铝合金加工用水基切削液润滑性能的影响因素
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金属切削液选取水溶性的性能保养工作金属切削液选取水溶性的性能保养工作水溶性金属切削液的维护及保养通常由切削液供给商的技术服务职员和用户的现场技术职员共同完成,通常可以通过检测使用中水溶性金属切削液的:浓度、PH 值、防锈性、切削液不乱性(静置后浮油/浮皂量)、微生物含量(细菌、真菌、霉菌等)以及切削液的电导率(或总硬度)来加以评定分析,保证切削液的良好使用效果。
通常,可根据水溶性金属切削液使用前提、使用环境等的不同,确定一个公道的按期/不按期取样检测方案,通过取样检测分析,及时发现或预见使用过程中的切削液可能或已经泛起的题目,及早加以处理或采取预防措施,避免题目的凸起,给出产带来损失。
清洗机能。
所以,在选取准确的水溶性金属切削液之后,我们要十分正视对使用过程中的切削液产品进行有效的维护及保养工作。
润滑机能。
在上述初步选取了金属切削液后,还应该从切削液产品对人身的刺激性/毒性、使用寿命、废液处理、等方面综合考虑,终极选取准确的金属切削液的品种及使用浓度。
通常我们可以根据机床供给商的推荐来选择;其次,还可以根据常规经验进行选取,如使用高速钢刀具进行低速切削时,通常采用纯油性金属切削液,使用硬质合金刀具进行高速切削时,通常可以采用水溶性金属切削液;对于供液难题或切削液不易达到切削区时采用纯油性金属切削液(如攻丝、内孔拉削等),其他情况下通常可采用水溶性金属切削液等。
如选取磨削加工切削液时,我们不但要考虑普通切削加工的前提,更要考虑磨削加工工艺本身的特点:我们都知道,磨削加工实际上是多刀同时切削的加工工艺,磨削加工的进给量较小,切削力通常也不大,但磨削速度较高(30-80m/s),因此磨削区域的温度通常都较高,可高达800-1000?,轻易引起工件表面局部烧伤,磨削加工热应力会使工件变形,甚至使工件表面产生裂纹;同时,由于磨削加工过程中会产生大量的金属磨屑和砂轮砂末,会影响加工工件的表面粗拙度等;因此,在选取磨削加工的水溶性金属切削液时,我们更要求该切削液具有良好的冷却性、润滑性和清洗冲洗性。
铝合金机加工切削液技术要求铝合金是目前广泛应用于各个领域的一种重要材料,比如航空工业、汽车制造、建筑领域等等。
在铝合金的机加工过程中,切削液的使用是非常关键的,它可以帮助提高铝合金的加工质量和效率。
本文将介绍铝合金机加工切削液的技术要求和相关注意事项。
第一,切削液的选择。
在铝合金机加工中,切削液需要具备良好的冷却性能和润滑性能,以保持刀具和工件的温度,减少刀具磨损和工件表面粗糙度。
同时,切削液还需要具有良好的抗锈性能,防止切削液中的水分和铁离子引起的腐蚀问题。
此外,切削液的粘度也需要适中,以便于切屑的顺利排除。
第二,切削液的使用方法。
在使用切削液之前,需要将切削液与水进行适当稀释,并且根据加工情况进行调整。
通常情况下,铝合金的切削液与水的比例为1:9到1:15、稀释后的切削液应该使用干净的水,以免引入杂质影响切削液的性能。
在实际加工过程中,应该根据不同的加工需求和刀具类型进行调整,以达到最佳的切削效果。
第三,切削液的维护和管理。
在使用切削液之后,应该及时清理废液和残渣,避免切削液中的颗粒物对加工质量的影响。
同时,切削液的循环使用也需要注意其清洁程度和稳定性。
可以定期对切削液进行过滤和替换,保持切削液中的固体颗粒物和杂质的浓度在一个可接受的范围内。
第四,切削液的性能监测。
为了保持切削液的稳定性和使用效果,需要定期监测切削液的性能变化,包括浓度、pH值、抗菌性能等。
可以通过简单的实验和测试方法来进行切削液性能的评估,如黏度测定、沉淀物测定、抗菌实验等。
第五,切削液的安全使用。
在使用切削液的过程中,需要注意切削液的安全性,包括防止切削液的溅入眼睛和皮肤、避免吸入切削液的蒸气等。
同时,也要防止切削液的火灾和爆炸,避免切削液与其他易燃物质的接触。
综上所述,铝合金机加工切削液的技术要求主要包括切削液的选择、使用方法、维护和管理、性能监测以及安全使用等。
通过合理使用切削液,并注意以上技术要求和注意事项,可以提高铝合金机加工的效率和质量,延长切削工具的使用寿命,减少生产成本,提高经济效益。
切削液类型对金属切削性能的影响研究随着科学技术的不断进步,金属切削技术在工业生产中起到越来越重要的作用。
切削液作为切削工艺中的重要辅助材料,对金属切削性能具有重要影响。
本文将研究不同类型切削液对金属切削性能的影响,探讨其优缺点,并提出一些建议,以便在实际生产中选用适合的切削液。
切削液是指在金属加工过程中,起冷却、润滑、清洁、消除变形热、防止刀具磨损等作用的液体。
根据成分和性能的不同,切削液可分为多种类型:油基切削液、乳化液、合成液和纯清洗液。
每种切削液都有其独特的优势和适用范围。
首先,油基切削液是指以矿物油或液体蜡为基础材料的切削液。
它具有良好的润滑性和冷却性能,能有效降低摩擦和热量,延长刀具的使用寿命。
油基切削液适用于切削速度较慢、切削力较小的金属加工,如车削、铣削等。
但由于油基切削液在工作过程中容易产生烟雾和沉积物,对环境污染较大。
其次,乳化液是指将油基切削液与水混合而成的一种切削液。
乳化液具有良好的冷却性能,能够有效降低切削温度,提高金属切削效率。
乳化液适用于切削速度较快、切削力较大的金属加工,如冷切和深孔钻等。
然而,乳化液对刀具寿命影响较大,并且乳化液容易滋生细菌和霉菌,需要注意卫生条件以防止细菌的滋生。
合成液是指由合成液基础油与添加剂组成的切削液。
合成液具有优异的冷却性能和润滑性能,能够满足高速、高温切削加工的要求。
合成液具有较低的挥发性和较少的油烟产生,对环境污染较小。
因此,合成液适用于高精度要求的加工过程,如数控加工、精密磨削等。
然而,合成液的成本较高,对设备和加工条件有一定要求,需要特殊的处理和管理。
最后,纯清洗液是指不含润滑剂和冷却剂的切削液。
纯清洗液主要用于金属加工后的清洗和脱脂。
它具有良好的清洗效果和脱脂效果,能够去除金属表面的油污和残留物。
然而,纯清洗液对切削过程中的冷却和润滑作用较弱,不适用于高负荷切削过程。
综上所述,不同类型的切削液对金属切削性能具有不同的影响。
在选择切削液时,需要根据具体的金属切削条件和需求来选择合适的切削液类型。
铝合金切削液加工过程的使用规范与维护:铝合金加工切削液的配制和使用与普通切削液基本相同,只是在稀释水的选择上要更加严格。
因为水中的许多离子对铝都会产生腐蚀作用,如果这些离子含量过多就会降低切削液的防锈性能,尤其是在工序间防锈上,例如氯离子、硫酸根离子以及重金属离子等。
另外,一些离子还会与切削液中的铝防锈剂发生反应而降低切削液的防锈性和稳定性,如钙、镁离子等。
因此尽量选择硬度较小的稀释水,或经过离子交换软化后的稀释水,以保证切削液的使用效果和使用寿命。
铝合金加工切削液的维护除了需要如普通切削液的日常维护外,还需要注意以下几点。
一.及时并彻底过滤加工过程中产生的铝屑:铝合金在碱性条件下易生成铝皂,破坏切削液的稳定性,因此切削下来的铝屑应立即过滤,避免铝屑与切削液发生反应,影响切削液的使用效果与使用寿命。
在磨削加工过程中磨出来的铝屑既细小又轻,很难沉淀下去,如不进行过滤或过滤的不充分,铝屑就会随切削液循环系统被带到加工区而划伤工件表面,影响加工表面的光泽度。
二.经常检测pH值,发现异常及时调整:因为铝材对切削液的pH值非常敏感,因此要经常性地对铝合金切削液pH值进行检测,如发现异常应及时进行调整。
使用时,pH控制在8~9,以免pH值过高腐蚀工件或pH值过低使细菌大量繁殖而影响切削液的稳定性和使用性能。
三.定时补加新液:既可保证切削液的良好润滑,也可保证切削液良好的防锈性能和杀菌防腐性能,以延长切削液的使用寿命。
铝合金切削液不但要在使用时注意它的一些规范,而在选择铝合金切削液时更需要选择合适的切削液;既要保证切削液良好的润滑性、防锈性,还要有良好的稳定性、过滤性和易维护性,只有这样才能加工出符合要求的产品,最大限度地降低切削液的使用成本,让你的产品加工更有效率。
切削液选用对金属切削质量的影响与优化方法研究切削是金属加工过程中最常见的工艺之一,而切削液则是切削过程中运用的重要润滑剂。
切削液的选用对金属切削质量有着重要的影响,因此研究如何优化切削液的选用和应用方法具有一定的实用价值。
本文旨在探讨切削液选用对金属切削质量的影响,并介绍一些优化方法。
切削液对金属切削质量的影响主要体现在以下几个方面。
首先,切削液的选择对金属切削表面质量影响显著。
切削液具有冷却、润滑和防护的功能,能有效地降低切削温度、减少切削力,并提高金属切削表面质量。
例如,使用高性能切削液能有效地降低切削温度,减少热膨胀和维持工件的尺寸精度。
其次,切削液的选择还会对切削工具的寿命和切削过程的稳定性产生影响。
一些切削液具有良好的润滑性能,能够减少摩擦和磨损,延长切削工具的使用寿命。
此外,选择合适的切削液还能提高切削过程的稳定性,降低切削噪音和振动。
最后,切削液的选用还会对环境和操作人员的健康产生一定的影响。
一些切削液含有有害物质,对环境造成污染,并可能对操作人员的健康产生负面影响。
因此,在选择切削液时,需要考虑其对环境和人体的安全性。
针对以上影响,以下是一些切削液选用优化的方法。
首先,根据金属材料和切削条件的要求选择合适的切削液类型。
不同的切削液适用于不同的材料和切削条件。
通常,根据切削液的成分,可将切削液分为油溶液型、乳化液型、纯化学合成型、无油型和固体润滑剂等类型。
根据具体情况选择最适合的切削液类型,可提高切削质量与效率。
其次,在切削液的配制和应用方面进行优化。
切削液配制的关键在于选择适当的添加剂和浓度。
例如,添加抗菌剂能够防止切削液发生菌藻生长,提高切削液的使用寿命;添加抗氧化剂能够防止切削液被氧化,延长切削液的使用寿命。
此外,要注意切削液的应用方式和周期,确保切削液能充分润滑切削过程。
再次,定期对切削液进行检测和维护。
切削液在使用过程中容易被污染、稀释,对切削质量产生负面影响。
因此,定期监测切削液的浓度、PH值、粘度等指标,并根据检测结果采取相应的调整措施。
铝合金加工对切削液的需求(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑完整版实用资料,欢迎下载)铝合金加工对切削液的需求最近工作中经常有遇到铝合金加工工艺,为了有效的开展工作,结合目前客户遇到的一些问题,我做了如下分析和总结:铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的.如铝-锰合金,铝-铜合金,铝-铜-镁系硬铝合金,铝-锌-镁-铜超硬铝合金.铝合金性能: 易加工,适用范围广,装饰效果好,花色丰富,不但保持了质轻的特点,还有良好的机械性能.铝合金类型: 铝合金按种类可以分为防锈铝,硬铝,超硬铝等类型.铝合金应用: 铝合金应用主要分三类; A作为受力构件B作为门窗,管,盖,壳等材料. C作为装饰和绝热材料.铝合金与大部分钢材和铸铁材料相比,具有一个明显的优点:有较低的屈服强度,因此,铝合金加工中需要的切削力较低,可以在刀具不发生过量磨损的情况下提高切削速度和进料比.实际生产过程中,铝合金柔韧性能会给机加工带来一些具体问题:A容易出现粘结现象.铝质颗粒粘结到切削刀具的表面,严重影响加工件表面粗糙度,或在刀具上形成一条”粘结”的积屑瘤,积瘤会产生较大的阻力,因而就需要更高的切削力,从而形成明显的切屑痕迹.粘结和材料变形常常决定了铝合金在切削加工中的最大切削速度和进料比.B 由于铝材具有高度的延伸性,它有可能会形成长长的条状裂纹,这些裂纹会阻断切削区域,使切削过程变得困难,同时切下的碎屑难以被切削液带走.C在铝合金加工中需要考虑的另一个问题即它的高热胀系数.机加工中,因变形和摩擦而产生的热能够迅速地扩展到工件上,从而很难准确控制工件尺寸,并且需要更大地切削力.因此,为了满足机械加工制造对铝合金材质越来越大的需求以及发展较大地进料速度和切削速度,获得更高地劳动生产率,使用合适地铝加工切削液对实现高水平的润滑性和冷却性就显得特别重要.大多数铝合金加工过程中,较大的切削速度和进料比会产生相对较薄的润滑油膜层,使工件表面润滑性能变差.因此,边界润滑特性通常被认为是切削液应该具有的润滑机理..在实际运用中,BP&Castrol的MF和EP88两款切削液体在铝合金加工中也有良好的表现.例如MF:它是一种优质的水容性切削液,专门为铝及铝合金加工设计,如汽车及通用机械制造中零部件的加工.它是一款理想的金属加工液,在同一台设备上,既可以加工以铝和铝合金为主的金属件,也可以加工其它黑色金属件.它有良好的润滑性能和较低的泡沫,其较好的湿润性能可以降低冷却液带出,保持刀具及工件的清洁.它还解决了铝合金加工中”星期一臭味”的现象,最重要的是它有出色的防锈性能,是环保产品(不含氯,亚硝酸盐和苯酚,对操作者及环境无损害且有较好的经济性.生产过程中,铝合金加工件的表面粗糙度是衡量工件质量的重要参数,铝合金的表面粗糙度除了与机床精度,刀具质量和刀具调校方法有关外,和正确使用切削液也有很大关系!为了使铝合金加工件的表面获得非常理想的表面粗糙度,需要使用金属切削液技术来实现高水准的润滑条件,边界润滑性是切削液的一个基本特性,也是实现工艺目标和机械加工质量的主要因素.维持或改善铝合金加工质量的同时,不断地开发和使用能提供高效边界润滑条件的专业切削液会使切削速度,进料比和金属加工过程的整个劳动生产率都得到极大的提高.* 参考文献: 金属加工网<<铝材加工用切削液>>**县人民医院病房楼玻璃幕墙工程施工方案施工单位:上海***装饰有限责任公司日期:二00六年八月***县人民医院病房楼玻璃幕墙工程施工方案一、施工内容及顺序主楼、先施工南北面,随后东西立面开始施工。
导轨磨床中加工时切削液温度的控制方法导轨磨床是一种用于加工金属零件的机械设备,常用于制造高精度和高速运动的机械零件。
在导轨磨床的加工过程中,切削液起着重要的冷却和润滑作用,能够降低工件和工具的温度,提高加工效率和质量。
然而,切削液的温度过高会导致切削液性能的下降,影响加工质量和设备寿命。
因此,控制导轨磨床中加工时切削液的温度十分重要。
一、切削液性能的影响因素切削液的性能在导轨磨床加工过程中起着重要的作用。
切削液的性能受到多种因素的影响,其中温度是一个重要因素。
切削液的温度过高会导致以下问题:1. 切削液的黏度降低,润滑性能下降,容易造成刀具与工件之间的摩擦,增加摩擦热,从而导致切削液的温度进一步升高。
2. 切削液的热膨胀系数增大,导致切削液在磨削过程中膨胀,产生过大的内部压力,从而影响加工精度。
3. 切削液中的润滑剂和抗氧剂的性能下降,加速了切削液的氧化和分解,降低了切削液的使用寿命。
二、控制切削液温度的方法为了保证切削液的性能稳定,提高加工效率和质量,需要采取措施控制切削液的温度。
下面介绍几种常见的控制切削液温度的方法:1. 制冷降温系统利用冷却介质,如冷水或低温冷却剂,通过制冷冷凝来降低切削液的温度。
可以采用冷却器、冷却水箱等设备,通过循环泵将切削液引入进行冷却降温。
该方法简单易行,成本较低,适用于小型导轨磨床和临时需要降温的情况。
2. 控制切削液的供给速度切削液的供给速度直接关系到切削液的温度。
适当调整切削液的供给速度可以有效控制切削液的温度。
当切削液的供给速度较高时,切削液与工件和刀具之间的接触时间较短,温度上升不明显;当切削液的供给速度较低时,切削液与工件和刀具之间的接触时间较长,温度上升较明显。
因此,根据具体的加工情况调整切削液的供给速度,可以达到控制切削液温度的目的。
3. 切削液的选择不同类型的切削液对于温度的敏感度也有所不同。
合理选择合适的切削液,可以减少温度的波动。
对于需要高温加工的情况,可选择抗高温切削液,提高切削液的温度稳定性;对于需要低温加工的情况,可选择低温切削液,降低切削液的温度。
切削液对金属切削过程冷却与润滑的作用分析金属切削过程中,切削液起着冷却和润滑的重要作用。
它能有效降低切削时金属工件与刀具之间的摩擦力和热量,同时提供必要的润滑和冷却效果,从而提高切削质量和效率。
本文将对切削液对金属切削过程的冷却和润滑作用进行详细分析。
首先,切削液在金属切削过程中具有冷却作用。
在切削过程中,金属工件与刀具之间会产生大量的摩擦热。
如果没有合适的冷却措施,摩擦热会使刀具温度升高,导致刀具退火、软化甚至失效,同时也会使金属工件产生高温区域,使切削表面硬化,降低切削质量和工件寿命。
切削液通过喷洒、冷却剂的传导、对金属表面的冷却作用,可以有效降低刀具和工件的温度,使其保持在较低的工作温度范围,避免高温引起的问题。
其次,切削液在金属切削过程中发挥润滑作用。
在切削过程中,金属工件与刀具之间的摩擦力会导致刀具和工件表面产生磨损和热量,从而降低切削效率和加剧工具磨损。
切削液可以在工件表面形成一层润滑膜,降低金属与金属之间的摩擦力,减少磨损和热量的产生。
同时,切削液还可以起到冲刷作用,清除切削过程中产生的切屑和热量,保持切削过程的稳定性。
切削液的冷却和润滑作用主要依赖于其成分和性能。
常见的切削液成分包括水、油、润滑剂、抗菌剂等。
水基切削液具有散热和冷却效果好、成本低的特点,适用于一般的金属切削加工。
油基切削液则具有较好的润滑性能,适用于高速切削和重切削条件下的金属加工。
润滑剂和抗菌剂的添加可以进一步提高切削液的性能,延长其使用寿命。
除了成分和性能,切削液的使用方式和条件也对其冷却和润滑作用产生影响。
切削液需要喷洒或涂覆在刀具和工件上,以实现冷却和润滑效果。
喷洒的方式可以改变切削液与金属工件的接触方式,提高润滑效果。
切削液进入切屑区域,不仅可以冷却和润滑切屑,还可以带走切屑,减少切屑对切削过程的影响。
此外,切削液的供应和循环系统也需要保持良好的状态,以确保切削液的清洁和有效使用。
尽管切削液在金属切削过程中起到了冷却和润滑的作用,但过度使用切削液也可能带来一些问题。
水基切削液是微乳切削液、高性能的乳化液和合成切削液的总称。
一、机床对金属切削液的要求随着机械制造业的快速发展,机床正在发生着重大变化。
数控机床、机械加工中心、柔性制造单元和柔性制造系统等相继问世,使机床的加工功能增多,切削速度加快,精度提高,因此对金属切削液的要求也更加严格。
1.能满足多种加工需要要求切削液全面具备润滑极压、冷却和清洗功能,满足多种加工需要。
既能用于车、铣、钻、攻丝和拉铰等切削加工,又能用于磨削加工,甚至电切割加工,还要适应被加工材料多样化的趋势。
保证加工件的尺寸精度、表面精度和切削速度以及足够的刀具寿命。
2.有良好的作业性能主要包括切削分离性能、对机床和工件的防锈以及对机床漆面的保护性能、切削液的使用寿命及抗腐败劣化性能、防止发烟和着火的危险性、人体安全和对环境污染与废液处理性能等。
3.经济性应当考虑到润滑材料费用、管理费用和处理费用。
切削液的基本加工性能固然重要,但其操作性能也不可忽略。
随着工业污染加重和人的环境意识的提高,国外对于生产和使用无毒性、防锈性和抗腐败性优良的切削液及切削液在使用中的科学管理十分重视,进入中国市场的某些产品,在严格管理的条件下使用寿命可达半年。
二、水基切grlJ液的特性在探索多功能切削液时,除了开发特殊合成油剂外,普遍看好微乳切削液、高性能的乳化液和合成切削液。
它们被统称为水基切削液。
在工业发达国家已经走过了从乳化液向合成切削液,再向微乳液发展的过程。
我国使用的水基切削液目前仍以乳化油为主,机械行业在80年代出现了研制生产和应用合成切削液的热潮。
由于合成切削液的某些缺点在使用过程中不断暴露出来,从90年代才比较普遍地注重微乳切削液的研制和应用。
一般说来,乳化液的润滑性能较好,合成切削液的冷却清洗性能较好,而微乳切削液具备较好的综合性能和对多种金属材料的适应性,它既适用于切削,又适用于磨削,甚至还用于电切割加工。
它们的这些差别是由不同的化学组成决定的。
铝合金加工用水基切削液润滑性能的影响因素李涛【摘要】使用攻丝扭矩实验方法研究铝合金加工用水基切削液润滑性能的影响因素.实验结果表明,稀释液pH值、乳液粒径对润滑性能的影响最为显著,基础油含量、润滑添加剂种类及含量等亦有明显影响;稀释液pH值越低、乳液粒径越大、基础油和合成酯含量越高,润滑性能越好;三羟甲基丙烷油酸酯、乙氧基化聚合酯、氯化石蜡、硫化脂肪酸酯等均为有效的铝合金加工润滑添加剂,但硫化烯烃润滑性能较差.%The main factors influencing the lubricating properties of water-based cutting fluid for aluminum alloy processing were studied by the tapping torque test.The results show that pH value of the diluent and the emulsion particle size have the most significant influence on the lubricating properties,and the content of base oil,the types and content of lubricating additives also have obvious effect on the lubricatingproperties.Furthermore,the diluent with lower pH value,larger particle size,higher content of base oil and synthetic ester presents excellent lubricating properties.The trimethylolpropane,ethoxylated polymeric esters,chlorinated paraffin and sulfurized fatty acid ester are efficient additives of aluminum alloy processing,while sulfurized olefin has poor lubrication property.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】5页(P136-140)【关键词】水基切削液;润滑性能;铝合金加工;润滑剂【作者】李涛【作者单位】上海棋成实业有限公司上海200335【正文语种】中文【中图分类】TH117.2目前,各类铝合金材料在航空航天、汽车零部件制造、3C产品等领域的地位日益重要[1-3],切削加工配合面、高精度外表面时,如何获得高的表面加工质量是制造行业的热点问题。
其中,高润滑特性的切削液配方技术及其应用管理是不可或缺的环节,在保证加工质量、提高生产效率、降低刀具损耗、节约能源、减少资源消耗等方面均有积极意义。
本文作者从配方设计角度研究了铝合金加工用水基切削液润滑性能的影响因素及其作用规律,并结合产品开发工作就配方设计思路进行了讨论。
1 实验材料与方法1.1 实验材料与样品制备主要实验材料如表1所示。
首先使用表1中的原料配制稳定的乳化油浓缩液,以此为基础进行后续研究工作。
表1 主要实验材料列表Table 1 Main experimental materials类别名称及型号供应商基础油150SN上海高桥石化四聚蓖麻油酸酯实验室制备乳化剂石油磺酸钠PNA45上海棋成异构13醇聚氧乙烯醚中日合成化学脂肪酸D30LR油酸ArizonaCRODA醇胺TEA,MEADow耦合剂C20异构醇上海棋成三羟酯(TMTPO)聊城瑞捷乙氧基化聚合酯KL445Italmatch润滑剂氯化石蜡S52INEOS硫化脂肪酸酯1711EPCAS硫化烯烃5340MGLubrizol杀菌剂MBM(M-733)BBIT(M-789)万厚生物万厚生物1.2 实验内容文中实验分别研究稀释液pH值、乳液粒径、基础油含量、润滑添加剂种类及含量等对润滑性能的影响。
(1)稀释液pH值对润滑性能的影响:配制乳化油稀释液,然后分别用乙酸、10%(质量分数) MEA水溶液调节pH值至不同水平,考察润滑性能。
(2)稀释液粒径对润滑性能的影响:预先调配乳化油浓缩液,在浓缩液中加入不同比例的油酸调节稀释液粒径,然后用10%(质量分数) MEA水溶液将稀释液pH值调整为9.50~9.60,考察润滑性能。
(3)矿物油质量分数对润滑性能的影响:分别调配矿物油质量分数不同(16%、36%、56%)、其他组分相同的浓缩液,并添加纯水至100%,然后考察稀释液润滑性能。
稀释液pH值为9.50~9.60。
(4)润滑添加剂种类对润滑性能的影响:在预先确定的配方框架内,以不含润滑剂的样品为参比样,其余样品分别以TMPTO、乙氧基化聚合酯、氯化石蜡、硫化脂肪酸酯、硫化烯烃为润滑添加剂,质量分数均为5%,并适当用耦合剂调节稀释液颗粒度基本相当,考察稀释液润滑性能。
稀释液pH值为9.50~9.60。
(5)润滑添加剂质量分数对润滑性能的影响:在预先确定的配方框架内,以TMPTO为润滑组分,其在浓缩液中的质量分数分别为0、5%、8%、11%、14%、17%、20%,考察稀释液润滑性能的变化规律。
1.3 检测方法润滑性能采用Microtap G8微型攻丝扭矩机床进行测试,稀释液粒径采用激光粒度分析仪进行测量,稀释液pH值采用电子pH计进行测量。
为避免钙镁皂对润滑性能测试结果的影响,所有样品均采用纯水稀释。
攻丝扭矩实验条件如表2所示,检测示意图如图1所示。
表2 攻丝扭矩测试参数Table 2 Experimental conditions for microtap项目参数试块材质3.2583(AlSi12Cu)孔径3.81mm丝锥型号M4F丝锥转速1200r/min 样品质量分数5%以相对扭矩Tmean(%)来比较各稀释液的润滑性能,其值越小,表明攻丝加工的摩擦阻力越小,样品润滑性能越好。
图1 微型攻丝扭矩机床检测示意图Fig 1 Schematic diagram of microtap operation2 实验结果与分析2.1 稀释液pH值的影响稀释液pH值对润滑性能的影响见图2。
实验结果表明,稀释液pH值越高,攻丝时摩擦阻力越大,润滑性能越差。
尤其是pH值超过10.0以上时,润滑性能急剧下降。
图2 稀释液pH值对润滑性能的影响Fig 2 Effect of diluent pH value on lubricating performance在铝合金加工中,就摩擦位置的润滑效能而言,乳化状态稳定的稀释液不如亚稳定状态的稀释液,而加入更多的胺可以提高稀释液的稳定性,这导致本已在摩擦区域铺展形成连续相的油膜容易被重新乳化成为分散相,成膜能力被削弱,故对润滑性能有负面影响[4]。
另外,RATOI和SPIKES[5]在研究表面活性剂水溶液的成膜特性中,证实溶液的成膜特性与pH值有关。
当稀释液pH较低时,金属摩擦表面带正电荷,容易产生吸附效应,润滑性能较好;而当pH值升高,金属摩擦表面带负电荷,则添加剂不易吸附。
因此,在文中研究范围内,稀释液pH值越低,润滑性能越好。
2.2 稀释液油滴粒径的影响不同乳化油滴粒径的稀释液试样的外观及粒径测试结果见表3,润滑性能测试结果如图3所示。
可以看出,随着稀释液油滴粒径降低,润滑性能呈下降趋势。
表3 样品检测结果Table 3 Sample test results样品编号1#2#3#4#5#外观透明液体半透明液体浅黄色乳液黄色乳液白色乳液pH值9.559.579.509.529.58平均粒径d/μm<0.040.092.113.897.64图3 稀释液粒径对润滑性能的影响Fig 3 Effect of diluent particle size on lubricating performance研究的稀释液均为O/W型乳化液,通过油滴分散相在摩擦区域形成“油池”以及油池内添加剂的物理吸附和化学反应起润滑作用[4],因而在其他因素相当(实际上可以不考虑额外加入的脂肪酸和胺的影响),仅油滴尺寸不同的条件下,可从“油池”形成的机制予以分析。
目前,已有多种机制被用于乳化液成膜机制的研究[6],其中油滴动态聚集理论(Dynamic Concentration Theory)建立在乳化液等效黏度理论失效的基础之上,该理论认为,O/W型乳液起到润滑作用的机制,乃是油滴进入接触变形区时,被金属表面捕获,在压力作用下发生变形、破乳、铺展并从分散相转变为连续相,形成“油池”,为接触区域提供润滑作用。
乳化液的油滴尺寸越大,形成的油膜厚度越厚,润滑性能越好。
2.3 基础油质量分数的影响浓缩液中不同基础油质量分数对润滑性能的影响结果见图4。
可见,随着基础油质量分数的增加,稀释液润滑性能有所提升。
这是因为较高的含油量为“油池”形成提供了充分的保障,并为接触区提供有效的润滑储备,提高了润滑油膜厚度。
此外,基础油质量分数的增加导致稀释液油滴粒径有所增大,也有利于提高润滑性能。
图4 基础油质量分数对润滑性能的影响Fig 4 Effect of base oil content on lubricating performance2.4 润滑添加剂种类的影响考察了不同种类润滑添加剂对铝合金加工润滑性能的影响,结果如图5所示。
可见,TMPTO、乙氧基化聚合酯、氯化石蜡、硫化脂肪酸酯均具有良好的润滑性能,但硫化烯烃润滑性能较差。
图5 不同种类添加剂的润滑性能Fig 5 Lubrication performance of different additivesTMPTO是有色金属切削液中常用的润滑剂,分子量为1 029.6 g/mol,运动黏度(40 ℃)在40~60 mm2/s之间。
在摩擦区域的微观“油池”内部,酯基吸附在摩擦面上,形成物理吸附膜起到减摩润滑作用,但其热分解温度不超过200 ℃[7],随着温度和载荷的增加会逐渐失去润滑能力。
乙氧基化聚合酯作用机制与TMPTO相当,但乙氧基化聚合酯分子量高达2 500g/mol,运动黏度(40 ℃)约为450 mm2/s。
更大的分子量和更高的运动黏度使其具有极好的抗磨能力,且在吸附稳定性、热稳定性、抗水解稳定性以及乳化效率等方面较传统合成酯更具优势;其次,乙氧基化聚合酯分子中含有环氧乙烷基团,有利于提高配方体系稳定性。
氯化石蜡含有大量活性较强的氯元素,可在摩擦副表面与铝基材表面发生反应,生成氯化铝反应膜,且反应膜内部剪切强度远低于铝的剪切强度,摩擦时会发生层间滑动,起到润滑作用[8]。