




幾種切削液的研發配?,對研發大大的幫助
切削液(cutting fluid, coolant)是?種?在?屬切削、磨加?過程中,?來冷卻和潤滑?具和加?件的?業?液體,切削液由多種超強功能助劑經科學復合配合?成,同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點。克服了傳統皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的?病,對車床漆也?不良影響,適?于???屬的切削及磨加?,屬當前最領先的磨削產品。切削液各項指標均優于皂化油,它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點,并且具備?毒、?味、對?體?侵蝕、對設備不腐蝕、對環境不污染等特點。
切削液的分類
?基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和全合成切削液。
乳化液、半合成以及全合成的分類通常取決于產品中基礎油的類別:乳化液是僅以礦物油作為基礎油的?溶性切削液;半合成切削液是既含有礦物油?含有化學合成基礎油的?溶性切削液;全合成切削液則是僅使?化學合成基礎油(即不含礦物油)的?溶性切削液。
每?種類型的切削液都會含有除基礎油以外的各種添加劑:防銹劑、有??屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。
有些?家會有微乳液的分類;通常認為是介于乳化液和半合成切削液之間的類別。
乳化液的稀釋液在外觀上呈乳??;半合成液的稀釋液通常呈半透明狀,也有?些產品偏乳??;全合成液的稀釋液通常完全透明如?或略帶某種顏?。
切削液配?
主要成分有:??醇、四硼酸鈉、偏硅酸鈉、磷酸鈉。
??醇:??醇??醇?名“?醇”、“1,2-亞?基?醇”,簡稱EG。化學式為(HOCH2)?,是最簡??醇:
單的?元醇。??醇是???臭、有甜味液體,對動物有毒性,?類致死劑量約為1.6g/kg。??醇能與?、丙酮互溶,但在醚類中溶解度較?。?作溶劑、防凍劑以及合成滌綸的原料。??醇的?聚物聚??醇(PEG)是?種相轉移催化劑,也?于細胞融合;其硝酸酯是?種炸藥。
四硼酸鈉:四硼酸鈉,或稱硼砂,分?式Na2B4O7·10H2O,是?常重要的含硼礦物及硼化合四硼酸鈉:
物。通常為含有??晶體的??粉末,易溶于?。硼砂有?泛的?途,可?作清潔劑、化妝品、殺?劑,也可?于配置緩沖溶液和制取其他硼化合物等。硼砂常指四硼酸鈉的??合物,即Na2B4O7.10H2O,但市售硼砂往往已經部分風化。
偏硅酸鈉:偏硅酸鈉是普通泡化堿與燒堿?熱反應?制得的低分?晶體,商品有??、五?和偏硅酸鈉:
九?合物,其中九?合物只有我國市場上存在,因其熔點只有42℃,貯存時很容易變為液體或膏狀,正逐步被淘汰,但由于?些?戶習慣和?些領域對結晶?不是很在意,九?偏硅酸鈉還是有?定市場。
磷酸鈉:磷酸鈉(化學式:Na3PO4)為磷酸鹽,是?種?機化合物。?般磷酸鈉指的是??磷酸鈉:
?合磷酸鈉(Na3PO4·12H2O)。???合磷酸鈉在?燥空?中風化,且將其加熱?100°C時,會失去結晶??成為??物。
乳化切削油配?
主要成分有:?油磺酸鈉、聚氧?烯烷基酚醚、氯化?蠟、環烷酸鉛、三?醇胺油酸皂、?速機械油、妥爾油酸鈉鹽、?油酸鈉鹽、合成脂肪酸、聚??醇、?業機械油。
?油磺酸鈉:別稱:烷基磺酸鈉、T702防銹劑、?油磺酸鈉T702;分?式:R-SO3Na(R=C14?油磺酸鈉:
~C18烷基);結構式為:RSO3Na、其中R為平均14~18個碳原?的直鏈脂肪族烷基;溶解性:溶于??成半透明液體,對酸堿和硬?都?較穩定;
氯化?蠟:氯化?蠟是?蠟烴的氯化衍?物,具有低揮發性、阻燃、電絕緣性良好、價廉等優氯化?蠟:
點,可?作阻燃劑和聚氯?烯輔助增塑劑。?泛?于?產電纜料、地板料、軟管、?造?、橡膠等制品。以及應?于涂料、潤滑油等的添加劑。
環烷酸鉛:制備?法由環烷酸鈉與?酸鉛復分解置換?得。先將環烷酸加?升溫?90-100℃,再緩緩加?30%的氫氧化鈉溶液進?皂化,?溶液透明,得環烷酸鈉,再??酸鉛復分解置換得粗品,經?洗滌,加熱脫?得成品環烷酸鉛。
三?醇胺油酸皂:油酸皂對動植物油、礦物油、機油、?臘、潤滑油等具有良好的清洗能?,三?醇胺油酸皂:
并具有很好的防銹能?。?屬切削液中可作清洗部分,同時具有良好的潤滑性能、???屬的防腐性,并有很好的冷卻和防銹功能,?于鋼、鐵、鋁、合?鋼、低合?鋼、鐘表元件等?屬加?半成品清洗劑,有防銹作?。在?般?業作為乳化劑,對礦物油、植物油、蠟垢有較好的乳化性能。
?速機械油:?速機械油?稱?速錠?油。輕質機械油的?種。粘度較低的潤滑油。由?油餾?速機械油:
分經硫酸精制或溶劑精制并加?抗氧劑?得。要求潤滑性能好,對機械零件磨損?;穩定性好,長期使?不易變質;顏?淺,不污染紗布。主要?于轉速?、負荷輕的紡織機械摩擦部分,如細紡機、捻線機、粗紡機、針織機的?推軸承,也適?于其他?轉速低負荷的機械及?些?動控制儀表的潤滑。主要質量指標是粘度、閃點、凝固點等。
合成脂肪酸:合成脂肪酸是以?油產品經化學合成?法制得的脂肪酸。?作制皂的原料。其碳合成脂肪酸:
數為10~18,碳數較低的部分?于其他?業。?蠟氧化法?產合成脂肪酸的原料為C21~28,餾程為350~420℃的正構烷烴(俗稱?蠟),也有?餾程為320~450℃的正構烷烴。
聚??醇:?毒、?刺激性,具有良好的?溶性,并與許多有機物組份有良好的相溶性。它們聚??醇:
具有優良的潤滑性、保濕性、分散性、粘接劑、抗靜電劑及柔軟劑等,在化妝品、制藥、化纖、橡膠、塑料、造紙、油漆、電鍍、農藥、?屬加?及?品加?等?業中均有著極為?泛的應?。
防銹極壓乳化油配?
主要成分有:氯化?蠟、硫化油酸、?油磺酸鋇、油酸、三?醇胺、機械油。
氯化?蠟:氯化?蠟是?蠟烴的氯化衍?物,具有低揮發性、阻燃、電絕緣性良好、價廉等優氯化?蠟:
點,可?作阻燃劑和聚氯?烯輔助增塑劑。?泛?于?產電纜料、地板料、軟管、?造?、橡膠等制品。以及應?于涂料、潤滑油等的添加劑。將計量的液體?蠟加?反應釜中,在攪拌下滴加氯化亞砜,回流5~7h后,常壓回收過量的氯化亞砜。??、NaOH?溶液依次洗滌減壓脫??含?量?于2%,出料為成品。
?油磺酸鋇:?油磺酸鋇是?前國內應?較多的緩蝕劑。根據不同的使?條件?般添加量在1-?油磺酸鋇:
10%。它具有優良的抗潮濕、抗鹽霧、抗鹽?和?置換性能,對多種?屬具有優良的防銹性能。適?于防銹油脂中作防銹劑,如配制置換型防銹油、?序間防銹油、封存?油和潤滑防銹兩?油及防銹脂。?油磺酸鋇的靜態腐蝕試驗情況較好,對鋼、黃銅、紫銅、鋁合?、鋅等多種?屬?腐蝕作?。
油酸:油酸是?種單不飽和Omega-9脂肪酸,存在于動植物體內。化學式C18H34O2(或
油酸:
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH)。將油酸加氫加成得到硬脂酸。油酸的雙鍵反式異構體稱為反油酸。作為化學試劑、?作?譜對?樣品及?于?化研究,核定鈣、氨、銅,測定鎂、硫等。
三?醇胺:精制?法:?業品的三?醇胺含量在80%以上,其余含有1.0%以下的?,2.5%以下三?醇胺
的?醇胺和15%的??醇胺以及少量的聚??醇等雜質。精制時??蒸?蒸餾除去?醇胺,加?氫氧化鈉使三?醇胺成堿?屬鹽?析出,分離后中和,再進?減壓蒸餾得純品。
機械油:?油潤滑油餾分經脫蠟、溶劑精制及??處理?得的?般質量的潤滑油。通常只加抗機械油:
氧化添加劑。機械油分為?速機械油和普通機械油,分別?于紡織機械錠?、普通機床等?般機械的潤滑,按50℃運動粘度分牌號。
切削液配方?
1、 透明水溶性切削液
配方1(%)透明水溶性切削液
乙二醇? 65.8;四硼酸鈉? 3.0;偏硅酸鈉? 1.0;磷酸鈉? 0.2;水? 余量。
本液用于結構鋼的車削、研磨和鉆孔,使用時用水稀釋3倍。
……
共三種配方。
2、 乳化切削油
配方1(%)石油磺酸鈉? 13;聚氧乙烯烷基酚醚(OP-10)? 6.5;氯化石蠟? 10~30;環烷酸鉛? 5;三乙醇胺油酸皂? 2.5;高速機械油(5號)? 余量。
本油用于金屬加工的擠壓、車、鉆等到工序,使用濃度為本乳化油的5%~30%.。
配方2(%)妥爾油酸鈉鹽? 4.5~5.5;石油酸鈉鹽? 4.5~5.5;C1-4合成脂肪酸? 2.5~4;聚乙二醇? 1.5;工業機械油? 余量。
……
共五種配方。
3、 防銹極壓乳化油
配方1(%)氯化石蠟? 10;硫化油酸? 9;石油磺酸鋇? 20;油酸? 2;三乙醇胺? 5;機械油(10號)? 余量。
本油主要用于重載切削加工,可代替植物油及硫化切削油。以20%的濃度使用。防銹性能良好。
……
共兩種配方。
4、 其他切削液
配方1(份)硫化切削油
硫化棉子油? 500;棉子油? 1350;硫磺? 70;機械油(10號)? 2200.。
配方2……
共有四種配方。
切削液的配方研究:?
?水基切削液具有優良的冷卻和清洗性能,但潤滑和防銹性能差,因而應用范圍受到限制。以松香、順酐和多元胺等原料合成了非離子表面活性劑H,同是以油酸和三乙醇胺為原料合成油酸三乙醇胺酯,經實用證明:以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復合配制而成的水基切削液,具有優良的潤滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
? 現代機械加工向高速、強力、精密方向發展,超硬、超強度等難加工材料的發展也使切削加工的難度日益增加。這兩方面的原因導致切削加工過程中的摩擦力、摩擦熱大幅度提高,這就要求金屬加工液具有更好的潤滑、冷卻、清洗、防銹性能,以便獲得理想的加工表面。礦物潤滑油的潤滑、防銹性能優越,但冷卻、清洗性能差;乳化液和水基切削液的冷卻、清洗性能優良,但潤滑、防銹性能差。水基切削液除具有乳化液的所有性能外,其潤滑、冷卻、防銹性能亦達到或超過乳化液的標準要求。因而水基切削液已成為國內外機械加工中提高加工性能的發展方向[l]。在水基切削液中添加油性添加劑和極壓添加劑,是改善水基切削液潤滑和防銹性能的有效途徑。以松香、順酐和多元胺等原料合成的非離子表面活性劑H具有優異的潤滑和防銹性能,油酸三已醇胺酯是優良的油性添加劑,以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復合配制而成的水基切削液,具有優良的潤滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
? ? ? 1、非離子表面活性劑H的合成
? 在催化劑存在下,反應溫度為160~200℃時,松香[3]與順酐進行共聚反應,共聚物進一步與多元胺發生中和反應,生成了非離子表面活性劑H。產物為紅棕色粘稠液體。實驗測定了順酐,松香及其聚合物的紅外光譜[2],證明了反應的發生。
? 2 油酸三乙醇胺酯的合成
? 油酸是重要脂肪酸之一,其潤滑性能很好,但它是非水溶性的。要把它添加在水基切削液中,必須在其分子鏈中引入親水基團。三乙醇胺分子中含有三個一OH基團,它可與酸發生酯化反應[4]。
? 在130~160。C條件下,油酸與三已醇胺的初始反應摩爾比不超過1:3時,油酸的COOH基團與三乙醇胺的一0H基團發生酯化反應,生成了油酸三乙醇胺酯,油酸三乙醇胺酯是一種優良的水溶性油性劑。經四球機檢測:5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大無卡咬負荷PB值可達700N,用MPV一200摩擦磨損試驗機測定其摩系數為0.070。?
? 3 新型水基切削液的配方及工藝流程
? (1)新型水基切削液的配方
? 作者研制的新型水基合成切削液,主要成份有:非離子表面活性劑H、油酸三乙醇胺、極壓抗磨劑、防腐劑及消泡劑等。其中非離子表面活性劑H、油酸三乙醇胺由自己合成,其他組分均為市售。各組分配比通過實驗選定如表1所示。
? (2)工藝流程
? 新型水基合成切削液的工藝流程如下:
? 非離子表面活性劑H的制備一油酸三乙醇胺的合成一各組分混合一攪拌一一+加入消泡劑一裝桶。4新型水基切削液的質量指標
? 按照國標(GB6144—85)進行檢測,新型水基切削液的質量指標如表2所示。
?4、 應用結果及理論分析
? (1)應用結果
? 新型水基切削液研制完成之后,先后在渝州齒輪廠、大江車輛制造廠進行試用,都獲得了比較理想的效果。綜合起來,產品有如下特點:
? 1)冷卻性能突出。能大大帶走切削熱和充分冷卻刃具的切削刃,使其保持硬度、強度和銳利的切削能力,從而提高了工作效率。
? 2)潤滑性能優越。在切削區能形成潤滑油膜,切削液最大無卡咬負荷PB值達到686N以上。因而能大大降低切削力和降低刀具及砂輪的消耗。同乳化油相比,表面加工精度顯著提高。
? 3)該潤滑切削液在使用中可以滲入工件切削表面的極細微裂縫中,使表面金屬晶格脆化,使切削加工容易進行。
? 4)具有很好的流動性和良好的清洗性。同乳化油相比,可提高工件光潔度l~2級。
? 5)具有優良的穩定性。在存儲和使用時,不分層及析出沉淀物,不易腐敗,不產生防礙工人健康的氣體。同時該產品不含對人體有害的亞硝酸鈉和礦物油,工作環境干凈無味,加工時能清晰觀察工件表面。
? 6)具有優良的化學、熱安定性和防銹性。在高溫、高壓與空氣接觸中不分解、不變質、不腐蝕金屬表面。加工件常溫下兩周內不生銹。
? 7)新型水基切削液的總體性能與礦物油相當,但成本不到礦物油的一半。
? 8)新型水基切削液的工作廢液少,易于處理,大大地減少了環境污染。
? (2)理論分析
? 1)潤滑性能分析
? 在金屬切削加工中,大多數摩擦屬于邊界潤滑摩擦。在邊界潤滑中,由于不存在完全的油膜,其承載能力已與油的粘度無關,而取決于潤滑液的油性,即潤滑成分是否包含著對金屬存在強烈吸附的原子?
?
?
團,能在切削界面形成物理吸附膜。?
? 非離子表面活性劑H中的極性基團對金屬有較大的親合能力,很容易吸附在金屬表面上,形成吸附潤滑膜。因其疏水基團較大,并有芳環結構,具有油性劑的作用。同時非離子表面活性劑H含有N非活性極壓元素,它兼有油性劑和極壓劑的雙重功效。再與加入的極壓抗磨劑協同作用,形成高強度物理和化學吸附膜,使之在高壓、高溫和激烈摩擦作用下不致于破壞。能防止或減小工件、切屑、刀具三者之間的直接接觸,達到減小摩擦及粘結的目的,起到極好的潤滑作用。
? 油酸三乙醇胺是一種陽離子表面活性劑,作為油性劑添加在切削液中,易在刃具與切削工件之間形成物理吸附膜,從而起到潤滑作用。另外,油酸三乙醇胺與極壓抗磨劑也有良好的協同抗磨作用,亦可使潤滑性能顯著提高。
? 2)清洗性能分析
? 切削液清洗性能的好壞,與切削液的滲透性和流動性緊密相關,表面張力低、滲透性和流動性好的切削液,清洗性能就好。
? 新型水基切削液中由于有含量不低的非離子表面活性劑H和陽離子表面活性劑油酸三乙醇胺的存在,二者協調作用,極大地降低了切削液的表面張力,明顯地增強了切削液的滲透性和流動性。因而具有很好的清洗性能。
? 3)冷卻性能分析
? 切削液的冷卻作用,取決于它的導熱系數、比熱、汽化熱及汽化速度等。水的導熱系數為油的3~5倍,比熱為油的2~2.5倍,故水的冷卻性能比油優越很多。新型水基切削液中含有90%以上的水分,所以冷卻性能突出。
? 4)防銹性能分析
? 非離子表面活性劑H本身具有防銹和防腐作用,與加入的防腐劑產生復合增效作用,在金屬表面形成吸附保護膜層,鈍化膜層,從而阻滯了陰、陽極腐蝕過程,由于有致密的履蓋膜,能有效地抗拒介質中的水分子、氧及其他腐蝕性物質的浸入,具有優良的防腐、防銹性能。
? 5、 結論
? (1)以松香、順酐和多元胺等原料合成的非離子表面活性劑H,具有優異的潤滑、防銹和清洗性能。
? (2)油酸三乙醇胺酯是一種優良的水溶性油性劑。
? (3)以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復合配制而成的水基切削液,具有優良的潤滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。是水基切削液的重大突破

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