機(jī)械行業(yè)中，切削液被廣泛應(yīng)用於各種切削加工過程，例如車削、銑削、磨削、鉆孔等，以使加工參數(shù)得到優(yōu)化。

　　在切削液技術(shù)的發(fā)展過程中，我們可以看到兩個(gè)特點(diǎn)：第一，切削液的產(chǎn)品數(shù)量越來越多，種類越來越齊全，功能也越來越細(xì)化。針對不同的加工方式，都有相應(yīng)的切削液與之對應(yīng)。第二，切削液的技術(shù)越來越完善，因此加工效率得以不斷提高。

　　除此之外，伴隨著現(xiàn)代制造業(yè)的高速發(fā)展和人們對環(huán)保的日益重視，切削液技術(shù)也處於改良和更新的循環(huán)中，新型切削加工技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

　　切削液技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　面對切削液市場發(fā)展日趨成熟、切削液產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家都制定了相關(guān)的切削液分類標(biāo)準(zhǔn)。美國材料協(xié)會制定了金屬加工液及相關(guān)材料分類標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2881—03，日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會在2000年也制定了新的切削液標(biāo)準(zhǔn)JIS K2241。

　　我國於1989年制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7631.5—1989《潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品(L類)的分類第5部分：M組(金屬加工)》，將金屬加工潤滑劑分為兩大類，即以強(qiáng)調(diào)潤滑性為主的加工類型和以強(qiáng)調(diào)冷卻性為主的加工類型。值得一提的是，與美國材料協(xié)會制定的標(biāo)準(zhǔn)相同，我國的這些分類標(biāo)準(zhǔn)囊括了金屬成形加工，如鍛壓、沖壓、拉拔、軋制中所用的潤滑劑，而非本文所討論的去除加工(即切削加工)類型的潤滑劑，故不再冗述。

　　雖然各種分類標(biāo)準(zhǔn)各有不同，但根據(jù)切削液的組成和狀態(tài)，都大致按照水基和油基兩大類來進(jìn)行劃分。

　　水基切削液需要用水稀釋後加以使用，根據(jù)稀釋後的狀態(tài)可分為乳化切削液、微乳化切削液、合成切削液。乳化切削液的原液一般不含水，加水配制後的切削液呈乳狀;合成切削液原液一般不含油，因此可以與水互溶，配制後的切削液多為透明;微乳化切削液原液中含油量(即油性添加劑含量)較小，而表面活性劑、防劑含量較大，加水配制後呈半透明微乳狀，外觀介於前兩者之間。

　　油基切削液(亦稱切削油)一般直接使用，基本成分是基礎(chǔ)油。根據(jù)不同的加工需要，加以性質(zhì)不同的各種添加劑，就形成了種類不同的切削油。油基切削液按照基礎(chǔ)油和添加劑的不同，大致可分為純礦物油、純合成油、活性極壓切削油、非活性極壓切削油和減摩切削油。

　　切削液工藝技術(shù)

　　如上所述，切削液一般以基礎(chǔ)油或油性添加劑為載體，通過在基礎(chǔ)油或油性添加劑中加入多種具有不同性質(zhì)和功能的添加劑并進(jìn)行混合，就形成了切削油或水性切削液的原液。因此，添加劑是金屬切削液工藝技術(shù)中的核心要素，優(yōu)良的添加劑配方成為企業(yè)提高自身品牌市場競爭力的必要條件。

　　金屬切削液在機(jī)械去除加工中的主要作用是冷卻、潤滑、清洗和防。由於液體的對流和氣化可以降低刀具和工件表面的溫度，從而防止了工件表面的灼傷和形變。

　　與此同時(shí)，切削液清洗并帶走了切削中產(chǎn)生的碎屑，避免其夾雜在工件和刀具之間發(fā)生二次切削，以致影響工件的表面質(zhì)量。除了水溶性合成切削液，其余切削液中的油性化合物(來自基礎(chǔ)油或油性添加劑)通過其極性基團(tuán)吸附在工件表面并形成了一層油膜，會減少切削過程中的摩擦。

　　在含有極壓添加劑的切削液中，鹵素、硫、磷等元素組成的化合物與工件表面的金屬在高溫高壓下的瞬間發(fā)生反應(yīng)，形成具有抗剪切力較小的物質(zhì)層，在減小摩擦力的同時(shí)，還防止了金屬表面的粘合。

　　此外，在切削液中還需加入抗氧化劑(防止切削油在高溫高壓下氧化)、抗氣化劑(防止切削液揮發(fā)產(chǎn)生霧狀液體)、消泡劑(防止切削液在噴淋時(shí)產(chǎn)生泡沫而導(dǎo)致干磨現(xiàn)象)。

　　在水基切削液中，還有一些特殊的添加劑，如防劑(防止金屬蝕)、表面活性劑(降低油層的表面張力，改變體系的介面狀態(tài))、防腐殺菌劑(防止微生物的生長導(dǎo)致切削液變質(zhì))、穩(wěn)定劑(保護(hù)乳化狀態(tài))等。

　　值得注意的是，當(dāng)這些添加劑被混合到切削液中形成成品後，不僅要保證這些物質(zhì)之間相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還要確保切削液在工件加工中性能持續(xù)定且不與加工金屬發(fā)生不必要的、不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)變化。

　　切削液在金屬加工中的應(yīng)用

　　前面提到，不同的切削液應(yīng)用於不同的切削方式。因此，在切削液的實(shí)際操作中需要根據(jù)自身情況選擇適宜的切削液。

　　首先，需要考慮的是水基切削液和油基切削液的選擇。一般來說，油基切削油價(jià)格更高，綜合性能更為優(yōu)越。對於較為昂貴的機(jī)床或者如果要求工件獲得最佳的表面質(zhì)量并最大限度地延長刀具的壽命，建議采用切削油;如果以加工效率和成本作為主要參考的因素，則可選用水基切削液。

　　其次，要參照機(jī)床本身的特性。通常，機(jī)床制造商往往會針對他們自己的設(shè)備推薦一些品牌的切削液，這是因?yàn)樗麄冊谠O(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)就考慮了切削液的使用情況。比如一些開放式的機(jī)床就不能用油性的切削液，以免切削油大量揮發(fā)而耗散。

　　第三，由於刀具和工件的材質(zhì)不同，其耐高溫性、可切削指數(shù)、硬度等也就各自相異，此時(shí)就要分別選用不同的切削液。例如金剛石刀具硬度非常高，為達(dá)到良好的冷卻效果，一般采用水基切削液;對於硬度較低的工件進(jìn)行加工，如齒輪，就需要采用粘度較高的切削液，以防止表面劃傷。

　　第四，金屬切削的具體加工方式也會要求相應(yīng)的切削液與之配合。在當(dāng)代機(jī)械加工中，切削方式多種多樣，如車削、銑削、鉆孔、拉削、磨削等。就精加工和重度切削而言，操作方式無疑對切削液提出了更高的要求。

　　最后，加上成本核算和環(huán)境評價(jià)，消費(fèi)者就可以合理地選擇出適合於自身加工特點(diǎn)的切削液了。

　　切削液市場調(diào)查分析

　　

　　在汽車行業(yè)不斷發(fā)展壯大、機(jī)加工產(chǎn)品出口日益規(guī)模化等因素的刺激下，我國機(jī)械加工業(yè)的總體水平也不斷得到提升。據(jù)估算，我國目前金屬加工潤滑劑的市場總需求約為25萬噸，按照加工和用途的不同類型進(jìn)行劃分，各自所占的比例如表1所示，其中切削加工(即去除加工)液占到加工潤滑劑總消耗量的38%。

　　

　　就切削液而言，從其分類來看，目前的用戶大多偏好水基產(chǎn)品，即可溶性切削液和乳化液，這一比例大約占到市場份額的70%;從使用切削液的行業(yè)分布來看，各行業(yè)所占的比例大致如表2所示;從切削液的品牌來看，目前占據(jù)市場份額前列的大都是來自國外的切削液品牌。

　　造成這一現(xiàn)象的主要原因是一些國外品牌歷史悠久，有的甚至擁有百年以上歷史。這些公司的研發(fā)實(shí)力深厚，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定并且與世界上先進(jìn)的機(jī)床商保持著良好的合作關(guān)系，擁有研發(fā)和實(shí)踐的優(yōu)先平臺，因此長期在添加劑技術(shù)專利領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先。

　　另一方面，國產(chǎn)品牌往往依靠較低的價(jià)格來爭取市場，成本的壓縮又導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量得不到提高，最終難以獲得市場認(rèn)可。因而這樣的市場策略必須在創(chuàng)新型技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的宣導(dǎo)和推廣下得到改變。大力提高企業(yè)自身的技術(shù)創(chuàng)新能力，不斷推進(jìn)企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā)，才能全面提升企業(yè)自身品牌的市場競爭力。

　　切削液的未來趨勢

　　縱觀21世紀(jì)的切削液市場，一些新興切削技術(shù)和相應(yīng)的產(chǎn)品接連面世。面對人類環(huán)保意識的提高，市場對於切削油綠色環(huán)保性能的要求越來越高。例如用生物可降解的、不含芳香烴的聚烯烴合成類物質(zhì)代替礦物油作為切削油的基礎(chǔ)油，用鎢酸鹽、鉬酸鹽代替水基切削液中的具有毒性的防添加劑的方法逐漸得到推廣。

　　追求加工效率和生產(chǎn)質(zhì)量是工業(yè)永恒的主題，性能卓越、穩(wěn)定，使用周期長而持久的切削液產(chǎn)品也逐漸受到市場青睞。雖然這類產(chǎn)質(zhì)量高價(jià)貴，但市場用戶也慢慢習(xí)慣對生產(chǎn)成本進(jìn)行綜合核算，以此去衡量切削液產(chǎn)品的性價(jià)比。

　　隨著加工分類越來越細(xì)，切削液也有非標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢。例如針對高速磨削，有的企業(yè)研發(fā)出了高性能磨削油，從而改變了以往用切削液代替磨削油的操作方式。

　　除此之外，還有將液態(tài)氮作為切削液、選擇適當(dāng)用量的切削液以達(dá)到最佳切削效果、干切削等新技術(shù)，這不再一一詳述。就整體趨勢而言，新興切削技術(shù)將以追求高效率、高性能、低污染和低能耗為目標(biāo)，引領(lǐng)切削液工藝技術(shù)不斷向前發(fā)展。（本文作者：魏欣陽重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）

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