集中冷卻液系統(tǒng)切削液的選用、管理與維護(hù)

金輝

（BP中國工業(yè)油品有限公司，上海 200127）

集中冷卻液系統(tǒng)切削液的選用、管理與維護(hù)

金輝

（BP中國工業(yè)油品有限公司，上海 200127）

文章系統(tǒng)地介紹了金屬加工用切削液的分類、特點(diǎn)及使用范圍;并針對(duì)切削液的不同特點(diǎn)詳細(xì)介紹了其在目前機(jī)械加工行業(yè)中選用原則，尤其是在汽車、制冷行業(yè)使用大型集中冷卻液系統(tǒng)的切削液的選擇;切削液能否正常的使用，系統(tǒng)初裝中的設(shè)備、水質(zhì)、稀釋液配制的起著重要的作用，錯(cuò)誤的操作有可能造成切削液不可彌補(bǔ)的損傷;日常管理與維護(hù)是此后切削液性能與使用壽命的又一個(gè)保證，對(duì)于大型集中冷卻液系統(tǒng)切削液的管理與維護(hù)做了詳細(xì)的闡述，包括主要監(jiān)測指標(biāo)滴定濃度與折光濃度的差異，硬度的控制范圍，細(xì)菌的檢測，電導(dǎo)率及防銹性能的要求等等。

集中冷卻液系統(tǒng);切削液;選用;管理與維護(hù)

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了汽車、制冷、設(shè)備制造等行業(yè)的擴(kuò)張式增長。獨(dú)資、合資制造企業(yè)的不斷涌入，新的生產(chǎn)線的不斷引進(jìn)，加快了各種新工藝、新設(shè)備、新管理模式的應(yīng)用。新型的生產(chǎn)流水線作業(yè)不僅加快了生產(chǎn)節(jié)拍、提高了加工精度，也對(duì)生產(chǎn)中使用的金屬加工液提出了更高的要求。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)器、壓縮機(jī)等的生產(chǎn)線中已經(jīng)逐步由以往的單機(jī)供液的方式向集中供液的方向上轉(zhuǎn)變。同時(shí)集中供液的系統(tǒng)也逐漸由較小的30～50 t向100～300 t的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變［1］。

在使用切削液的過程中，有很多廠家由于對(duì)切削液的選取、使用和維護(hù)方法了解不夠，出現(xiàn)了集中冷卻液系統(tǒng)的切削液使用壽命較短，加工精度不高，部件銹蝕等問題。因此，在切削液使用過程中，合適有效的管理與維護(hù)是非常必要的，它不僅可以確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，還可以相應(yīng)的節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。

1切削液的分類及選用

1.1 切削液的分類

切削液按礦物油在其中的含量及液滴的大小等可以分為三類:乳化液、半合成切削液及全合成切削液［2］。

乳化液是比較早的傳統(tǒng)型的切削液。它含基礎(chǔ)油在60%以上，液滴比較大，一般在5μm左右，因此它的稀釋液不透光而呈乳白色。其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍比較廣，潤滑冷卻能力較均衡，價(jià)格較低，廢液處理較簡單。缺點(diǎn)一是穩(wěn)定性較差，容易滋生細(xì)菌、真菌等微生物，從而降低使用壽命;二是由于液滴較大，帶走量也比較大，導(dǎo)致成本增加。乳化液可應(yīng)用于各種通用加工工藝。

半合成切削液含有較多的乳化劑，基礎(chǔ)油的含量在5%～40%之間。液滴比較小，大約在1μm左右，在稀釋后由于液滴較小的緣故光線可以部分透過，因此呈半透明狀態(tài)。它的特點(diǎn)是品種眾多、應(yīng)用范圍極廣，具有良好的綜合性能。性價(jià)比好，穩(wěn)定性強(qiáng)，通常使用壽命都在1年以上，特殊的可以達(dá)到3～5年。同時(shí)由于液滴小，相對(duì)于乳化液帶走量也較少。缺點(diǎn)是廢液處理相對(duì)復(fù)雜。應(yīng)用于各種切削、磨削加工。

全合成切削液中不含有任何基礎(chǔ)油，其中的主要成分是防銹劑、表面活性劑及一些性能添加劑。它的所有組分均是完全水溶性的，在稀釋后呈完全透明狀。它有極佳的冷卻性能、潤濕性能及沉降性，在磨削加工中使用廣泛。由于潤滑性差的原因，使其使用范圍受到了一定的限制，但是近幾年國外的一些全合成的切削液產(chǎn)品由于添加劑水平的提高已經(jīng)可以在深鉆孔、攻絲、拉削加工中使用。

1.2 集中冷卻液系統(tǒng)切削液的選用

切削液選用的原則首先要考慮到加工的工藝。例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的生產(chǎn)線中主要的加工工藝是銑削、鉆孔、絞孔及精鏜加工，因此在選擇切削液的類型上應(yīng)以半合成切削液為主。而在壓縮機(jī)氣缸、曲軸的生產(chǎn)線加工中以輕負(fù)荷的銑削和磨削為主，因此此時(shí)選用全合成的切削液比較適宜。

其次，要考慮到加工的材質(zhì)、速度與精度等。由于在實(shí)際生產(chǎn)中加工的材質(zhì)種類繁多，如高硬度合金、不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鎂合金、銅合金、普通鋼、鑄鐵等。不同材質(zhì)的產(chǎn)品在加工中所要求的切削液的加工性能、耐銹蝕性、抗硬水性都是不同的，因此切削液的選擇必須與之相適應(yīng)。同時(shí)由于加工的速度、精度不同，對(duì)于切削液的潤滑與冷卻性能的要求也不相同。通常國外的切削液基本以加工材質(zhì)的不同分為:難加工金屬如高硬度合金用切削液，有色金屬如鋁、銅合金用切削液及黑色金屬如鑄鐵、普通鋼用切削液三大類。同時(shí)每一大類又按照加工的速度、精度、難易程度分為不同的級(jí)別。國內(nèi)的切削液分類相對(duì)比較簡單，品種也相對(duì)較少，此時(shí)選用主要應(yīng)考慮到具體的功能性添加劑的種類與含量。

此外，要考慮到切削液的消耗、壽命與廢液處理等。在使用系統(tǒng)及環(huán)境相同的條件下，切削液的消耗通常半合成的要比乳化液消耗量減少20%～30%左右，全合成的要比半合成的減少6%～12%左右。集中冷卻液系統(tǒng)切削液的使用壽命通常要求不低于1年，因?yàn)橐话愕募欣鋮s液系統(tǒng)都在100 t左右，換液時(shí)間比較長，同時(shí)費(fèi)用也較昂貴。在目前的進(jìn)口生產(chǎn)線上基本都要求在2年以上。乳化液的使用壽命通常不會(huì)超過1年，半合成全合成切削液通常在1年以上，在日本及歐洲一些國家中一些大型的集中冷卻液系統(tǒng)的使用壽命已經(jīng)達(dá)到了4～6年。

集中冷卻液系統(tǒng)使用的切削液選用不同于單機(jī)切削液的選用，因?yàn)樗纳a(chǎn)工藝繁雜，加工方式較多，同時(shí)可能加工幾種材質(zhì)的部件，使用壽命也要求相對(duì)較長，所以在選用時(shí)應(yīng)以選擇高端的產(chǎn)品向下兼容為主要原則。如系統(tǒng)中有銑、鉆、絞幾種工藝則應(yīng)以鉆、絞為主;有普通鋼、鑄鐵、有色金屬則應(yīng)以有色金屬為主。

2 切削液的初裝與更換

集中冷卻液系統(tǒng)切削液使用的好壞與壽命的長短同切削液的初裝或更換新液時(shí)的流程有很大的關(guān)系。但是一般的廠家或使用者對(duì)此沒有給予充分的重視。

在切削液初裝之前一定要對(duì)設(shè)備的工作臺(tái)、管線、液箱、過濾系統(tǒng)做仔細(xì)的清洗，同時(shí)在添加清水沖洗時(shí)要添加一定量的殺菌劑、防銹劑對(duì)管線、液箱中可能留存的細(xì)菌真菌進(jìn)行徹底的殺滅及臨時(shí)的設(shè)備防護(hù)。如果是更換系統(tǒng)中舊有的切削液則應(yīng)在更換切削液前添加系統(tǒng)清洗劑對(duì)工作臺(tái)、管線、液箱、過濾系統(tǒng)中的浮油、雜質(zhì)、細(xì)菌真菌進(jìn)行清理及殺滅，再排放完廢液，清理完所有的雜質(zhì)以后再用清水漂洗，然后才能添加新液。同時(shí)配制新液時(shí)一定要用去離子水，并將原液向循環(huán)中的稀釋用水中不斷緩慢添加。原液向水中添加攪拌均勻后會(huì)得到穩(wěn)定的水包油乳液，如果順序相反則不能得到穩(wěn)定的乳液，影響切削液的穩(wěn)定性及使用性能。新液的稀釋用水指標(biāo)見表1。

表1 新液的稀釋用水指標(biāo)

3 切削液的日常管理與維護(hù)

切削液的日常管理與維護(hù)一般分為兩個(gè)方面:設(shè)備的日常管理與維護(hù)和切削液的日常管理與維護(hù)。

3.1 設(shè)備的日常管理與維護(hù)

每天定期檢查管路、過濾系統(tǒng)、進(jìn)排液系統(tǒng)的使用狀況，尤其是過濾系統(tǒng)的鏈軌、濾布及出液口的泵送壓力等，要仔細(xì)檢查，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，避免影響生產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 切削液日常管理與維護(hù)

切削液的日常管理與維護(hù)包括:日常檢測與現(xiàn)場問題快速處理兩個(gè)方面。

3.2.1 日常檢測

浮油:浮油通常是由于系統(tǒng)中設(shè)備的潤滑油品泄漏產(chǎn)生，也有一些是由于切削液不穩(wěn)定造成其中的基礎(chǔ)油析出產(chǎn)生的。它對(duì)于切削液的危害非常大。由于油的密度低于水，因此切削液箱中的大量浮油，會(huì)隔絕切削液與空氣接觸，造成厭氧菌的大量快速繁殖，直接威脅到切削液的使用壽命，當(dāng)浮油超過0.5%時(shí)必須采取措施立即清除。

濃度:現(xiàn)場快速檢測濃度使用折光儀，而實(shí)驗(yàn)室檢測一般使用的是滴定方法。當(dāng)切削液使用時(shí)間比較短，或雖經(jīng)長時(shí)間的使用，但狀況還比較好的情況下，二者的數(shù)值應(yīng)比較接近。當(dāng)使用時(shí)間比較長，切削液的性能已經(jīng)大幅度下降時(shí)，二者的數(shù)值會(huì)相差很大，多的時(shí)候可以達(dá)到3%～4%之間，此時(shí)應(yīng)以滴定濃度為準(zhǔn)。某公司150 t集中冷卻液系統(tǒng)切削液使用兩年時(shí)間中的切削液濃度變化情況見圖1。

圖1 150t集中冷卻液系統(tǒng)切削液使用兩年時(shí)間中的切削液濃度變化情況

pH值:pH值是切削液維護(hù)中的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它是在現(xiàn)場沒有細(xì)菌板測試的情況下快速反應(yīng)細(xì)菌繁殖程度的一個(gè)參照物。切削液中的有機(jī)組分是細(xì)菌的良好食物，細(xì)菌在繁殖的同時(shí)產(chǎn)生大量的酸性物質(zhì)，中和掉了切削液中正常的堿性物質(zhì)，使得切削液的pH值下降。切削液與pH值之間的實(shí)測數(shù)據(jù)見圖2。

硬度:硬度是指切削液中鈣、鎂離子的含量。硬度過高會(huì)使切削液不穩(wěn)定，同時(shí)會(huì)降低切削液的抗銹蝕能力，嚴(yán)重的還會(huì)使切削液破乳，產(chǎn)生油水分離現(xiàn)象。硬度過低又易引起切削液起泡。適宜的切削液硬度應(yīng)保持在50～150μg/g之間。

硬度的不同表示方法:

德國:（dHO）1dHO=17.8μg/g碳酸鈣;

法國:（FHO）1FHO=10μg/g碳酸鈣;

英國:碳酸鈣當(dāng)量的μg/g濃度。

圖2 切削液與pH值之間的實(shí)測數(shù)據(jù)

電導(dǎo)率:電導(dǎo)率大小顯示著切削液中導(dǎo)電離子的多少。導(dǎo)電離子過多會(huì)使切削液的防銹性能下降。

細(xì)菌真菌:切削液中的細(xì)菌通常是指厭氧菌，厭氧菌在沒有氧氣的條件下繁殖很快，當(dāng)細(xì)菌的數(shù)量達(dá)到107時(shí)，經(jīng)過一兩周切削液就會(huì)腐敗變質(zhì)報(bào)廢了。真菌的繁殖則對(duì)系統(tǒng)的管線有著堵塞的危險(xiǎn)，因此當(dāng)檢測出切削液中的細(xì)菌超過105，真菌為一個(gè)+時(shí)就應(yīng)及時(shí)添加殺菌劑進(jìn)行殺滅。

防銹性能:切削液規(guī)范的防銹性能測試到目前為止還沒有統(tǒng)一的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。原則是按照不同的加工材質(zhì)選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 現(xiàn)場問題快速處理

現(xiàn)場問題快速處理方法見表2。

表2 現(xiàn)場問題快速處理方法

4 總結(jié)

（1）對(duì)于大型集中冷卻液系統(tǒng)切削液的加工性能，精度，防銹，消耗，使用壽命等方面來說，最重要的是按照具體的加工工藝、材質(zhì)及壽命等要求正確地選擇合適的切削液。如果在切削液的選擇上出現(xiàn)了失誤，對(duì)以后的具體使用會(huì)產(chǎn)生致命的不良影響。而這些不良的影響是無法從根本上解決的。例如在空調(diào)的壓縮機(jī)部件的集中冷卻液系統(tǒng)中錯(cuò)誤的選擇了乳化液，則會(huì)造成產(chǎn)品的單件成本（切削液消耗）上升，零件磨削精度不高等直接后果。

（2）切削液的維護(hù)應(yīng)從切削液的初裝開始。應(yīng)對(duì)設(shè)備、管線、液箱等進(jìn)行徹底的清理、殺菌方可初裝新液。

（3）切削液的日常管理與維護(hù)中，氣味、pH值、硬度、細(xì)菌等都與切削液的使用效果與壽命直接相連。只有做好了及時(shí)的檢測與現(xiàn)場問題的快速處理，才可以保證它的使用效果與壽命。

5 結(jié)束語

在國內(nèi)機(jī)械加工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展過程中，集中

冷卻液系統(tǒng)正在被越來越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。相應(yīng)的大型集中冷卻液系統(tǒng)切削液的選用、日常管理與維護(hù)也越來越被人們所重視。它不僅關(guān)系到加工產(chǎn)品的精度、質(zhì)量、成本等一系列的因素，更關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。正確地選用合適的切削液產(chǎn)品，完善的管理與及時(shí)的維護(hù)正在成為企業(yè)健康發(fā)展的重要保障。

［1］傅樹琴，張璐熠，朱明.乳化切削液的維護(hù)與監(jiān)控技術(shù)［J］.汽車工藝與材料，2005（1）:39－42.

［2］T.曼格，W.德雷澤爾.潤滑劑與潤滑［M］.趙旭濤，譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

Se lec tion，Managem ent＆Maintenance of the Cutting Fluid for Centra l System

JIN Hui
（BPChina Industrial Oil Co.，LTD，Shanghai200127，China）

In this paper，the classification，characteristics and application of cutting fluid are introduced.The selection principle of the cutting fluid used in central system in currentmachinery industry is described，especially in auto，refrigeration industry.Equipment，water，diluting of initial fill are very important for the useof cutting fluid.Thewrong operation can damage the cutting fluid.Dailymanagement＆maintenance of cutting fluid can ensure itsmachining performance and prolong its life.And themanagement＆maintenance are explained detailedly，including differentconcentration between refractor＆titration，total hardness controlling，bacteria test，conductivity＆antirust performance etc.

cutting fluid for central system;cutting fluid;selection;management＆maintenance

TE626.39

A

1002-3119（2012）01-0027-03

2011－07－07。

金輝，男，工程師，1990年畢業(yè)于遼寧大學(xué)化學(xué)系，長期從事于潤滑油品的研究、生產(chǎn)、管理和維護(hù)工作，尤其在金屬加工用油、液壓油等領(lǐng)域?qū)τ谟推返倪x型、應(yīng)用、現(xiàn)場實(shí)際加工等方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，已公開發(fā)表論文數(shù)篇。