微乳化液的原理與應用
在金屬切削加工過程中刀具與工件之間的關系十分復雜,因不同的切削過程也存在著很大差異,但其潤滑過程中的特征基本相似。在金屬切削過程中主要存在著三種變形區:第Ⅰ變形區,被切削金屬層在刀具的作用下發生塑性變形,產生剪切滑移。第Ⅱ變形區,切屑沿前刀面排出時,進一步受到前刀面的擠壓和摩擦,使靠近前刀面處的金屬纖維化。第Ⅲ變形區,已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦和回彈,造成纖維化加工硬化。
從這三個變形區來看切削液幾乎不可能進入第Ⅰ變形區,有可能進入的是第Ⅱ、第Ⅲ變形區。切削液通過切屑與前刀面之間,及切削刃與工件表面之間存在的微小間隙滲透到變形區,在刀具與切屑、刀具與工件的表面上形成吸附薄膜,呈邊界潤滑狀態,它減小了前刀面與切屑、后刀面與已加工表面之間的摩擦和變形,起到了潤滑、冷卻的作用。因此,切削液的選用是極其重要的,其潤滑性、冷卻性及清洗性是機械加工中要求具備的基本性能。
根據加工的不同,選用的切削液的性能也有其側重點,如在用絲錐攻螺紋時,一般情況下側重于切削液的潤滑性能;但在加工盲孔螺紋時,切削液的清洗性及加工后清除的難易程度則又極其重要;而在磨削加工過程中,則側重于切削液的冷卻及清洗性能等。因此,在選用切削液時必須慎重,要根據不同的加工方法、零件材質等方面來全面考慮。而微乳化液在潤滑、冷卻及清洗等各方面綜合的優良性能,為我們選用切削液時節約了很多挑選的時間。
通常,攻螺紋時使用的是一種純油性、糊狀的切削液,即白厚漆+適量的機油或煤油制成的切削液,俗稱“鉛油”,攻螺紋時需要不斷的將鉛油涂抹到刀具(絲錐)上。由于鉛油的形態,決定了鉛油的冷卻、清洗能力嚴重不足。在實踐中我們知道,用鉛油作切削液,盡管攻螺紋質量能滿足設計要求,但生產效率低,切屑清除困難,而且鉛油容易粘附在螺紋表面,清洗十分困難,對加工大型零件上的螺紋盲孔,困難尤其嚴重。
為解決這一難題,用水溶性切削液代替鉛油,是考慮的一個辦法。合成切削液雖然有良好的冷卻、清洗功能,但潤滑性能差,導致攻螺紋質量不能滿足設計要求,并且刀具壽命也較低。鉛油或合成切削液兩者各有優缺點,攻螺紋時用這兩種切削液,很難將它們的優點統一起來。
用微乳化液作為攻螺紋的切削液,在加工效率、清洗性能等方面,比用鉛油作為切削液時的性能有明顯的改善,在大批量加工螺紋孔,特別是盲孔螺紋時,用微乳化液作為切削液,應該得到大力推廣應用。
司磨削使用的切削液,一直沿用的是乳化油+水稀釋后形成的乳化液。該切削液從熱力學觀點看屬于不穩定體系,易腐敗生菌,使用期短,同時對水的要求較高,遇硬水或水中電解質含量過多時,乳化液穩定性會降低,甚至破乳影響使用。微乳化液從熱力學觀點看屬于穩定體系,不怕硬水,稀釋水可含有較多電解質,不易生菌,使用期長。
微乳化液其潤滑、冷卻、防銹及沖洗性能均達到要求,特別是在加工中心、數控車床等機床上微乳化液的應用已經取得了很好的效果。
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