减少金属切削液的种类
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虽然采用一种切削液来切削和磨削所有的工件材料在经济上可能并不可行,但许多加工车间仍然可以减少所用金属切削液的种类。
各行各业的加工车间都期望使用一种能适用于所有类型金属切削工艺和所有种类工件材料的切削液。无需因为加工的变化而不断更换切削液无疑将是一项大受欢迎的省时措施。尽管开发这样一种万能金属切削液并非毫无可能,但为了确保切削液在范围如此广泛的加工中仍然具有必需的性能其价格想必会昂贵得令人望而却步。
然而,减少加工车间所需切削液的种类仍然是可能的,这取决于车间采用的工件材料和加工工艺的不同组合形式。

适用于各种材料牌号的切削液

毫无疑问,对于某种特定材料的加工,设计一种适用于每个材料牌号的金属切削液是有可能的。例如,位于美国伊里诺伊斯州的ITW ROCOL北美公司就为铝加工开发了一种名为Rustlick Ultracut AL的切削液。该公司从事研发的化学家Lee Hitchcock 表示,具有不同粘性和硬度的铝及各种铝合金对加工提出了各种挑战,近年来,克服这些挑战已经变得尤其重要,因为有更多的汽车和飞机制造商为了提高其产品的燃料能效,已经改用重量更轻的铝材料。
在Rustlick切削液的各种特性中,最重要的一点是不会对铝合金造成污损,这对用于航空业和核工业的零件尤其重要。变色是材料被腐蚀的一种形式,当切削液的PH值水平对于被加工铝合金来说过高时,材料就会发生变色现象印H 值的范围从O到14.7为中性点。Hitchcock认为,如果切削液的PH值达到10,则表示其PH值水平高)。
Hitchcock说,可以通过去除高PH值的胺或添加防腐剂来降低切削液的PH值,以避免材料变色。ITW公司的铝加工用切削液采用了不会造成工件材料变色的胺,同时也添加了防腐剂。为了覆盖各种铝合金牌号,ITW公司在水溶性切削液中加入了一种酯类润滑剂,据称该润滑剂具有相当好的润滑性,因为该公司已在冲压和最小量润滑(MQL)加工中使用过它。

图1 Valenite公司专门为航空工业开发的切削液已进入最后测试阶段

行业通用的切削液

开发一种可普遍用于某一特定行业常用工件材料的金属切削液也已成为可能。位于美国密歇根州Madison Heights的切削刀具和切削液生产商Valenite公司为航空工业开发的一种新型半合成切削液Aerotech VP已进入生产现场试验的最后阶段(图1),顶计今年秋天就可以上市。
Valenite公司开发这种切削液的动力源于航空工业对钛合金的需求不断增长,进而对高效加工钛合金材料(如Ti6Al4V和Ti-5553)所用的切削液需求大增。该公司ValCool切削液产品经理Mark Goedtel先生表示,虽然航空零件加工车间生产的大多数零件为铝合金材料,但钛合金的应用正在不断增长。例如,波音777客机上的钛合金零部件已占到飞机总重量的7%~10%, 超过了以往任何一种波音商用飞机,而新型波音787客机的钛合金零件中将占到飞机总重量的14%。
为了满足航空工业日益变化的切削液需求,Valenite开发了一种适合加工钛合金的切削液,随后又设计了适合加工铝合金和高温合金的半合成切削液。不过,Goedtel认为,钛合金是最难加工的航空材料,其主要挑战在于材料的粘性大、导热性差。钛合金的切削参数范围也很小:切削速度为约24~30.5m/min(75~100sfm),进给量为0.15~0.20mm/r(0.006~0.008ipr)。
此外,添加某些合金元素使钛合金变得更加难以加工。以Ti -5553为例.其中添加了3%的铬.使这种通常具有很大弹性和粘性的材料又增加了磨蚀性。
在刀具-钛合金界面上产生的大部分热量都被刀具的切削刃所吸收,但切削液中包含的水份可以解决这一问题,它可确保从切削界面吸收和带走热量。水具有较高的比热,可以比油更迅速地吸收和释放热量。因此,在加工钛合金时.许多零件制造商可能会选用合成切削液。不过.Valenite仍在新开发的半合成切削液Aerotech VP中加人了较高比例(60%~70%)的油份。
Valenite公司的战略很简单:开发的切削液应具有的足够的润滑性,以减少摩擦(以及由此产生的热量),但切削液中也应包含可快速带走切削热的水份。Goedtel说,“我们的目标是防止产生过多热量,并尽快散热”。油对切削热更好的控制能力可对延长刀具寿命起到辅助作用。切削热会导致崩刃和裂纹.此类破损不仅会缩短刀具寿命,还可能导致刀具突然失效和报废。
Valenite的内部试验显示了这种切削液延长刀具寿命的潜力,将Aerotech VP半合成切削液用于Ti6Al4V和Ti-5553钛合金的切削加工时.可转位刀片式铣刀和钻头的寿命提高了3倍之多。将该切削液用于4140 钢件的切削加工时,刀具寿命提高了50%。显而易见,较长的刀具寿命意味着减少换刀,因此减少了停机时间,提高了生产率。
此外,根据所加工的工件材料,航空零件加工车间也可将Valenite切削液用于各种切削机床,包括铣床、钻床、车床和磨床。Goedtel表示.由于Aerotech VP切削液在各种加工中都表现良好,一些加工车间甚至扫算在磨削加工中使用全合成切削液。
Goedtel补充说,这种多用途的新型切削液含
本文作者:胡红兵(编译)
原载:《工具展望》2009年第1期
上载于:2010-5-31 19:10:22

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