切削液的理化性能都有哪些？該如何科學、恰當評價？
作者：鄭州同林潤滑實業有限公司 ?
切削加工的種類很多，加工對象和加工工具的材質、性質、形狀等也各不相同，與之相適應的切削液也種類繁多，各具特色。切削液的理化性能是與切削工藝有關的主要性能，對切削液的使用和維護有著重要的意義。
對于使用中或儲運過程中的油品，通過比較其外觀的變化，可大致地估量其氧化、變質和受污染的情況。如顏色變深，則表明油品已受污染或者氧化變質，如顏色變成乳濁，則油品中有水或氣泡的存在。外觀顏色的測定：潤滑油的顏色，除直接觀察(即目測)外，在實驗室中的測定方法我國采用GB/T 6540—86石油產品顏色測定法(與ASTM D1500—1982石油產品顏色的測定法等效)和SH/T 1068—92石油產品色度測定法。黏度是潤滑油的重要技術指標，也是絕大數潤滑油劃分牌號的依據，黏度是選擇基礎油的首要標準。黏度的度量方法分為絕對黏度和相對黏度兩大類。絕對黏度分為動力黏度、運動黏度兩種；相對黏度有恩氏黏度、賽氏黏度和雷氏黏度等幾種表示方法。切削油的運動黏度一般為3×10–6~60×10–6 m2/s(40 ℃)，比一般齒輪油、液壓油之類的潤滑油的黏度低，潤滑油的黏度為22×10–6~680×10–6 m2/s (40 ℃)。黏度是影響油基切削液的潤滑性和滲透性的重要因素。在流體潤滑的情況下，黏度越高在摩擦面形成的膜越厚，減小摩擦的效果越顯著，潤滑性越好。相反，黏度越低，滲入刀具-切屑、刀具-工件之間越容易，尤其磨削時容易洗凈砂輪氣孔內的切屑、磨粒，防止砂輪堵塞，其滲透性、清潔性越好。銅板腐蝕是判定切削油中有沒有含硫極壓劑和添加劑的活性大小的方法。此項目也是劃分切削油類別的一個重要指標。實驗的方法一般按照GB/T 5096—1985“石油產品銅片腐蝕實驗法”，腐蝕活性的大小用級數表示，1~2級為低活性或非活性，3~4級為高活性。級數越大，腐蝕活性越強。切削油在一定的外界條件下抵抗氧化作用的能力主要取決于化學組成，也與使用條件如溫度、氧壓、接觸金屬、接觸面積大小、氧化時間長短等因素有關。氧化速度受溫度的影響最大，溫度每升高約8~10 ℃，氧化速度提高一倍。為提高油品的氧化安定性，調制時可加入抗氧化添加劑。評價各類油基切削液氧化安定性的實驗各有不同，通常是在一定溫度并有金屬催化劑存在的條件下，向其中通入氧，經過強烈氧化后，測定油品的質量變化，包括氧化后的酸值、黏度、沉淀物等。氧化后酸值大、黏度增長率大、沉淀物多，則表明切削油的氧化安定性差，使用壽命不長。
pH值是表示水基切削液酸堿度的指標，是防銹性、腐蝕性等使用管理方面的重要檢查項目，一般為8~10。若pH值過低，對鋼、鑄鐵和銅的防銹性能會下降；pH值過高，對鋁件易產生腐蝕，pH值達到10.5以上，對操作者皮膚會產生較強的刺激性。水基切削液的泡沫問題經常會產生麻煩。例如，泡沫多占據大量的空間，使切削液溢出；泡沫中存在著大量的空氣使切削液導熱能力下降，使抽液泵產生“空吸”等。因此，抗泡性是使用管理上的重要檢查項目。評價的方法是：將樣本溶液倒入100 mL的量筒中，使液面在70 mL處，蓋好塞子，上下搖動1 min(以1/3 m為搖動的距離，100~120 次/min的搖動頻率)然后靜置10 min，觀察液面殘留泡沫體積，應小于或等于2 mL。由于乳化切削液原液中的表面活性劑含量有一定限度，當加水稀釋時，會因為水質，使乳化狀態不安定，產生分離現象。乳化液在使用的過程中，會受到切屑、水分、雜質等的污染，也可能引起分層、析皂、析油。如果切削液更換周期延長，隨著水分的蒸發與補給，加入的水中微量無機物會積聚下來，進一步使乳化安定性、防銹性等狀態惡化，以致引起乳化液腐敗。乳化安定性實驗主要用來判定乳化型切削液的乳化安定程度。評價的基本方法是：將乳化液配成濃度(體積分數)5%，取50 mL乳化液于滴定管中，15~33 ℃下放置24 h，觀察皂或油層析出的體積，其中液面上層黃白色脂狀物為析皂，棕黃色透明油狀物為析油。析皂或析油的體積分數X用公式(1)表示：式中，V為析皂或油層的體積，mL。析皂體積分數X<0.5%判斷為合格；X≥0.5%或析油，均判為不合格。腐蝕性是判斷水基切削液對工件、機床、夾具、切削液箱、切削液循環系統等金屬材料腐蝕程度的依據。實驗方法是：使用材料鑄鐵、紫銅、鋁板為樣片，打磨洗凈后，放入實驗液中浸泡，加玻璃罩，(55±2) ℃恒溫箱中，鑄鐵24 h，紫銅與鋁板8 h，取出樣片做評級，標準如表1。鑄鐵A級合格，紫銅與鋁板A、B級均合格。表1 腐蝕性能評價評級標準 |
評級標準 | A | B | C | D |
鑄鐵 | 無銹、有光澤 | 無銹稍失光澤 | 輕度銹 | 中度銹 |
紫銅 | 無銹、光澤如新 | 輕度變色 | 中度變色 | 重度變色 |
鋁板 | 無銹、光澤如新 | 輕度變暗 | 重度變暗 | 嚴重變暗 |
通常情況下，機加工結束后工件不做其他處理直接暴露在空氣中，在有氧環境及溫濕度較大時，容易生銹，因此水基切削液的腐蝕實驗不能取代防銹實驗，尤其是鑄鐵、銅類必須進行防銹實驗。評價防銹性能的方法有單片防銹實驗、疊片防銹實驗和鐵屑濾紙法。鐵屑濾紙法較前兩種更適應于固定材料的實態檢測，主要的方法為：取6 g無銹鑄鐵屑(經干切削加工的灰口鑄鐵屑，5~18目)用120#溶劑汽油洗2次，并用熱風吹干均勻鋪在有35 mm×35 mm方格濾紙上的表面皿上，取2 mL實驗液灑在鐵屑上，室溫2 h后，用自來水沖掉濾紙上的鐵屑，用熱風吹干，檢測濾紙上的銹斑，評定標準如表2。表2 鐵屑濾紙法銹斑程度評定標準 |
級別標準 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
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銹斑點數 | 無 | 1~3 | 4~6 | >6 | 全是 |
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銹點大小 | — | <1 | mm | — | — | — |
銹蝕度/% | 0 | 1~3 | 4~10 | 11~25 | >25 |
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實際機加工生產中，切削液中混入潤滑油或液壓油是經常出現的問題，如果這些油品混入易使切削液變質，嚴重時會引起凝固化傾向，生成膠狀物使過濾器堵塞。因此，希望切削液油水分離性較好，使混入的油品迅速分離，通過撇油裝置除去，以維持切削液的良好狀態。對于各種類型的切削液都需關注的性能，比熱容、熱導率、表面張力、滲透性、對材料的接觸適應性以及廢液的可處理性等，這些性能的評價方法，大部分尚無標準，詳細的評價方法需參考國外相近實驗標準。切削液本身的物理化學性質，一般情況下在實驗室可以充分評價，但由于切削液的劣化和腐敗等問題對水基和油基切削液來說，很大程度上受現場使用條件的影響，通常需要根據現場加工的實際情況來確定實驗方法。美國實驗標準一般推薦的檢測項目是密度、黏度、閃點和燃點、酸堿度、潤滑添加劑含量、穩定性(原液和稀釋液)、泡沫實驗、潤滑性實驗(針-V行塊實驗、四球實驗、環-塊實驗、鐘擺式實驗)等。日本對切削液的理化性能檢測實驗標準參照JISK2241“切削液性狀實驗”進行，對水基切削液有表面張力、乳化安定性、不揮發成分、pH值、含氯量、總硫含量、起泡實驗、耐腐蝕性等8項；對油基切削液有閃點、傾點、運動黏度、脂肪油含量、氯含量、總硫含量、銅板腐蝕、耐負荷能力等8項。我國的切削液標準還在完善中。現有的四個標準是JB/T7453—1994“微乳化切削液”、SH/T0365—1992“乳化油”、SH/T0364—1992“硫化切削油”、GB/T6144—1985“合成切削油”，其中“硫化切削油”和“乳化油”已經廢止。目前主要應用的標準是JB/T7453—本文文字來源于網絡，目的在于傳遞更多有用信息，版權歸原創作者所有如若侵權，煩請留言刪除。
