水溶性切削液的润滑作用
发布时间:2013-03-28 11:44
使用水溶性切削液的主要目的是为了减少切削能耗，及时带走切削去内产生的热量以降低切削温度、减少工具与工件之间的摩擦和磨损、提高工具的使用寿命，保证工件精度和表面质量，提高加工效率，达到更佳经济效果。
水溶性切削液在加工过程中的这些效果主要来源于其润滑作用、冷却作用和清洗作用。此外，因为水溶性切削液是油脂化学制品，直接与操作人员、工作和机床相接触，对其安全性、防锈性和腐蚀性液必须有一定的要求。
在切削过程中，由于切削区的情况十分复杂，要把水溶性切削液的作用机理解释清楚的确是相当困难的。但是，从迄今为止在金属切削液作用机理方面的研究成果中也可以梳理出一些有意义的结论。
润滑性似乎是一种只可意会不便言传的概念，几句话很难把它说清楚。润滑性包括油性、抗磨性和极压型三个方面，它们既有关联，又有区别；油性是指润滑剂减少摩擦的性能；抗磨性是指润滑剂在轻负荷和中等负荷条件下，即流体润滑或混合润滑条件下，能在摩擦表面形成薄膜，防止磨损的能力；极压型是指润滑剂在低速高负荷或高速冲击负荷条件下，即边界润滑条件下，防止摩擦面发生擦伤和烧结的能力。
由此可见，要用一个参量来表示润滑性有多么困难。尽管如此，润滑性毕竟是客观存在的润滑剂的一种物理性质。
摩擦、磨损与润滑的基本规律是在研究运动副中的摩擦磨损与润滑现象时得出的，对于理解切削加工中的摩擦磨损与润滑现象也很有帮助。必须指出，切削加工中，工具与工件表面间的摩擦、磨损与润滑同运动副工作表面间的摩擦、磨损与润滑虽有某些相似之处，当却有本质上的区别：
①从使用目的上看，使用润滑油剂于运动副中的主要目的是减少摩擦和磨损，尽量避免摩擦表面产生直接接触和已经形成的接触点向微切削转化；而切削(尤其是磨削、研磨等)加工中使用切削液的目的恰恰是要促进切削与微切削过程的发生和顺利进行。
②从接触条件上看，平面运动副为面接触，接触应力相对较小；滚动体构成的运动副和某些高副在理论上是点接触或线接触，其接触应力通常在弹性极限范围内；而切削加工中工具与工件材料在理论上虽然也是点接触或线接触，当其接触应力很大，一般均超过工件材料的强度极限，才能使材料脱离母体金属成为切屑。
③从摩擦表面状况上看，运动副接触表面大都周而复始地工作，一般不出现新生表面；而切削加工中切屑的内外表面以及工件的已加工表面都是在切削过程中一次性形成的新生表面，其表面活性大，极易与工件材料发生粘结。因此要求水溶性切削液有良好的渗透性和润滑性。
④从能量消耗和转换上看，一般来说，运动副传递总能量的95%以上用于做有用功，接触表面间的摩擦所消耗的能量只占很小部分，且接触面间一般存在润滑膜，产生的摩擦热相对较少；而切削加工中的85%-90%以上的能量消耗于材料的塑性变形和工具与切屑、工具与工件之间的剧烈摩擦，并且转化为热能，导致切削区的高温，局部可达到800℃以上，这会加速工具的磨损。因此，与运动副相比，冷却对切削过程而言有时更为重要。
⑤从作用机理上看，润滑剂的油性、抗磨性和极压性都有明确定义和标准试验方法，它们在运动副中所起到的作用是清楚的；而水溶性切削液的这些性能和作用却难以明确区分，尤其是抗磨性，对工件材料而言毫无意义。
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本文参考《切削液技术》一书。
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