金屬加工液在模具制造中的應用
隨著模具工業技術的不斷發展和**,新材料、新工藝不斷涌現,在模具加工過程中選擇合適的切削液對於保證產品加工質量,提高加工效率,減少環境污染都是至關重要的。
金屬加工液**基本的功能是潤滑、冷卻、排屑、防銹。這四個性能不是完全孤立的,既有統一面,又有對立面。如切削油的潤滑、防性能較好,但冷卻、清洗性能差;水溶液的冷卻、洗滌性能較好,但潤滑和防性能差。
一般認為,在低速重負荷切削加工(螺紋切削、擴孔和齒面切削)時,需要充分的潤滑,通常選用*壓切削油劑,切削潤滑劑的主要任務是縮小推進面與屑的粘結,作為邊界潤滑劑。在高速淺層切削加工時,冷卻是*要的,一般選用水基切削液——它的主要作用是降低摩擦熱,帶走熱量。那些切削液難以到達剪切區域的加工作業,給潤滑、冷卻造成很大困難。通常對擴孔、齒輪切削(特別是滾齒)、深孔鉆和鏜孔、攻絲(特別是盲孔)、深套孔、車螺紋加工要精心選擇適用的切削液。
實踐證明,選用合適的金屬加工液,能降低切削溫度60~150℃,降低表面粗糙度1~2級,減少切削阻力15~30%,成倍地提高刀具和砂輪的使用壽命,并能把鐵屑和灰末從切削區沖走,因而提高了生產效率和產品質量。
在模具加工過程中,刀具的作用是在主剪切區域把加工材料用強剪切力切除剝落。刀具的推進面和暴露的新鮮金屬面之間,由於強烈的附著作用使推進面受到高的應力。因切割剝落的屑要移過刀具推進面,從而形成了第二剪切區域——該區域產生的剪切作用使刀具受到**大摩擦力。在此時,潤滑和冷卻作用的重要性同時凸顯出來。值得注意的是,金屬去除類的機械加工種類很多,又各有其獨特工況。
磨削
磨削過程中磨粒與金屬表面的摩擦會產生大量熱量。當熱量聚集到一定程度時(磨削點的瞬間溫度可達1500℃,磨料與工件的磨削區域的平均溫度為500℃至800℃之間),工件表面就會出現灼傷甚至形變,因此成品的表面質量和精度將受到影響。如果改善磨削加工的操作條件,運用磨削油進行充分的冷卻和潤滑,加工過程中的一半熱能都會被冷卻劑吸收,而**終進入到工件的熱量只占到整個加工過程產生熱能的15%。因此,磨削油有效降低了工件被灼傷的機率。
磨削油以基礎油為載體,通過在基礎油中添加多種具有不同性質和功能的添加劑混合而成。目前世界上性能**好的磨削油基礎油是以乙烯為原料直接合成的聚α-烯烴。由於產物的純凈和均一性,聚α-烯烴具有其他基礎油無可比擬的卓越性能,并在一級方程式賽車的嚴酷條件下用作基礎油。由於其組成結構為純烷烴,因此具有優異的抗剪切能力和抗老化穩定性,非常適用於高速磨削的加工。
切削
近年來金屬切削液的發展和變化主要是在水溶性液體領域。這類液體以水為基質,傳熱速度高(水的傳熱速度為油的2.5倍)。等量的水吸收一定熱量後,比油的溫升要慢得多,從而提高了冷卻效果,且可減少油霧。因此,水基切削液的用量增大。
目前,水基切削液在中國切削液市場總體中約占60%,但水基切削液與油相比存在著一些問題,這包括潤滑性差,以及蝕、膠體穩定性、化學穩定性、生物穩定性、可濾性、泡沫性等方面的問題。這些因素對切削液在機床應用時的“油池壽命(SumpLife)”至關重要。