技术分享|关于水基切削液

水基切削液把油的润滑性、防锈性和水的冷却性结合起来，同时具备适宜的润滑冷却性，因而对于有大量热生成的高速低负荷金属切削加工效果显著。

 

 

与油基切削液相比，水基切削液的优点在于较大的冷却性，较好的清洗性以及用水大比例稀释带来的经济性，也有利于操作现场卫生和安全。除特别难加工的材料外，实际上可以用于所有的轻、中负荷的切削加工和部分重负荷的加工。还可以用于除螺纹磨削、沟槽磨削等复杂磨削外的所有磨削加工。水基切削液的缺点是容易滋生细菌、真菌导致发臭、变质，所以一般水基切削液中都应该加入杀菌剂。水基切削液可简单分为乳化液、合成液和半合成切削液（微乳液）。

 

 

乳化切削液又称为可溶性油，通常由水、基础油和添加剂（乳化剂、防锈剂、极压剂、稳定剂、碱保持剂、杀菌剂、消泡剂、络合剂等组成）。基础油的含量约为50%-80%，在乳化剂的作用下，在水中形成水包油型乳化液。乳化液的冷却效果较好，一般稀释5%-10%的水溶液使用，成本较低，使用安全。乳化液最大的缺点是稳定性差，容易受细菌、真菌的侵蚀而发臭变质，使用周期短。乳化切削液的稀释液不透明，外观呈乳白色。

 

 

 

乳化液的不稳定性有三个阶段：分层，此时乳化液并未真正破坏；变形，即乳化液在一定温度下进行相转变；破乳，乳化液油水分离。温度对乳化液的稳定性影响很大，对于某一油、水和乳化剂的三相乳化油体系，当温度升高（或下降）至某一温度时，乳化油将发生变形，由O/W型变为W/O型（或相反），将这一温度称为相转变温度。

 

 

通常情况下，乳化液对于机床、刀具、工件所涉及的钢材、铸铁、铜、铝及其合金等金属材料，具有良好的防锈、防腐蚀性能。乳化液的pH值一般控制在8.5-9.5。pH过低，乳化液易腐败，过高则对有色金属尤其是铝易造成腐蚀。因此需要合理调配乳化油中的酸碱比例。

 

 

随着各种硬质金属材料、难加工材料的出现，对切削乳化液润滑能力的要求也越来越高。润滑添加剂通常分为氯、硫、磷三种类型，根据切削加工的实际需要，将不同的润滑剂复配达到最佳效果。

 

 

乳化液使用中受到各种杂质的污染，微生物的过量生长造成乳化液腐败变质，使切削能力下降，影响加工质量，导致工件生锈，堵塞管道。添加杀菌剂可抑制微生物繁殖，延长切削液的使用寿命，且不降低其他功能添加剂的性能。

 

 

全合成切削液是指不含矿物油基础油的水溶性切削液，是由水和添加剂（水性润滑剂、防锈剂、表面活性剂、pH值调节剂、杀菌剂、消泡剂等）组成。和与乳化液相比，使用寿命长，冷却和清洗性能优良，适合于高速切削。液体透明，适合于数控机床、加工中心等现代加工设备上使用。合成液的优点在于经济性好、散热快、清洗性强和极好的工件可见性，易于控制加工尺寸，稳定性和抗腐蚀性比乳化液好。缺点是润滑性能欠佳，且合成液留下的粘稠状残留会影响机器零件的运动，也会使这些零件的重叠面产生锈蚀。合成切削液一般分为化学合成切削液和极压化学合成切削液。
 

 

 

包括两种：一种是只含水溶性防锈剂的真溶液，如亚硝酸钠、碳酸钠、三乙醇胺等组成的水溶液。这类水溶液具有一定的冷却、清洗和防锈性，不易变质，使用周期长，但是其润滑性和润滑性较差，表面张力较大，并且蒸发后在金属表面会留下硬的结晶残留物，所以这类合成切削液只适合于一般的磨削加工。另一种合成液是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液。这种切削液表面张力低，润湿性好，渗透力强，冷却和清洗性能好也有一定的润滑作用。

 

 

含有水溶性极压添加剂的化学合成切削液，如硫化脂肪酸皂、氯化脂肪乳聚醚等，但是硫、氯元素对环境的污染较严重，近年来，非硫磷型水基极压切削液研制出来，这类切削液除具有较好的极压性能外，还有一定的防锈性能，对有色金属不腐蚀。

 

 

半合成液也称为微乳化液，是介于乳化油、全合成切削液之间的产品，含油量较低，兼有乳化液的润滑性和合成液的清洗性等优点，通用性强。微乳化液是由水、油和添加剂（乳化剂、防锈剂、润滑剂、消泡剂、杀菌剂等）组成。微乳化液的一个重要的特点是原液中允许含有一定比例的水分，其稀释液成半透明状，并略带荧光，这是因为作为分散相的油滴直径在0.05mm以下，即小于光的波长致使光透射，产生荧光。

 

 

 

 

润滑性的好坏，直接关系到刀具、模具的使用寿命、工件的表面粗糙度和精度。润滑性与微乳化液的润湿性和渗透性有关。当微乳化液中加入表面活性剂时，某些表面活性剂对金属表面具有很大的亲和力，容易吸附在金属表面，增加乳化液的润湿性；此外只有低粘度的加工液才能很快地渗入工件、切削、模具之间界面接触区的空隙中，提高润滑性能。另一方面，要使微乳化液具有优良的润滑性能，还必须在工件、切屑、刀具、模具之间接触区的金属表面上形成一层牢固的、强度高的吸附膜。

 

02、冷却性

 

金属切削加工过程中会产生大量的热，使刀具、模具容易磨损，因此必须降低加工区域的温度，可采用微乳化液将已产生的热量带走。微乳化液的冷却效果好坏主要取决于微乳化液的热导率、质量热容、汽化热、汽化速度、加工流量和流速；另外加工液冷却作用的好坏还与加工液作用时所生成的泡沫有关，泡沫越多，冷却效果越差。

 

 

金属切削加工过程中，经常会产生一些细小的切屑、金属粉末及砂轮砂砾、灰尘等。为了防止这些细小的切屑及粉末互相粘结在工件、刀具、模具上，影响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。清洗作用的好坏与微乳化液的渗透性、流动性、粘度、使用压力有关。

 

 

微乳化液还必须具有防锈和无腐蚀性，对各种材料，如工件材料、刀具材料、各种金属、管材和机床表面的镀层和油漆等不产生腐蚀。其润滑防锈性能优于合成切削液。

 

水基切削液检测指标推介