潤滑油知識
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金屬切削油選用優(yōu)質(zhì)礦物基礎(chǔ)油,以硫化豬油為主要極壓添加劑,復(fù)配不同比例的防銹劑、防霉劑,催冷劑等添加劑合成,產(chǎn)品因此具有優(yōu)良的對數(shù)控機床本身、刀具、工件的徹底保護性能。具有的潤滑極壓效果,有效保護刀具并延長其使用壽命,可獲得極高的工件精密度和表面光潔度。金屬切削液大概可分為三大類,油性切削油、水溶性切削油、合成切削油,今天斯卡蘭(SKALN)小編與大家探討下油性切削油的重要特征及潤滑過程原理。
油性切削油一般多以低粘度礦物油為基質(zhì),再與其它添加劑混合制成,使用時不需要再稀釋。 礦物油有許多不同的種類,而其特性也有所不同。有些適合做切削油,有些則不適合,中東的油和委內(nèi)瑞拉的油不相同,即使同一區(qū)域不同油井所的油也不盡相同。通過種種煉制過程,在一定程度內(nèi),可以改變油品的特性。但油的某些特性是難以改變的,也就是說在添加劑加入前,選擇合適的基礎(chǔ)油。
礦物油是多種碳氫化合物的混合物,因為碳鏈接構(gòu)的不同,而有石蠟基、環(huán)烷基及芳香烴基等幾類不同的成份類別。其中以石蠟基油比例較高,含芳香烴較少的基礎(chǔ)油用來制造切削油較佳。這種成份的油品,可以用特殊溶劑煉制技術(shù)得到,同時也具有高黏度指數(shù)的特性。這種油品在高溫下,黏度較穩(wěn)定。高黏度指數(shù)油品因為具有以下特性:
1.不易氧化,使用壽命較長;
2.對溫度變化影響較小,在高溫下(如刀具前端)薄膜強度較佳;
3.對皮膚較無害(在高黏度指數(shù)油品煉制過程中,可將一些有致癌因子的芳香烴結(jié)構(gòu)除去);
4.機械的橡膠部分較不易損害。
油性切削油的重要特性如下:
黏度性
黏度是油品維持本身稠度的能力,在油性切削油中扮演重要角色。低黏度油較稀薄,有較好的滲透力及濕潤力,如果選擇適當?shù)奶砑觿?,可使油更快速的到達切削區(qū)。并且因為稀薄,其冷卻、清洗能力均較佳。高黏度油較稠密,分子較大,有較佳的潤滑性及較大的金屬表面隔離能力,但是流動性及冷卻性不如低黏度油。
潤滑性
金屬在切削時,隨著工件材料的不同和切削速度的不同,會產(chǎn)生不同的熱量和壓力,潤滑作用主要是牽涉到刀具面在滑動區(qū)間的潤滑,潤滑過程包含三種基本機械理論:
a.液動潤滑
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(物理上分離)液動潤滑是潤滑油介于刀具面和工作面之間作物理分離,并無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。黏度較高或較稠的油具有較大的分子,因此有較佳的分離效果。在刀具滑動區(qū)間有較大負荷及壓力時,礦物油的黏度會升高,因此改進了它的潤滑性,這種特性稱為彈性液動潤滑。但是在滑動區(qū)間內(nèi),刀具與工作件在加工時所產(chǎn)生的壓力過高時仍會將油擠出,因此以具有物理上分離特性的純礦物油作為潤滑油使用,并非是十分有效的方法。單靠礦物油潤滑只能從事一般金屬的輕負荷加工,如果要用于硬性金屬(不銹鋼、合金鋼等)加工,則需另外加添加劑。
b.邊際潤滑
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在邊際潤滑中,將極性物質(zhì)加入礦物油中,會在工件面和刀具面形成有化學(xué)鍵結(jié)合的有機薄膜。這種薄膜會黏附在金屬表面,因此耐磨性比單純以油分子隔離工件及刀具的效果更好。脂類物質(zhì)早已用為礦物油添加劑,用來制成可產(chǎn)生合適有機薄膜的潤滑油,脂類對改進切削有極顯著的效果,這有助于刀具壽命的延長。常用的脂類添加劑有油酸脂、硬脂酸脂、菜籽油和它們的衍生物,目前亦有為數(shù)眾多的合成脂類被使用。天然脂類、脂酸類和它們的衍生物能與金屬表面形成單一分子薄膜,這種碳氫鍵薄膜會形成金屬外表皮,這種膜是由金屬與脂類反應(yīng)所產(chǎn)生,稱為肥皂金屬。脂類添加劑會產(chǎn)生有機膜,它可以避免金屬的直接接觸,直到溫度升高至薄膜的熔點之前都有保護效果。其溫度約在100℃~200℃,例如在易削鋼和銅合金等原料的低負荷加工時就會達到此溫度。使用在更高壓、高溫度的加工時,則需加入極壓添加劑。
c.極壓潤滑
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在大多數(shù)的切削加工中,刀具前端溫度高于邊際潤滑溫度的范圍,因此需要使用能產(chǎn)生較高熔點薄膜的添加劑。這種添加劑為無機物,氯及硫是兩種較常用的元素。當使用氯、硫添加劑時,添加劑與金屬表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),形成一層低摩擦力的金屬衍生物薄膜。它具有類似干式潤滑的效果,可以防止金屬表面的磨損及熔合,氯膜可耐600℃,而硫膜可耐1000℃。氯、硫為極壓添加劑,氯以氯化礦物油型態(tài)加入。硫可以許多型態(tài)加入切削油中,一般以硫化脂*普遍。
硫化脂如討論它與銅反應(yīng)情形,可區(qū)分為活性硫和非活性硫兩種,活性硫會造成銅銹,非活性硫因為硫與脂結(jié)合物化學(xué)安定性高,所以和銅不反應(yīng)。硫也可以用溶解方式來加入礦物油或脂肪中,在這種情形下,活性極大,此種混合物一般稱為硫化油。
經(jīng)過實地觀察得知,如果將硫和氯二者加入切削油中,比個別只加入一種的效果好。確切的原因并不十分了解,可能的解釋是硫可將加工溫度降低至某個程度,在那溫度下氯的效果極顯著;亦可能是混合型態(tài)的硫/氯所形成的薄膜較強,故而有較佳的潤滑性。
切削油中的硫及氯在切削區(qū)之前,亦可能以滲透方式進入金屬結(jié)構(gòu)中,因此降低了金屬強度,使切削加工易于進行。