潤滑油,技術

潤石月刊

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研發進行時

淺色合成潤滑脂固體添加劑配伍研究

    合成潤滑脂由于其使用溫度高,常規硫磷添加劑無法發揮有效的抗磨作用,甚至會影響潤滑脂的高溫性能。因此為提高潤滑脂的抗磨積壓性能(特別是使用溫度超過180度的產品),可行的技術是使用固體添加劑。但是常用的固體添加劑如石墨、二硫化鉬、二硫化鎢,只能制成深色產品;聚四氟乙烯微粉單獨使用對降低四球的摩斑直徑效果不明顯。

    因此在淺色潤滑脂中必須尋找新的固體添加劑配伍,以期達到良好的減摩和抗磨作用,同時固體添加劑又有良好的化學惰性——至少保證在300度以下部分解。

新型鋁腐蝕添加劑組合研制

    目前,為提高金屬加工液的鋁腐蝕性能,通常采用添加含磷添加劑技術,即在配方中加入有機磷(磷酸酯)或磷酸鹽(無機磷)添加劑。

    有機磷添加劑由于分子結構不同,鋁腐蝕抑制作用差異較大,并且幾乎所有有機磷添加劑泡沫都較大;無機磷添加劑,如磷酸三鈉,雖然有較好的鋁腐蝕抑制作用,且泡沫較低,但容易引發真菌滋長,并且排放后會對水體的有較大的污染,主要表現在藻類大量繁殖。

    我們正在針對半合成和全合成加工液的特點,開發無磷添加劑配方,即通過添加劑的協和效應提到抑制鋁腐蝕作用,而非完全依靠添加劑來抑制鋁腐蝕。 

 

我公司切削液研發特點

    隨著現代機械制造業的快速發展,切削技術和切削工藝的不斷創新對切削液的性能提出了更高要求。尤其是近年來環境保護和人類健康日益成為全社會關注的焦點,而切削液會對環境和人體造成污染和損害,因此切削液的使用和廢液處理已受到環保法規日益嚴格的制約。在工業發達國家,使用切削液加工時產生的煙霧量也要受到嚴格限制,對某些切削液廢液及帶有切削液的切屑要求必須作為有毒材料加以處理,其處理成本不斷提高。為了適應社會發展的要求,我公司新研發的新產品需要具有以下特點。

    1、高性能、長壽命、低污染

    近年來,我國進口數控機床、加工中心等先進制造設備越來越多,所需切削液若長期依賴進口,因價格昂貴,將使生產成本大幅度上升。因此,研制高性能切削液以替代進口產品已成當務之急。目前,我國水基切削液的使用范圍越來越廣,且已開始從乳化液向性能好、壽命長的合成切削液、微乳化液過渡。在發達國家,微乳化液已普遍使用,并正在大力研究環保型切削液。

    目前,國內外切削液研究的重點內容包括:研制高性能切削液,研究延長切削液使用壽命的供液方法以減少廢液排放量;研究更有效和更?濟的廢液處理方法,除使其達到排放標準之外,還應盡可能減少有害污染物在環境中的積累。

    2、切削液的適當用量

    傳統的切削液供液方法常采用澆注法,尤其對于水基切削液,通常是將一定壓力、較大流量的切削液噴射覆蓋到切削區,以起到潤滑、冷卻等作用。在加工條件發生變化時,如在更換工件材料或更換刀具類型及幾何參數的情況下,通常也不會(或很少)調整切削液用量。美國密執安技術大學對切削加工中有關切削液的適當用量問題進行了研究,試圖在滿足加工要求的情況下,使切削液用量最少,與切削液有關的費用也降至最低。他們在福特公司所做的試驗中,對切削液的濃度、工件材料、刀具類型及幾何參數等都進行了測試與研究,并對工件表面粗糙度、積屑瘤和切削力等作了分析,通過試驗得出了最適當的切削液用量。美國 Thyssen制造公司正全力研究“最小潤滑”加工技術,使切削液液流或氣霧通過刀具作用于加工區域,切削液的流量由CNC程序控制,效果十分理想。

    3、開發傳統切削液的替代品

    在這方面研究最多的是液氮冷卻。氮氣是大氣中含量最多的成分,液氮作為制氧工業的副產品,資源十分豐富。以液氮作為切削液,使用后直接揮發成氣體返回大氣中,不會產生任何污染物,從環保角度看,是一種極有前途的切削液替代品。液氮冷卻的利用方法之一是將液氮作為切削液直接噴射到切削區。美國懷特州立大學的S.Y.Hong和印度工學院的S.Paul分別在車削和磨削加工中對液氮冷卻進行了理論和試驗研究,結果表明,在超低溫加工狀態下,刀具材料能夠保持良好的切削性能,可提高切削效率和加工質量;同時液氮可顯著降低磨削區溫度, 減少磨削燒傷。液氮冷卻的另一種利用方法是間接利用,即不將液氮直接噴射到切削區。美國林肯大學的Z.Y.Wang在多晶體CBN刀具上部的方盒內儲存液氮,由進口輸入,從出口流出,用這種方式車削燒結氮化硅時,刀具壽命延長了10倍,磨損降低1/4。美國標準和技術國際研究所的Evans用金剛石刀具切削不銹鋼時,利用液氮冷卻刀桿或夾具,減少了刀具磨損,加工表面粗糙度低于Ra0.025μm。

    4、干切削

    目前,國外已有嚴格的法規限制某些切削液的使用,且廢液處理費用極高,如德國每年廢液處理約耗資10億馬克。因此,在美國、德國等工業發達國家均大力倡導采用干式切削工藝。目前采用干式切削加工鑄鐵材料已無問題,如美國LeBlong Makino公司提出的“紅月牙”鑄鐵加工法,采用陶瓷和CBN刀具,在高速和大進給量加工時,使熱量很快聚集到刀具前端,使其呈紅熱狀態,當工件被加熱到371°時,其屈服強度減小,可獲得較高的金屬切除率。鋁材在發動機及動力系統中應用量很大,因此鋁材的干式切削也受到重視。另外,對鋼和鎂等材料的干式切削工藝也在研究之中。

    綜上所述,目前,我們正在努力探索減少或消除環境污染的切削加工方法,但研究目標大多集中在不使用傳統切削液的加工上。從目前的發展情況看,無論液氮冷卻、噴氣冷卻或干切削,雖然各有特點和優勢,但也有其局限性,如上述三種方法都存在切屑形成過程中潤滑性差的問題,因而不得不使用一些潤滑劑;另外,目前的機床主體多為鑄鐵材料,而工件切削后新生的金屬表面具有極強的化學活性,暴露在空氣中均會很快生銹。如用液氮、噴氣冷卻或干式切削,則后續工序中必須增加機床和工件的防銹處理,而防銹液、清洗液等同樣會污染環境。由此可見,在切削加工領域,離全面取代采用傳統切削液的濕式加工還相當遙遠,而現代切削液的研究開發就顯得更為迫切。目前研究開發的重點是:

    大力開發對生態環境和人類健康負作用小、加工性能優越的切削液, 朝著對人和環境完全無害的綠色切削液方向發展;同時,努力改進供液方法,優化供液參數和加強使用管理,以延長切削液的使用壽命,減少廢液排放量;此外,還應進一步研究廢液的回收利用和無害化處理技術。

 

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