油性切削油的產(chǎn)品特性
油性切削油一般多以高精煉礦物油、合成基礎油為基礎,配以各種極壓劑、防銹抗氧劑、抗油霧劑等,經(jīng)過科學配方調制而成,能適應不同金屬加工工藝。使用時不需要再稀釋。
油性切削油的重要特性 1. 黏度 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)奶砑觿墒褂透焖俚牡竭_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。2.潤滑金屬在切削時,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
(物理上分離)液動潤滑是潤滑油介于刀具面和工作面的間作物理分離,并無化學反應發(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,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
在邊際潤滑中,將極性物質加入礦物油中,會在工件面和刀具面形成有化學鍵結的有機薄膜。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的前都有保護效果。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
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,氯及硫是二種較常用的元素。
當使用氯、硫添加劑時,添加劑與金屬表面產(chǎn)生化學反應,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zui普遍。
硫化脂如討論它與銅反應情形,可區(qū)分為「活性硫」和「非活性硫」二種,活性硫會造成銅銹,非活性硫因為硫與脂結合物化學安定性高,所以和銅不反應。
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。確實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)的前,亦可能以滲透方式進入金屬結構中,因此降低了金屬強度,使切削加工易于進行。
大部分有關邊際潤滑和極壓潤滑的數(shù)據(jù)及理論都是對鐵材和鐵合金而言。對大部分其它易加工的金屬,平常是不需要使用極壓添加劑的。