时去除了有用的油性成分。
由于含油产品的油滴微粒尺寸分布广泛并且在液体中的电化学力也有很大差异，这些都会引起切削液成分的选择性损耗。这不仅出现在循环过程中，在使用切削液加工零件时也会出现。
基于生物和植物产品
切削液的生产商称，不包含石油磺酸盐的微乳化溶质和半合成混合物是具有生物稳定性的，并且该种切削液不会促进由细菌生长导致的硫化氢气体的生成，硫化氢气体会降解磺酸盐并生成恶臭气味。但是，经过长时间的使用微乳化溶液会有很明显的微生物活动，这会使乳化不稳定并且降低防锈性能。
尽管这些微乳化化学剂可以循环并使用很长时间，但是仍然会引入大量的杂质油，从而产生很多问题，例如冒烟，油雾，小金属微粒悬浮，油腻的表面，不准确的折射计读数和添加剂的选择性损耗。
另外一个化学切削液的创新是在使用溶解油的配方中的矿物油由植物油取代。在废物处理系统中迅速降解植物油的同时，说明他们也是细菌的主要食物来源并且促进了细菌在存贮槽中的更快的生长。
尽管这些溶质提供比矿物油更好的润滑性能，它们并没有改善吸收和分离杂质油的困难。植物油也难于乳化且它们的乳化的稳定性比较差。在具有矿物油时，它们由于热感应氧化而变得不稳定，且它们能够产生油腻的残余物和油雾。
合成切削液的优点
不含油的合成混合切削液可以延长刀具寿命并产生更好的表面光洁度。新的合成配方技术已经改进了这些混合物的性能，并使得它们更加有效，不均匀润滑的固体和杂质油可以被更迅速地去除。基于合成混合的切削液具有很强的去除杂质能力，无论是油基还是固体的，并且它们对于硬水中的杂质有很强的抵抗力。基于合成的切削液被配制为可以通过撇去储液槽顶部的液体或使用重力沉降分离使液压部件、齿轮、轴类零件或导轨中的润滑剂能够被容易的分离并去除。基于合成的切削液也可以过滤到10微米或更精细而不会失去有效成分。在某些要求严格的应用情况下，需要进行超过滤，以阻止切削液中的微粒影响切削或磨削加工并生成不理想的加工表面。
当精过滤含有乳化油或者半乳化油的切削液时，会同时去除掉乳化液中的有用的油性成分，这会降低切削液的润滑效果。由于合成切削液是完全溶解的，因此他们可以过滤到1微米，可以更加容易的去除金属屑和微小切屑。恰当配方的合成切削液几乎不包含细菌的滋长成分，即使在长时间的循环使用或放置后也不会产生难闻的气味。
由于乳化和配方上的差异，合成切削液通常比乳化油切削液消耗率更低。为了将废液减到最小并有效地减少处理液，基于合成的切削液通常和其他水基清洁剂还有防腐剂配合使用。不含油基成分的清洁剂和防腐剂可以和切削液一样进行循环。当能够对工厂所使用的液体进行整体概括性的计划和执行时，水溶性、合成化学剂的切削液是一个经济的选择。
关于循环使用
无论所使用的是哪种切削液，切削液的清洁和循环的执行前都应该进行一个全面的成本分析，该成本分析应该包括所有需要考虑的花费，包括停工时间和废液处理。切削液的化学成分，尤其是在不断变化状态下产品的稳定性，杂质的进入等都是开发有效循环系统的重要因素。设备的选择必须确保有效地去除杂质而不选择性地会除去切削液成分。
工厂有五台那么少的机床或者全部冷却液量的体积是500加仑或以上时应当考虑循环。
一些循环系统通过使用“温和”的处理方法来最小化从微乳化系统被划出的油量。但是由于乳化进一步微弱，这些系统甚至会出现油“漂浮在表面”的情况。新的溶解油或半溶解油可以成功的循环。但是，合成切削液为长期的循环和贮藏时间提供了最佳可能，伴随着低的消耗费用，清洁零件和机器以及降低生物活动的可能性。 
撇除器可以从切削液去除大部分油性物质
本文摘自：American Machinist 杂志
国际金属加工商情(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/12/2006) |
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