技術分享|關于水基切削液

水基切削液把油的潤滑性、防銹性和水的冷卻性結合起來，同時具備適宜的潤滑冷卻性，因而對于有大量熱生成的高速低負荷金屬切削加工效果顯著。

 

 

與油基切削液相比，水基切削液的優點在于較大的冷卻性，較好的清洗性以及用水大比例稀釋帶來的經濟性，也有利于操作現場衛生和安全。除特別難加工的材料外，實際上可以用于所有的輕、中負荷的切削加工和部分重負荷的加工。還可以用于除螺紋磨削、溝槽磨削等復雜磨削外的所有磨削加工。水基切削液的缺點是容易滋生細菌、真菌導致發臭、變質，所以一般水基切削液中都應該加入殺菌劑。水基切削液可簡單分為乳化液、合成液和半合成切削液（微乳液）。

 

 

乳化切削液又稱為可溶性油，通常由水、基礎油和添加劑（乳化劑、防銹劑、極壓劑、穩定劑、堿保持劑、殺菌劑、消泡劑、絡合劑等組成）?；A油的含量約為50%-80%，在乳化劑的作用下，在水中形成水包油型乳化液。乳化液的冷卻效果較好，一般稀釋5%-10%的水溶液使用，成本較低，使用安全。乳化液最大的缺點是穩定性差，容易受細菌、真菌的侵蝕而發臭變質，使用周期短。乳化切削液的稀釋液不透明，外觀呈乳白色。

 

 

 

乳化液的不穩定性有三個階段：分層，此時乳化液并未真正破壞；變形，即乳化液在一定溫度下進行相轉變；破乳，乳化液油水分離。溫度對乳化液的穩定性影響很大，對于某一油、水和乳化劑的三相乳化油體系，當溫度升高（或下降）至某一溫度時，乳化油將發生變形，由O/W型變為W/O型（或相反），將這一溫度稱為相轉變溫度。

 

 

通常情況下，乳化液對于機床、刀具、工件所涉及的鋼材、鑄鐵、銅、鋁及其合金等金屬材料，具有良好的防銹、防腐蝕性能。乳化液的pH值一般控制在8.5-9.5。pH過低，乳化液易腐敗，過高則對有色金屬尤其是鋁易造成腐蝕。因此需要合理調配乳化油中的酸堿比例。

 

 

隨著各種硬質金屬材料、難加工材料的出現，對切削乳化液潤滑能力的要求也越來越高。潤滑添加劑通常分為氯、硫、磷三種類型，根據切削加工的實際需要，將不同的潤滑劑復配達到最佳效果。

 

 

乳化液使用中受到各種雜質的污染，微生物的過量生長造成乳化液腐敗變質，使切削能力下降，影響加工質量，導致工件生銹，堵塞管道。添加殺菌劑可抑制微生物繁殖，延長切削液的使用壽命，且不降低其他功能添加劑的性能。

 

 

全合成切削液是指不含礦物油基礎油的水溶性切削液，是由水和添加劑（水性潤滑劑、防銹劑、表面活性劑、pH值調節劑、殺菌劑、消泡劑等）組成。和與乳化液相比，使用壽命長，冷卻和清洗性能優良，適合于高速切削。液體透明，適合于數控機床、加工中心等現代加工設備上使用。合成液的優點在于經濟性好、散熱快、清洗性強和極好的工件可見性，易于控制加工尺寸，穩定性和抗腐蝕性比乳化液好。缺點是潤滑性能欠佳，且合成液留下的粘稠狀殘留會影響機器零件的運動，也會使這些零件的重疊面產生銹蝕。合成切削液一般分為化學合成切削液和極壓化學合成切削液。
 

 

 

包括兩種：一種是只含水溶性防銹劑的真溶液，如亞硝酸鈉、碳酸鈉、三乙醇胺等組成的水溶液。這類水溶液具有一定的冷卻、清洗和防銹性，不易變質，使用周期長，但是其潤滑性和潤滑性較差，表面張力較大，并且蒸發后在金屬表面會留下硬的結晶殘留物，所以這類合成切削液只適合于一般的磨削加工。另一種合成液是由表面活性劑、水溶性防銹劑和水溶性潤滑劑組成，是一種顆粒極小的膠體溶液。這種切削液表面張力低，潤濕性好，滲透力強，冷卻和清洗性能好也有一定的潤滑作用。

 

 

含有水溶性極壓添加劑的化學合成切削液，如硫化脂肪酸皂、氯化脂肪乳聚醚等，但是硫、氯元素對環境的污染較嚴重，近年來，非硫磷型水基極壓切削液研制出來，這類切削液除具有較好的極壓性能外，還有一定的防銹性能，對有色金屬不腐蝕。

 

 

半合成液也稱為微乳化液，是介于乳化油、全合成切削液之間的產品，含油量較低，兼有乳化液的潤滑性和合成液的清洗性等優點，通用性強。微乳化液是由水、油和添加劑（乳化劑、防銹劑、潤滑劑、消泡劑、殺菌劑等）組成。微乳化液的一個重要的特點是原液中允許含有一定比例的水分，其稀釋液成半透明狀，并略帶熒光，這是因為作為分散相的油滴直徑在0.05mm以下，即小于光的波長致使光透射，產生熒光。

 

 

 

 

潤滑性的好壞，直接關系到刀具、模具的使用壽命、工件的表面粗糙度和精度。潤滑性與微乳化液的潤濕性和滲透性有關。當微乳化液中加入表面活性劑時，某些表面活性劑對金屬表面具有很大的親和力，容易吸附在金屬表面，增加乳化液的潤濕性；此外只有低粘度的加工液才能很快地滲入工件、切削、模具之間界面接觸區的空隙中，提高潤滑性能。另一方面，要使微乳化液具有優良的潤滑性能，還必須在工件、切屑、刀具、模具之間接觸區的金屬表面上形成一層牢固的、強度高的吸附膜。

 

02、冷卻性

 

金屬切削加工過程中會產生大量的熱，使刀具、模具容易磨損，因此必須降低加工區域的溫度，可采用微乳化液將已產生的熱量帶走。微乳化液的冷卻效果好壞主要取決于微乳化液的熱導率、質量熱容、汽化熱、汽化速度、加工流量和流速；另外加工液冷卻作用的好壞還與加工液作用時所生成的泡沫有關，泡沫越多，冷卻效果越差。

 

 

金屬切削加工過程中，經常會產生一些細小的切屑、金屬粉末及砂輪砂礫、灰塵等。為了防止這些細小的切屑及粉末互相粘結在工件、刀具、模具上，影響工件的表面粗糙度和精度，要求微乳液具有良好的清洗作用。清洗作用的好壞與微乳化液的滲透性、流動性、粘度、使用壓力有關。

 

 

微乳化液還必須具有防銹和無腐蝕性，對各種材料，如工件材料、刀具材料、各種金屬、管材和機床表面的鍍層和油漆等不產生腐蝕。其潤滑防銹性能優于合成切削液。

 

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