在机械加工过程中,我们常使用到多种切削液,如水溶剂切削液、普通乳化液、极压乳化液、矿物油、植物油乃至极压切削油等。每个种类都有其独特优势,如水溶剂的冷却功能最强,极压切削液则具备出色的润滑性。接下来,我将详细解读如何根据工件材料,刀具材质以及加工特性等因素来科学地选择适合的切削液。
首先,让我们关注一下工件材料的特性。有些难切削材料,例如硬度高达65至70HRC的材料,其抗拉强度甚至超过了45号钢的3倍。此类材料在加工过程中,通常切削力较同种不锈钢更高达200%-250%。同时,许多难切削材料有着热硬性强、加工硬化显著的特点,导致刀具不断被损坏。此外,一些化学活性大的材料,在切割过程中容易与刀具发生结合反应,使刀具受到严重的磨损。对于这类情况,应根据每种材料的性能、切削特点以及不同加工阶段来挑选合适的切削液,以提高加工效率并减少浪费。另外,例如加工铸铁、铸铝等脆性金属,一般不建议使用切削液,以免导致切屑阻塞冷却系统或者粘附在机床表面不易清理。
处理有色金属或铜合金材料时,由于它们耐受含硫切削液的腐蚀能力较弱,故不应选择含硫切削液,而可以选择普通乳化液或切削油作为替代品。需要注意的是,在处理镁合金时,万万不可尝试使用切削液,因为这样可能会引发火灾。
二、依据刀具材质选择应用
工具钢刀具:此类刃具可承受约200至300摄氏度的高温,适合对普通金属进行加工,但因其耐热性能有限,推荐使用冷却效果较强的乳化液予以配合。
高速钢:这是由铬、镍、钨等多种贵重元素混合而成的高级钢材制成,其耐热性明显优于工具钢,可以承受600摄氏度的高温。在低速与中速加工条件下,可用油基或乳化液;但在高速加工情况下,由于热量剧增,故需用水基切削液。
金刚石刀具:具有无与伦比的高硬度,通常采用干式切削技术。
三、按工艺需求挑选合适切削液
粗加工:鉴于切削余量和吃刀量较大,可能导致大量切削热生成,加速刀具损耗,故应选择以散热为主的乳化液或合成切削液。
当用高速钢刀具处理低碳钢时,选用3%-5%的乳化液即可;而如果加工铝合金、铜合金,则需要选用5%-7%的乳化液。而对于铸铁和铸铝,一般不加切削液。同时,还要关注切削速度。若切削速度较慢(低于每分钟5米),例如齿轮的滚齿、插齿以及刨床的拉削等场合,刀具主要因机械摩擦而磨损,因此需要切削液具备良好的润滑能力,此时选用切削油最为适宜。
精心制作要求:为了减少零件加工过程中的切屑,减少磨损和保证工件的表面质量和平滑性,需要选择具备优良渗透能力,润滑效果以及一定冷却力度的切割液。在高速钢或硬质合金工具对碳钢进行精加工时,可以尝试选用含10%-15%比例的乳化液。当对铜或铝合金进行精细加工时,若想获得更高质量及表面光洁度,我们建议使用含有10%-20%乳化液。对于低速运转情况下,为了加快切割液的渗透速度,减缓刀具与工件之间的摩擦并抑制积屑瘤的生成,我们建议使用占比15%-10%的极压乳化液;而中速运转条件下,可以选择使用含8%-10%乳化液或离子型切割液,以防止机械磨损、热磨损和电化学腐蚀等问题。
四、根据设备类型挑选合适切割液:在选择切割液时,需要充分考虑设备的结构特点是否能够适应切割液的使用需求。例如那些经过特殊设计的多轴自动车床、齿轮加工机床等设备,其本身就已经考虑到了使用油基切割液的可能性,并采取相应措施来保护设备内部免受水气侵蚀。由于这些设备通常依靠油基切割液进行轴承和接近工作区部分的润滑,因此我们强烈推荐使用油基切割液。反之,如使用水基切割液,则可能引起水溶性液体侵入轴承及设备内部造成腐蚀和磨损问题。同时,水基切割液渗入液压系统后可能导致液压油变成油包水或水包油的乳化体,从而影响粘度变化,改变液压油特性,最终影响设备液压系统的正常运作。请记住,以上所述仅为一些基本常识,在实际操作中还需根据具体情况做出合理判断。