金属加工液的特点

金属加工液是机加工中非常重要的组成部分，它的主要功能是润滑、冷却、清洗和防锈，在机加工中扮演着不可替代的角色。金属加工液可以提高加工精度、减少刀具磨损、提高生产效率，选用合适的金属加工液使许多复杂和困难的加工成为可能。

金属加工液是一种以水代油在机械行业加工的润滑、冷却、清洗工艺的工艺方法，它可以代替传统的乳化油做机床加工的冷却工作润滑液。

金属加工液是一种不含矿物油和动植物油及亚硝酸钠和硫、氯型的添加剂，分为增溶液和离子型切削液两种并加入水中使用。

而乳化油是由切削油及乳化剂、耦合剂、杀菌剂、防锈剂等组成的，由极压切削油加乳化剂所组成的即成为极压乳化油。乳化油在使用时需加水稀释，稀释后的工作液呈乳白色，成为乳化液。pH值7～8这种类型的切削乳化液应用范围广泛，一般的车、钻、铣、磨都可应用，缺点是稳定性相对较差，容易滋生微生物，变质发臭、寿命较短，一般使用周期为1～2周。

金属加工液清晰透明、无毒、无刺激、无异味，pH值8.5～9.5，化学耗氧量是乳化油的1/10，可长期使用，性能稳定。特别是在切削温度的作用下，可以形成两种润滑膜，一种是化学膜，另一种是物理膜，正是这两种膜，尤其是化学膜起润滑作用，才避免了刀刃和工件直接接触，减少摩擦发热，提高了刀具的耐用度。

金属加工液的选用比较复杂，涉及到许多因素。比较重要的有工件材料、加工方式、刀具材料、应用方法，工艺要求及工艺上的某些特点和特殊情况也常常影响到金属加工液的选用。因此，金属加工液的选用正确与否，对刀具磨损及使用寿命有着直接的影响。

高速切削时，切削温度较高，要求冷却性能，一般选用水溶性金属加工液;低速中重负荷加工，要求润滑性能，一般选用切削油，以降低刀具磨损，延长刀具使用寿命，而且对整个生产成本有着重要影响。

金属加工液纷繁复杂，从组成上来讲，金属加工液大致可以分成纯油、溶性油、化学液(合成液)和半化学液(半合成液)4种类型，后3种通常也称为水基金属加工液。

1、纯油

所谓纯油型金属加工主要是指矿物油，尽管在某些特殊的场合也使用动、植物油，合成油有时也用作纯油基础油。但不论是天然油或合成油，都调合了不同的边界或极压添加剂。

纯油金属加工液不含水，润滑性优良，但冷却能力有限。对于切削余量少的精加工，使用纯油型金属加工油是个不错的选择。

2、溶性油

溶性油实际上就是水包油型乳化液(O/W)，包括粗乳化液和微乳化液。与粗乳化液相比，微乳化液的综合性能更为优异，其配方技术也复杂的多。

溶性油同时具有油的润滑性和水的冷却长处，是一类非常通用的金属加工液，使用非常广泛。在苛刻的切削或成型加工中，使用含有磷和硫极压剂的配方，1倍~5倍稀释使用。但在轻切削或磨削中，溶性油浓缩液通常只含有防锈剂，20倍~100倍稀释使用。

3、化学液(合成液)

化学液不含石油，用水稀释后形成真溶液。这类金属加工液通常被称作“合成液”。然而，不是所有的合成液都含有合成润滑剂。合成润滑剂包括聚烷撑二醇，酯和PAO。为了避免混淆，将不含油的水溶性产品称为“化学金属加工液”或“化学液”。

最初配制化学液是为磨削和轻切削加工，后来加入合成润滑剂，以及水溶性边界极压添加剂的发展，扩大了这类金属加工液的应用范围。

4、半化学液(半合成液)

半化学金属加工液具有溶性油和化学液的最优性能，这类产品同时含有水溶性添加剂、乳化剂和不少于20%的矿油的浓缩液。

1、润滑功能

金属表面在机械加工的过程中受到较大的切削力，并且有相对运动，从而在刀具与工件表面、刀具与切屑之间会产生较大的摩擦。这种摩擦现象的存在会产生较大的热量并且加剧刀具的磨损和工件表面精度的恶化，并且会降低加工效率。

金属加工液可以大大降低这种摩擦，延长刀具寿命并提高加工件表面质量。一般说来，金属加工液中的矿物油含量越高，其金属加工液的润滑性能越好，但随着金属加工液技术的发展，含有极压添加剂半合成和全合成类型的金属加工液也同样具有良好的润滑性能。

2、冷却功能

这也是金属加工液被俗称为“冷却液”的原因，因为机械加工过程中存在剪切和摩擦的双重作用，从而不可避免地会产生较大的热量，这种热量如不能被及时带走，就会造成刀具和工件之间产生高温，从而会软化刀具甚至降低工件表面的硬度，加剧刀具磨损，影响工件的表面精度。不仅如此，高温还会产生积屑瘤，造成工件加工精度偏差。

通过大流量的金属加工液的冲洗作用，可以带走机械加工过程中产生的热量，降低刀具和工件的温度，延长刀具的寿命，提高加工件的表面精度，提高机械加工的效率。

3、排屑功能

金属机械加工过程中产生的加工屑如不能被及时从加工区域移走，可能产生积屑瘤并造成已加工面的磨损。

4、防锈功能

大多数的金属材料(如铁和铸铁)在与潮湿的空气与水接触后会很快产生锈蚀，而在金属机械加工过程中，如果在两道不同工序之间，金属加工液不能提供良好的防锈功能，就可能会造成半成品产生锈蚀，从而使产品报废。

金属加工液除以上功能外，还要具有防泡沫、对环境友好、抗菌等功能，不同的机械加工方式对金属加工液的功能需求也不同，例如重负荷低速机械加工对金属的润滑性能要求更高，而高速低负荷机械加工对冷却要求更高。

金属加工液的危害：

事实上，使用金属加工液面临着健康风险。一般的金属加工液组成比较复杂，由十几种添加剂组成，配方中的添加剂在现场使用过程中会发生一些不同的变化：物理变化、化学变化和生物变化。

通常在加工过程中，操作者不可避免地接触金属加工液，如手直接抓取零件、加工中金属加工液的飞溅、吸入加工中产生的油烟、油雾等，均可能导致皮肤、呼吸道等问题。对于水基的产品来说，各家供应商都在专注于如何让切削液使用寿命更长，以减少废液排放成本和停机时间。

供应商们为此会加一些杀菌剂、腐蚀抑制剂，杀菌剂是导致皮肤过敏最常见的原因。另外，切削液一般呈弱碱性，pH值在8.5～9.8之间，而人体皮肤的pH值一般呈弱酸性，在5～5.6之间，高pH值会破坏皮肤的角质层，导致表皮层裸露在外面，使皮肤的自然保护作用降低，导致皮肤产生脱脂、红肿、皮炎等。另外，杂油、微屑可能堵塞毛孔，产生毛囊炎，出现红肿的现象。

另外，高速的切削过程通常会产生很多的油雾和蒸汽，加工中刀具的前刀面和铁屑之间会产生很高的温度，有时能达到1000℃之多，就会产生液体的蒸发，操作完成当操作者打开机床就会吸入这些蒸发物，可能导致呼吸道损伤。尤其是目前很多刀具都采用了内冷的新型结构设计，切削液与刀具或工件高速碰撞，加重了油雾的产生。而且刀具或工件的的高速旋转产生离心力，导致切削液变成雾状。

金属加工液危害的预防：

首先，我们需要对金属加工液加强监控，如切削液的浓度、酸碱度和微生物含量等;其次及时清理液槽、管道和机床并采取过滤措施。因为也许切削液寿命比较长，可以达到两三年，但这只是切削液的寿命，并不代表液槽不需要清理，液槽里会产生很多微屑、油泥，悬浮于切削液中的微屑不仅可能导致皮肤问题，还会参与二次切削，导致刀具磨损和划伤工件表面。

另外，要减少现场添加剂的使用，如杀菌剂等。切削液发臭时，不应该采取不断往里面添加杀菌剂的方式，以延长切削液的使用寿命，因为过量使用杀菌剂将导致皮肤问题。此外，老式的机床其实可以加挡液板，以防止液体溅到皮肤表面。

对于加工中产生的油雾或蒸汽，可以采用微量润滑或干式加工;择低挥发性、含抗油雾聚合物的金属加工液、及时关闭金属加工液、优化喷嘴方位等办法来减少加工中产生油雾或蒸汽。其次，通过改善通风、减少加工作业密集度、安装油雾收集器等来减少车间中的油雾或蒸汽。