油性不锈钢切削油的特征及润滑原理
发布时间:2023-12-29  浏览量:413
摘要:黏度是油品维持本身稠度的能力,在油性切削油中扮演重要角色。低黏度油较稀薄,有较好的渗透力及湿润力,如果选择适当的添加剂,可使油更快速的到达切削区。
油性切削油的重要特性如下:

1. 黏度

黏度是油品维持本身稠度的能力,在油性切削油中扮演重要角色。低黏度油较稀薄,有较好的渗透力及湿润力,如果选择适当的添加剂,可使油更快速的到达切削区。并且因为稀薄,其冷却、清洗能力均较佳。高黏度油较稠密,分子较大,有较佳的润滑性及较大的金属表面隔离能力,但是流动性及冷却性不如低黏度油。

2. 润滑

金属在切削时,随着工件材料的不同和切削速度的不同,会产生不同的热量和压力,润滑作用主要是牵涉到刀具面在滑动区间的润滑,润滑过程包含三种基本机械理论:

a. 液动润滑

(物理上分离)液动润滑是润滑油介于刀具面和工作面之间作物理分离,并无化学反应发生。黏度较高或较稠的油具有较大的分子,因此有较佳的分离效果。在刀具滑动区间有较大负荷及压力时,矿物油的黏度会升高,因此改进了它的润滑性,这种特性称为「弹性液动润滑」。但是在滑动区间内,刀具与工作件在加工时所产生的压力过高时仍会将油挤出,因此以具有物理上分离特性的纯矿物油作为润滑油使用,并非十分有效的方法。单靠矿物油润滑只能从事一般金属之轻负荷加工,如果要用于硬性金属(不锈钢、合金钢等)加工,则需另外加添加剂。

b. 边际润滑

在边际润滑中,将极性物质加入矿物油中,会在工件面和刀具面形成有化学键结的有机薄膜。这种薄膜会黏附在金属表面,因此耐磨性比单纯以油分子隔离工件及刀具的效果更好。脂类物质早已用为矿物油添加剂,用来制成可产生合适有机薄膜的润滑油,脂类对改进切削有极显著的效果,这有助于刀具寿命的延长。常用的脂类添加剂有油酸脂、硬脂酸脂、菜籽油和它们的衍生物,目前亦有为数众多的合成脂类被使用。天然脂类、脂酸类和它们的衍生物能与金属表面形成单一分子薄膜,这种碳氢键薄膜会形成金属外表皮(如图表49所示),这种膜是由金属与脂类反应所产生,称为「肥皂金属」。脂类添加剂会产生有机膜,它可以避免金属的直接接触,直到温度升高至薄膜的熔点之前都有保护效果。其温度约在100℃~200℃,例如在易削钢和铜合金等原料的低负荷加工时就会达到此温度。使用在更高压、高温度的加工时,则需加入极压添加剂。

c. 极压润滑

在大多数的切削加工中,刀具前端温度高于边际润滑温度的范围,因此需要使用能产生较高熔点薄膜的添加剂。这种添加剂为无机物,氯及硫是二种较常用的元素。当使用氯、硫添加剂时,添加剂与金属表面产生化学反应,形成一层低摩擦力的金属衍生物薄膜。它具有类似干式润滑的效果,可以防止金属表面的磨损及熔合,氯膜可耐600℃,而硫膜可耐1000℃。氯、硫为极压添加剂,氯以氯化矿物油型态加入。硫可以许多型态加入切削油中,一般以硫化脂为普遍。

硫化脂如讨论它与铜反应情形,可区分为「活性硫」和「非活性硫」二种,活性硫会造成铜锈,非活性硫因为硫与脂结合物化学安定性高,所以和铜不反应。

经过实地观察得知,如果将硫和氯二者加入切削油中,比个别只加入一种的效果好。确实的原因并不十分了解,可能的解释是硫可将加工温度降低至某个程度,在那温度下氯的效果极显著;亦可能是混合型态的硫/氯所形成的薄膜较强,故而有较佳的润滑性。


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切削油中的硫及氯在切削区之前,亦可能以渗透方式进入金属结构中,因此降低了金属强度,使切削加工易于进行。