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| 切削液 |
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中文名；切削液 外文名；cutting fluid, coolant 發明者；約翰·威爾金森 用 處；有色金屬切削、加工 |
切削液（cutting fluid, coolant）是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業用液體，切削液由多種超強功能助劑經科學複合配合而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防鏽性能、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、防鏽效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用於黑色金屬的切削及磨加工，屬當前最領先的磨削產品。 切削液各項指標均優於皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防鏽等特點，並且具備無毒、無味、對人體無侵蝕、對設備不腐蝕、對環境不污染等特點。[1]
目錄
歷史
人類使用切削液的歷史可以追溯到遠古時代。人們在磨製石器、銅器和鐵器時，就知道澆水可以提高效率和質量。在古羅馬時代，車削活塞泵的鑄件時就使用橄欖油，16世紀使用牛脂和水溶劑來拋光金屬盔甲。從1775年英國的約翰·威爾金森（J．Wilkinson）為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研製成功鏜床開始，伴隨出現了水和油在金屬切削加工中的應用。到1860年經歷了漫長發展後，車、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現，也標誌着切削液開始較大規模的應用。
19世紀80年代，美國科學家就已首先進行了切削液的評價工作。 F·W·Taylor發現並闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高30%～40%的現象和機理。針對當時使用的刀具材料是碳素工具鋼，切削液的主要作用是冷卻，故提出「冷卻劑」一詞。從那時起，人們把切削液稱為冷卻潤滑液。
隨着人們對切削液認識水平的不斷提高以及實踐經驗的不斷豐富，發現在切削區域中注入油劑能獲得良好的加工表面。最早，人們採用動植物油來作為切削液，但動植物油易變質，使用周期短。20世紀初，人們開始從原油中提煉潤滑油，並發明了各種性能優異的潤滑添加劑。在第一次世界大戰之後，開始研究和使用礦物油和動植物油合成的複合油。1924年，含硫、氯的切削油獲得專利並應用於重切削、拉削、螺紋和齒輪加工。
刀具材料的發展推動了切削液的發展，1898年發明了高速鋼，切削速度較前提高2～4倍。1927年德國首先研製出硬質合金，切削速度比高速鋼又提高2～5倍。隨着切削溫度的不斷提高，油基切削液的冷卻性能已不能完全滿足切削要求，這時人們又開始重新重視水基切削液的優點。1915年生產出水包油型乳化液，並於1920年成為優先選用的切削液用於重切削。1945年在美國研製出第一種無油合成切削液,全球一款全合成金屬切削液由Cimcool辛辛那提銑床公司（後更名為辛辛那提—米拉克龍）率先研製成功，並且以獨特的粉紅色來標記該產品，CIMCOOL 是革命性的。在其誕生的1945年，切削液只有純油和像牛奶一樣的乳化液可選。 CIMCOOL由於是水基產品，其冷卻性能是純油的2倍，與油不一樣的，它沒有煙霧、不會有火災隱患，加工後的部件清潔。與乳化液相似，CIMCOOL保持了出色的冷卻性能，藉助獨特的化學合成潤滑劑，其潤滑性得以發展，允許更高的切削速度並改善了刀具壽命。CIMCOOL對細菌攻擊顯示出較高的抵抗能力，它的透明性能對於工業來說樂於接受。CIMCOOL是金屬加工液體科技領域向前邁出的意味深長的一步，其它公司紛紛轉而研發化學金屬加工液推動了切削液技術的發展。隨着先進制造技術的深入發展和人們環境保護意識的加強，對切削液技術提出了新的要求，它必將推動切削液技術向更高領域發展。
分類
分類
水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於產品中基礎油的類別：乳化液是僅以礦物油作為基礎油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有礦物油又含有化學合成基礎油的水溶性切削液；全合成切削液則是僅使用化學合成基礎油（即不含礦物油）的水溶性切削液。
每一種類型的切削液都會含有除基礎油以外的各種添加劑：防鏽劑、有色金屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。
有些廠家會有微乳液的分類；通常認為是介於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白色；半合成液的稀釋液通常呈半透明狀，也有一些產品偏乳白色；全合成液的稀釋液通常完全透明如水或略帶某種顏色。
金屬切削加工液（簡稱切削液）在切削過程中的潤滑作用，可以減小前刀面與切屑、後刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤滑膜，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能。 在磨削過程中，加入磨削液後，磨削液滲入砂輪磨粒－工件及磨粒－磨屑之間形成潤滑膜，使界面間的摩擦減小，防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑，從而減小磨削力和摩擦熱，提高砂輪耐用度以及工件表面質量。
檢測項目
切削油的質量檢測有哪些項目？
切削油的主要質量控制指標有粘度、閃點、傾點、脂肪含量、硫含量、氯含量、銅片腐蝕、水分、機械雜質、四球試驗等。關於測定方法可參考有關的試驗方法標準，在此僅對部分項目給予簡單說明。
脂肪含量
脂肪是切削油中的油性添加劑，是劃分切削油類別的一個重要指標。脂肪在切削油中可起到降低摩擦係數、減少刀具磨損的作用(對防止後刀面的磨損尤為有效)。加有較多脂肪的切削油特別適合於有色金屬加工以及切削量不大但產品精度及光潔度要求高的場合(如精車絲槓)。一般可用皂化值來大致判定其脂肪含量。切削油中脂肪含量過高或其質量控制不當，容易在機器上形成粘性物質造成機件運動不靈活，嚴重時會變成漆膜即所謂「穿黃袍」。
氯含量
切削油中氯主要來自含氯的極壓劑。氯需要在較高含量(大於1%)時，方可顯現出有效的極壓作用。如果氯含量不足1%，可以認為它不是為了提高潤滑性。一般含氯極壓切削油其氯含量都在4%以上，最高時可達30%～40%。但出於職業衛生及環保方面的考慮，有些國家已對切削油中氯的最高含量做了規定，如日本的JIS規定氯含量不得超過15%。氯對不鏽鋼的加工以及在拉拔成型加工中都非常有效。其缺點是不夠穩定，遇水或溫度過高時會分解產生HCl引起腐蝕、生鏽。
硫含量
切削油中硫來自兩個方面。一個是加入的含硫極壓劑，另一個是來自其他沒有極壓作用的含硫化合物，如基礎油中原有的天然硫化物以及防鏽劑、抗氧劑等。有效的硫只需很低含量(0.1%)即可產生明顯的極壓效果。含硫極壓劑對抑制積屑瘤特別有效，沒有簡單的方法能分別測出有極壓性的硫和沒有極壓性的硫。所以很難僅僅依據其硫含量(特別是硫含量不高時)判斷其極壓性如何。不過多數切削液製造廠家在其產品說明書中都標明加入的極壓劑硫含量。
銅片腐蝕
測定的方法是銅片法。腐蝕活性的大小用級數表示，1～2級為低活性或非活性，3～4級為高活性。級數越大，腐蝕活性越強。銅對硫很敏感，用此法可以判斷切削油中有沒有含硫極壓劑和極壓劑的活性大小(注意：此法不能判斷含硫劑的多少)。此項目也是劃分切削油類別的一個重要指標。
高速鋼
這種材料是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩(有的還含有鋁)為基礎的高級合金鋼，它們的耐熱性明顯地比工具鋼高，允許的最高溫度可達600℃。與其他耐高溫的金屬和陶瓷材料相比，高速鋼有一系列優點，特別是它有較高的堅韌，適合於幾何形狀複雜的工件和連續的切削加工，而且高速鋼具有良好的可加工性和價格上容易被接受。使用高速鋼刀具進行低速和中速切削時，建議採用油基切削液或乳化液。在高速切削時，由於發熱量大，以採用水基切削液為宜。若使用油基切削液會產生較多油霧，污染環境，而且容易造成工件燒傷，加工質量下降，刀具磨損增大。
硬質合金
用於切削刀具的硬質合金是由碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)和5-10%的鈷組成，它的硬度大大超過高速鋼，最高允許工作溫度可達1000℃，具有優良的耐磨性能，在加工鋼鐵材料時，可減少切屑間的粘結現象。在選用切削液時，要考慮硬質合金對驟熱的敏感性，儘可能使刀具均勻受熱，否則會導致崩刃。在加工一般的材料時，經常採用干切削，但在干切削時，工件溫升較高，使工件易產生熱變形，影響工件加工精度，而且在沒有潤滑劑的條件下進行切削，由於切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨損也加快。硬質合金刀具價格較貴，所以從經濟方面考慮，干切削也是不合算的。在選用切削液時，一般油基切削液的熱傳導性能較差，使刀具產生驟冷的危險性要比水基切削液小，所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。在使用冷卻液進行切削時，要注意均勻地冷卻刀具，在開始切削之前，最好預先用切削液冷卻刀具。對於高速切削，要用大流量切削液噴淋切削區，以免造成刀具受熱不均勻而產生崩刃，亦可減少由於溫度過高產生蒸發而形成的油煙污染。
陶瓷
採用氧化鋁、金屬和碳化物在高溫下燒結而成，這種材料的高溫耐磨性比硬質合金還要好，一般採用干切削，但考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高，也常使用水基切削液。
金剛石
具有極高的硬度，一般使用於切削。為避免溫度過高，也像陶瓷材料一樣，許多情況下採用水基切削液。
維護
切削液要滿足冷卻、潤滑、清洗、防鏽四個目的，因此從這四方面着手。
1.冷卻
高水基切削液在常規使用狀態時的含水量95%以上，磨削時含水量在97%以上；
2.潤滑
水溶性潤滑劑(聚乙烯醇、甘油)。
3.清洗
在切削液中採用非離子性表面活性劑(如平平加、太古油)和陰離子表面活性劑(烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉)進行復配，能起到顯著降低切削液表面張力的作用，達到清洗的目的。
4.防鏽
水溶性防鏽劑品種較多，通常分為有機防鏽劑與無機防鏽劑兩類。一般採用鉬酸鈉（0.05%）替代亞硝酸鈉，以減少污染；和有機防鏽劑（硼胺）複合使用，達到很好的防鏽效果。
切削液的維護工作主要包括以下幾項：
1 ．確保液體循環路線的暢通
防止雜油、雜物，特別是食物或布料等混入供液系統，及時排除循環路線的金屬屑、金屬粉末、黴菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成堵塞。
2 ．抑菌
切削液 ( 特別是乳液 ) 抑菌生長的重要性是人所共知的。可採用定期投入殺菌劑和用超微過濾等手段抑制細菌的繁殖。
3 ．切削液的淨化
污染切削液的物質主要是金屬粉末和砂礫細粉、飄浮油和游離水、微生物和繁殖物，特別是毛霉目真菌。浮油是厭氧菌滋生的溫床，如不及時除去，切削液將很快發臭。
4．調整濃度
每天用折光儀檢測切削液的濃度，並及時調整，正確的濃度可以保證切削液的穩定性。
切削液內所含的固體粉末來源於加工件和刀具。這類固體不但易堵塞管路並有以下危害：
飄浮油是指機床傳動和液壓系統用油因機床密封不嚴漏入切削液系統的油。飄浮油的危害是使切削液系統的某些材料膨脹變形，干擾了乳化液的乳化平衡，使乳化液失去穩定性。而且飄浮油常浮於乳液油表層，阻擋了乳化液和空氣的接觸，導致乳化液缺氧，使厭氧菌快速繁殖，加速乳化液的腐敗變質。
切削液被上述三類物質污染後，如採取分別去除污染的方法，手續十分繁瑣。開發了超細過濾方法，可除去固、液和大部分菌類污染物。但被超細過濾的切削液只限於含油少的微乳液或合成液，其成分在低濃度時不會構成膠束或其它凝聚物。
性能評定
要選擇一個標準來判定切削液性能優劣是比較困難的，而根據這個標準建立一個評價切削液效率的試驗過程同樣是一件難事。這個問題從實驗室轉移到工廠中會更複雜，但也可通過下述方法對切削液的性能作出評價。
刀具壽命
採用刀具壽命評價切削液性能時，存在的主要問題是試驗結果與工廠所測數據間的相關性常常很差。因為對直刃刀具有效的切削液對成型刃刀具並不一定同樣有效，反之亦然。此外，切屑厚度對切削液的適應性也有影響。 若在同一特定加工條件下對幾種切削液進行評價則要容易得多，因為通過測定刀具銳利度的變化值可得到刀具的平均壽命。此評定即便簡化了過程，但試驗費用卻很昂貴。
光潔度
表面光潔度試驗不如刀具壽命試驗複雜，可採用一根試驗長棒，用同一刀具進行切削加工，通過表面粗糙度測量儀獲得試驗數據來評價切削液的性能優劣。 此評定試驗，切削類型是很重要的。如在平面銑削中，光潔的表面是由第二切削刃形成的，而在外圓銑削中，則是由主切削刃（軸向平行）形成新生面。因而由一種加工方法獲得的數據不能用於另一種加工的評定。
冷卻性能
採用某些專業技術測量切削液在實際加工中的冷卻能力可判定其效率。由於刀-屑界面的溫度與刀具壽命有很好的相關性，因而刀具工作熱電偶是一項非常有用的技術。但其不足之處是不能區分溫度降低是由於切削液的熱傳遞還是由於加工中所產生熱量少所致。
潤滑效率
切削液潤滑效率的測定需採用一台機床刀具測力計。在切削加工試驗中，切削液的潤滑作用降低了進刀力和切削力。通過測定力的變化可計算切削液的潤滑效率。 切削力隨進刀量的增加而增加，隨切削液潤滑效率的提高而降低。若對刀具施加恆定的進刀力，則切削液的潤滑效率越高，進刀量越大。這套試驗評定裝置對刀屑之間的摩擦變化十分靈敏，但需一台設備以保證施加在切屑刀具上的進刀力恆定。
生理影響
生理影響評價可通過操作人員來進行，如採用類似於過敏試驗的醫學研究技術進行皮膚刺激反應等。操作人員的不同生理反應會影響到他對切削液的評價。
皮膚刺激
工人在金屬加工車間工作，頻繁接觸到金屬加工液。市場上很多的切削液成分對人體皮膚的刺激嚴重，造成手部皮膚發紅，瘙癢，接觸性皮炎和蛻皮。長期的接觸到有毒性成分的切削液，有毒物質從人體的皮膚吸收，導致慢性中毒。
故在使用金屬切削液時企業應選用安全環保、無毒和高性能的切削液。同時在生產時配備安防產品，維護員工的身體健康。
國家對環境保護、廢水處理的要求，節約成本的需求、企業為工人提供一個安全的工作環境和保護員工的健康的要求中將使安全、無毒、低氣味同時長效和高性能的金屬加工液的暢銷。
使用方法
日常使用濃度不大於5%，即5公斤以下本產品加95公斤左右的普通自來水混合使用。根據使用的條件不同，使用濃度可在1%-5%；粗加工濃度低些，使用濃度可在1%-3%。（特殊工藝和有特殊要求的材料除外）
由於各個生產廠家的使用方法不同，以此為類。但請在使用前閱讀購買廠家的使用說明。
1、大罐包裝，1000升容量塑料大桶（較少廠家提供此規格的包裝）；
2、大桶包裝，最常見為200升規格的鐵桶；部分廠家提供208升或209升規格；
3、小桶包裝，最常見為18升或20升規格的塑料桶；部分廠家提供25升規格。
參考來源